CH228703A - Procédé pour améliorer la propreté micrographique d'un acier. - Google Patents

Procédé pour améliorer la propreté micrographique d'un acier.

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CH228703A
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Societe D Electrochimie Ugine
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Electrochimie Electrometallurg
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  Procédé pour améliorer la propreté     micrographique    d'un acier.    Des études métallurgiques récentes ont  mis en évidence l'influence considérable  qu'ont sur les propriétés des aciers, en géné  ral, des quantités relativement très petites  d'aluminium présentes dans l'acier, et que de  faibles variations de ces teneurs suffisent  pour modifier profondément nombre de pro  priétés de l'acier, telles que grosseur de grain  à l'essai Mac     Quaid        Ehn,    normalité, profon  deur de trempe, aptitude à la surchauffe,  propriétés mécaniques, etc.

   Il a été montré,  en particulier, que des additions substan  tielles d'aluminium dans l'acier permettent  d'obtenir, sans avoir recours à des additions  coûteuses comme le vanadium par exemple,  des aciers à grain fin, très avantageux pour  de nombreux usages. Si l'aluminium est  ajouté dans la poche ou la lingotière, il faut  alors avoir recours, selon les auteurs, à des  additions d'aluminium allant de 0,025 à       0,050%    et même quelquefois davantage. Mais  il est reconnu en général, par les auteurs, que    ces additions ont des effets défavorables sur  la propreté micrographique de l'acier et qu'en  tous cas, pour éviter ces effets, il est néces  saire de pousser la désoxydation à un degré  très élevé, sa-us que d'ailleurs soit précisé  comment ce résultat peut être obtenu.

   Les ad  ditions d'aluminium tendent aussi à augmen  ter le nombre et l'importance des défauts in  ternes de l'acier apparaissant à l'usinage sous  forme de lignes     capillaires    (désignées en an  glais sous le nom de     "haïr        lines").    Ces addi  tions     tendent    également à provoquer la for  mation de groupes d'inclusions appelées  "grappes d'alumine" (en anglais     "alumina          clusters"    ou     "alumina        stringers"    et en alle  mand "     Tonerdeschleiern")    très défavorables  à l'aspect micrographique de l'acier.  



  Par ailleurs, on a déjà étudié des laitiers  à base d'alumine, de chaux, de silice et de  coke en vue de rechercher l'effet de tels lai  tiers sur la déphosphoration, la désulfuration  et la désoxydation de l'acier..      Les résultats de ces travaux avaient  amené aux conclusions suivantes  1.

   Il est possible, en faisant agir sur  l'acier de tels laitiers, d'obtenir une     désul-          furation    et même une désoxydation, en opé  rant comme il est de pratique usuelle au four  électrique basique, avec des laitiers purement  calcaires, à savoir en chargeant sur le bain  un laitier composé     d'Al\O',        Ca.O,        Si0=    et  colle en formant ainsi un laitier carburé que  l'on laisse agir pendant une durée assez lon  gue. Un tel     procédé    ne fait que répéter, avec  un laitier chargé en alumine, la technique  bien connue de la désoxydation et désulfura  tion par laitier carburé au four électrique.

   Il  ne donne aucun avantage spécial     par    rapport  à cette technique; il en a les mêmes inconvé  nients: durée, carburation progressive du mé  tal rendant la précision de teneur en carbone  plus difficile à obtenir, très grande difficulté  d'application aux aciers extra-doux. Il pré  sente, par contre, par rapport aux laitiers  carburés purement calcaires de graves incon  vénients: attaque plus grande du revêtement  par des laitiers qui sont corrosifs     vis-à,-vis    de  celui-ci et, d'autre part, augmentation impor  tante du prix des matières premières, donc  de l'opération, qui n'est compensée ni par un  avantage technique, ni par une économie due  à. un raccourcissement de l'opération.  



  2. Un tel procédé nécessite la présence  d'une atmosphère réductrice et une tempé  rature élevée ne pouvant pratiquement être  atteinte, pour l'élaboration de     l'acier,    que  dans les fours électriques. Ce procédé est donc  pratiquement limité au four électrique,  comme du reste les procédés usuels faisant  appel aux laitiers basiques     "blancs"    ou "car  burés".  



       3,.    Les 'laitiers     alumineux    utilisés     dans     ces expériences s'épaississaient an fur et à  mesure de la formation des carbures. Leur  fluidité diminuait donc au fur et à. mesure  que leur efficacité augmentait.  



  La demanderesse a établi un procédé, qui  fait l'objet de la présente invention, permet  tant d'obtenir régulièrement et dans des con  ditions remarquablement simples, des aciers    présentant une extrême propreté     microgra-          phique,    quelle que soit leur finesse de gain  et même s'ils reçoivent ultérieurement au  four, en poche ou en     lingotière,    des additions  relativement     importantes    d'aluminium (jus  qu'à     (i,020    à.     0,03f1,%,        oti    plus).  



  U n tel résultat est en outre obtenu aussi  bien. sur des aciers doux que sur des aciers       mi-durs    ou durs, quoiqu'il soit bien connu que  des aciers doux sont beaucoup plus difficile  à obtenir propres, surtout lorsqu'ils sont à  grain fin.  



  Selon le     procédé    faisant     l'objet    de l'inven  tion, on soumet le bain d'acier à améliorer  contenant un réducteur suffisamment éner  gique pour réduire de l'alumine dans les con  ditions opératoires et dont l'oxyde est acide, à  l'action d'un laitier non carburé contenant  initialement au moins     50    d'alumine et de       basses    alcalines ou alcalino-terreuses, le tout  de     telle    façon que la teneur finale du laitier  en oxyde de fer soit inférieure à 25%,  est à noter qu'un tel laitier final     ne,     contiendra parallèlement que des     proportion     faible, d'oxyde de manganèse.

       i     Ce procédé ne nécessite pas une     tecnpé-#1     rature     anormalement    haute et. peut aussi'  être     appliqué    au four Martin qu'au four élec  trique on dans tout autre appareil d'élabora  tion.

   La     carburation    du laitier, par exemple  an moyen de colle, s'avère inutile: il     n'y    a  pas dans le présent. procédé de     carburation     du laitier, car celle-ci est complètement in  utile, l<B>a</B> réussite de     l'opération    n'étant nulle  ment     conditionnée    par la, formation de     ea.r-          bures.    Il suffit, comme indiqué ci-dessus, de  laisser     a-ir    le réducteur suffisamment     lon,;

  -          temps    oïl assez vivement pour que la. teneur  du laitier en oxydes métalliques, tels que       FeO    et     11m0,    devienne extrêmement faible  (inférieure à     \?    ô pour le     FeOi,    ce qui a. lieu  dans un temps relativement court on même  extrêmement court si l'on applique le mode       opératoire        avec        brassage    violent: tel que décrit  plus loin.

   Le laitier, quoiqu'il devienne de  plus en plus pauvre en oxydes métalliques ré  ductibles par le réducteur susdit capable de  réduire de l'alumine     dans    les conditions opP-           ratoires    et dont l'oxyde est acide, reste en  effet fluide pendant toute l'opération et est  ainsi particulièrement apte à réagir rapide  ment avec le métal. Ledit réducteur, tel que  le silicium, par exemple, est ajouté au bain  avant ou pendant l'action du laitier. L'addi  tion peut être faite sur un bain très oxydé,  renfermant par exemple     0,080%    d'oxygène,  et il est remarquable de constater que, même  dans ce cas, le résultat final d'extrême pro  preté micrographique est obtenu.  



  L'action dudit réducteur a essentiellement,  pour but, combinée avec l'action du laitier  alumineux employé selon l'invention, de ré  duire de l'alumine et d'introduire parallèle  ment de l'aluminium dans le métal, ce qui ne  s'obtient pratiquement que lorsque l'action du  réducteur a été conduite de façon à abaisser  la teneur en     FeO    à des valeurs extrêmement  basses comme le montrent les exemples cités  plus loin.

   Cette influence du réducteur est       prouvée    par le fait, par exemple, que si l'on       hras@f@,    comme dans l'une des méthodes     d'exé-          eutiori    de l'invention indiquées plus loin, un  acier ne contenant pas de silicium ou de       réducteur    équivalent défini précédemment,  avec un laitier à employer selon l'invention,  à teneur initiale cependant très faible en  oxyde de fer, 0,4% par exemple, on n'obtient  pas l'effet d'affinage du grain     Me,        Quaid          Ehn,

      qui serait dû à la réintroduction d'Al  indiquée ci-dessus et ceci même avec des  aciers à haute teneur en     carbone.     



  On constate que les quelques très     petites     inclusions oxydées existant, après solidifica  tion, dans l'acier traité conformément au pro  cédé suivant l'invention, sont cristallines, peu  groupées, et ne s'allongent pas lors du lami  nage et du forgeage. L'acier ne présente pas,  ou extrêmement peu de défauts capillaires ou       "haïr        unes"    et ceux-ci, lorsqu'ils existent,  sont de très petites dimensions.

   En outre et  contrairement à ce que laissaient prévoir les  travaux rappelés ci-dessus, le procédé suivant  l'invention assure une désulfuration de  l'acier, même si l'on part de teneurs en soufre  déjà, basses, par exemple de     l'ôrdre    de  0.020 /'0, de sorte qu'on obtient des aciers 6ga-         lement    très propres du point de vue des in  clusions de sulfures.  



  L'expérience prouve que l'acier traité con  formément à l'invention contient une certaine  quantité d'aluminium. On remarque en effet  que, même si l'on n'a pas ajouté d'aluminium  au métal, en cours d'opération ou ultérieure  ment, ni introduit dans les laitiers de dés  oxydants contenant de l'aluminium, l'acier  obtenu - qui     retasse    profondément en     lingo-          tière,    avec masselottes et charbon de bois sur  la tête des lingots - présente quelques rares       inclusions    contenant de     l'alumine,    ce qui  montre une     introduction    d'aluminium dans le  métal;

   d'autre part, cette     introduction    et la  présence d'aluminium dissous dans le métal  est également prouvée par le fait que des ad  ditions extrêmement faibles d'aluminium  dans la poche ou en lingotière, de l'ordre de  0,005 % par exemple, suffisent pour obtenir  des aciers à grain Me     Quaid        Ehn    fin, ce qui  ne peut habituellement être obtenu, même  sur des aciers bien désoxydés au préalable,  qu'avec des additions d'aluminium de 3. à.  10 fois plus importantes. Ce fait constitue  d'ailleurs .l'un des avantages du procédé fai  sant l'objet de     l'invention.     



  Un autre avantage de ce procédé est de  permettre     l'obtention    de très bonnes surfaces  de lingots, ce qui diminue les frais de     buri-          nage    et de meulage.  



  Voici quelques exemples de mise en ouvre  du procédé suivant     l'invention,    qui montrent  des résultats remarquables procurés par l'ap  plication de l'invention.         Exemple   <I>l:</I>  Une charge de 15 tonnes d'acier a été fon  due au four électrique, en vue de la fabrica  tion d'un acier au nickel-chrome de cémen  tation.  



  Après décrassage du laitier de fusion, on  a effectué dans le bain     suroxydé,    des addi  tions de chrome et de manganèse et on a  ajouté     0,40:0%    de silicium, puis l'on a brassé  violemment l'acier avec 4 % d'un laitier     alu-          mino-alcalino-terreux,    préalablement fondu,      placé au fond de la poche de coulée et     qui     avait la composition suivante:  
EMI0004.0002     
  
    A1203 <SEP> 43i% <SEP> Fe0 <SEP> <B>1,15 <SEP> Ofi</B>
<tb>  CaO <SEP> 47% <SEP> Ti02 <SEP> 1,4
<tb>  SiO2 <SEP> 7       Après le brassage violent du métal et du  laitier, le laitier qui était remonté au-dessus  du métal avait la composition suivante:

    
EMI0004.0003     
  
    A1203 <SEP> <B>35%</B> <SEP> Mg0 <SEP> ?,5
<tb>  Ca0 <SEP> 46% <SEP> FeO <SEP> 0,6
<tb>  SiO2 <SEP> 14% <SEP> MnO <SEP> 0,5
<tb>  TiQ_, <SEP> 1,9       Le     MgO    provient de la portion du laitier  de fusion qui passe avec le métal lors des ver  sements en poche.  



  L'analyse du métal après traitement était:  
EMI0004.0005     
  
    C <SEP> <B>0,135%</B> <SEP> Cr <SEP> <B>0,73-</B> <SEP> ?;
<tb>  Si <SEP> <B>0,265%</B> <SEP> S <SEP> 0,006
<tb>  Mn <SEP> <B>0.390%</B> <SEP> P <SEP> 0,009?;
<tb>  NTi <SEP> <B>2,81</B>       le reste étant pratiquement du fer, avec des  corps dont la présence peut être, dans une       certaine    mesure, négligée.  



  La teneur en oxygène du métal était de  0,072 immédiatement après décrassage:  0,021 % après addition du manganèse, du sili  cium et du chrome et 0,0025 % après le bras  sage violent. La teneur en soufre a été abais  sée à la teneur, extrêmement basse pour un  acier doux, de 0,006%.  



  Une addition de 0,005 % d'aluminium lors  de la coulée en lingotières a suffi pour con  férer à ce métal un grain austénitique unifor  mément fin (6-7 à l'essai Mac     Quaid        Ehn).     



  L'exploration par tournages aux dia  mètres successivement décroissants de<B>75,65</B>  et 55 mm d'une barre ronde de 85 mm de  diamètre et de 1 m de     longueur-exploration     qui a consisté dans l'examen, sur la surface  finement usinée, de tous les défauts capil  laires visibles, n'a. permis, dans le métal à.  grain fin, de déceler au total pour les trois  passes d'usinage qu'un seul défaut de 1,5 mm  et neuf défauts ponctuels de longueur     infé-          i        rieure    à 1 mm.

      Le     nombrage    des inclusions oxydées sur  la     demi-coupe    longitudinale d'une billette  carrée de 80 mm de côté, provenant de la ré  gion médiane d'un lingot n'ayant reçu aucune  addition d'aluminium a été effectué. Ce     nom-          brage    a porté sur une largeur de<B>1,76</B> mm, la  longueur des inclusions rencontrées ayant été  notée et, dans le cas des groupes d'inclusions,  la. longueur totale du groupe ayant été notée  comme telle. L'examen a décelé seulement  quatre inclusions de longueur comprises entre  0,07 et 0,1.7 mm et une inclusion de 0,20 mm.  



  Le même examen effectué sur un lingot  de la même coulée ayant reçu une addition  de     (1,020    % d'aluminium en lingotière a décelé  cinq inclusions comprises entre     0,07    et  <B>0,17</B> mm et aucune de     dimension    supérieure.  



  Toutes ces inclusions sont constituées par  de l'alumine.  



       Exe).zple   <I>II:</I>  Le même traitement a été appliqué à une  coulée de 1.5 tonnes d'un acier dur au chrome  avec le même laitier initial que dans l'exem  ple I. On avait ajouté au métal<B>0,350%</B> de  silicium.  



  Après     traitement.    conforme au procédé, le  laitier présentait la. composition suivante:  
EMI0004.0022     
  
    Al.;03 <SEP> 39 <SEP> % <SEP> Fe0 <SEP> 0,6
<tb>  Ca,O <SEP> 4 <SEP> 7 <SEP> % <SEP> MnO <SEP> \,4 <SEP> 7o
<tb>  SiO.- <SEP> <B>10,5%</B> <SEP> Ti0- <SEP> 1,1 <SEP> %
<tb>  M <SEP> g0 <SEP> 1,5       L'analyse du métal, après traitement,  était-  
EMI0004.0023     
  
    <B>c <SEP> 1,030%</B> <SEP> Cr <SEP> 1,37 <SEP> . ;
<tb>  Si <SEP> 0,265 <SEP> % <SEP> S <SEP> 0,005
<tb>  @In <SEP> 0,3()0 <SEP> % <SEP> P <SEP> <B>(1,(1()8%</B>       le reste étant principalement du fer.  



  Sa teneur en     oxy,'ène    total, qui était de  0,0075 % après addition de Mn, Si, Cr, a été  abaissée à     0,(1015, ô    et la teneur en soufre ;  jusqu'à     0,005, ,,,,     L'essai d'exploration par tournage décrit  plus haut a mis en évidence dans les mêmes  conditions seulement quatre défauts ponctuels       de     inférieure à 1 mm pour un lin- ,       got    à, grain fin.

        Le     nombrage    des inclusions oxydées, qui  étaient toutes d'alumine, effectué     également     dans les mêmes conditions, a décelé seulement  quatre inclusions de longueur comprise entre       ï    0,07 et 0,17 mm et aucune de dimension       supérieure.    Un lingot ayant reçu une addition  de     0,020, "    d'aluminium en lingotière, montra  trois inclusions de longueur comprise entre       0,07.et    0,17 mm et une de 0,22 mm de     Ion-          (ueur.    Le grain     austénitique,

          d'après    l'essai  Mac     Quaid        Ehn,    a été trouvé uniformément.  fin dès une addition d'aluminium de 0,007 %.  



  On pourrait évidemment, sans sortir du  cadre de l'invention, ajouter à l'acier, outre  le silicium (ou éventuellement le titane  ou le zirconium), de l'aluminium avant  ou pendant le traitement par le lai  tier alumineux et     alcalin-alcalino-terreux.     Cette addition ne paraît toutefois présenter  aucun intérêt spécial, l'essentiel restant l'ac  tion du silicium (ou éventuellement du titane  ou du zirconium) sur un tel laitier, prolongée  jusqu'à ce que le laitier contienne très peu  d'oxyde de fer et relativement peu d'oxyde  > de manganèse.  



  D'autre part, le laitier peut contenir ini  tialement une certaine proportion d'oxydes  de fer et de manganèse, à condition que le  laitier final soit très pauvre en ces matières;  3 mais l'inconvénient d'une telle façon d'opérer       serait    d'occasionner une     consommation    inutile  d'agent réducteur dont l'oxyde est acide  (silicium, par exemple) incorporé à l'acier,  une partie de cet agent devant alors servir à  5 réduire les oxydes de fer et de manganèse, ce  qui conduirait à en ajouter une plus grande  quantité.

   Il est vrai que la réduction de ces  oxydes pourrait être effectuée par de l'alu  minium, mais ce moyen conduirait également  à une dépense supplémentaire.     Il    est donc  avantageux de partir de laitiers ne contenant  pas une proportion excessive des susdits  oxydes. Cependant, la considération essen  tielle .qui doit entrer en ligne de compte est,  comme il a. déjà été souligné, la composition  finale du laitier, sur lequel le silicium ou  autre métal réducteur suffisamment éner  gique ajouté au métal a exercé son action ré-         ductrice,    au moment où le métal est prêt à  être coulé en lingotière.

   Outre la faible te- ;  neur en oxydes de fer et de manganèse, cette  composition doit correspondre à un laitier  contenant principalement de l'alumine et des  bases alcalino-terreuses     et/ou    alcalines. Le  laitier final peut toutefois contenir une cer- ;  taine     quantité    de     silice,    et si l'on fait croître  celle-ci, on n'observe pas de coupure brutale  dans les résultats obtenus, mais ces résultats  deviennent progressivement moins bons.

   Voici  un exemple (qui n'est pas un exemple de,  mise en     ceuvre    du procédé selon l'invention)  qui, par comparaison avec les résultats indi  qués plus haut, montre l'influence défavo  rable que peut avoir l'emploi d'un laitier  riche en alumine et en bases     alcalino-          terreuses    mais contenant, à côté de ces sub  stances, une proportion relativement impor  tante de silice:  Une coulée d'acier     nickel-chrome    de  cémentation a     été    traitée par brassage violent,  au moyen d'un laitier du type de ceux des  exemples indiqués     ci-dessus,    mais plus riche  en silice. Le réducteur employé était le même  que dans ces exemples.

   Après traitement, la  composition finale de ce laitier a été la sui  vante:  
EMI0005.0027     
  
    SiO. <SEP> 40,8% <SEP> Mn0 <SEP> 3,3%
<tb>  A1203 <SEP> 21 <SEP> % <SEP> <B>MgO</B> <SEP> 3.,5
<tb>  Ca0 <SEP> <B>27,5%</B> <SEP> TiOz <SEP> 1,2  Fe0 <SEP> 0,7       Après traitement par ce laitier     alumi-          neux,    la composition du métal était:  
EMI0005.0030     
  
    C <SEP> <B>0,090%</B> <SEP> Cr <SEP> 0,74
<tb>  Si <SEP> 0-,415% <SEP> S <SEP> 0,015
<tb>  Mn <SEP> <B>0,375%</B> <SEP> P <SEP> 0,012
<tb>  Ni <SEP> 2,68       le reste étant principalement du fer.  



  Avec une addition de 0,012 % d'alumi  nium en lingotières, l'acier était encore à  grain Me     Quaid        Ehn    mélangé, non uniformé  ment fin. Le     nombrage    des inclusions fait  sur un lingot ayant reçu une telle addition       d'aluminium    a donné 25 inclusions de  0,07 à 0,17 mm; cinq inclusions de 0,17 à      0,35 mm, trois inclusions de 0,35 à<B>0,70</B> min  et deux inclusions de longueur supérieure à .  0,70 mm. La propreté de cet acier est donc  nettement inférieure à celle des aciers     obtenus     dans les exemples précédemment     décri        ls.     



  Si l'on utilise des laitiers de départ com  posés uniquement ou principalement d'alu  mine et de chaux, avec de la silice par exem  ple, il est préférable que les proportions de  ces éléments soient telles que la teneur finale  en silice du laitier ne dépasse pas 30<B>/'0,</B> la  teneur en alumine atteignant au moins     20;

  ô.     A titre d'exemples non limitatifs, d'excellents  résultats peuvent être obtenus avec des lai  tiers donnant finalement les compositions sui  vantes  
EMI0006.0005     
  
    Alumine <SEP> <B>30% <SEP> <I>MgO</I></B> <SEP> 8
<tb>  Ca0 <SEP> 40% <SEP> FeO <SEP> 0,8
<tb>  Si02 <SEP> 20% <SEP> MnO <SEP> <B>J,</B>?
<tb>  ou
<tb>  A1203 <SEP> 40% <SEP> FeO <SEP> 0, <SEP> 5
<tb>  Ca0 <SEP> 44% <SEP> MnO <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> ?@
<tb>  Si02 <SEP> 15
<tb>  ou
<tb>  Alumine <SEP> <B>35%</B> <SEP> MgO <SEP> 4
<tb>  Ca0 <SEP> 47% <SEP> Fe0 <SEP> 0,5 <SEP> ;

  
<tb>  S'02 <SEP> <B>10%</B> <SEP> MnO <SEP> 0,5 <SEP> %
<tb>  TiOü <SEP> 2 <SEP> %       Bien entendu, ne sortirait pas du cadre de  l'invention le fait d'ajouter des fluidifiants  comme, par exemple, le     spathfluor,    l'acide  titanique ou la zircone en quantités plus im  portantes que cela n'est le cas dans les exem  ples précédents.  



  On peut encore procéder, par exemple, de  l'une des manières suivantes:  S'agissant d'un acier élaboré au four élec  trique, ou au four Martin, on élimine le lai  tier existant dans le four, par exemple après       i    la fusion de la charge et la mise à tempéra  ture, puis l'on charge sur le métal les élé  ments du laitier alumineux. La fusion est  plus rapide si l'on a formé au préalable, par  fusion, un laitier synthétique de la composi  tion voulue et que l'on charge ce laitier so  lide en petits morceaux. Le laitier peut aussi  être chargé liquide, ce qui est encore plus    rapide.

   Des additions comportant du silicium  sont. faites dans le métal en même temps que  l'on charge le laitier alumineux dans le four,  ou avant ou     après    le chargement de ce laitier,  et on laisse agir le silicium     jusqu'î   <B>,</B>     i    ce     que    le  laitier ait la composition voulue définie     ci-          dessus    et soit, en particulier, pratiquement  exempt d'oxyde de fer. Des additions de  manganèse et des additions éventuelles d'élé  ments d'alliages peuvent être faites à un mo  ment quelconque de     l'opération.     



  Cependant., il est- parfois relativement  long     d'obtenir    dans le four même, sans autre  précaution, une action réductrice poussée très  loin du silicium du métal sur le laitier alu  mineux. Aussi, contrairement à une     pratique     très répandue et recommandée par des au  teurs spécialisés et qui consiste à retenir au  tant que     possible    le laitier pour éviter son  mélange avec l'acier au moment de la coulée,  une mesure extrêmement favorable et abré  geant de toute façon l'opération,     consiste    à  couler le laitier     alumineux        dans    la.

   poche de  coulée, avant ou en même temps que le métal,  en réalisant un     brassage    aussi intense que  possible, pour obtenir l'effet recherché. Ceci  a le très gros intérêt en dehors du gain de  temps, de diminuer l'attaque du revêtement  par le laitier     alumineux    à employer selon  l'invention, qui a sur lui une action corrosive,  ainsi qu'une altération dudit laitier et, en  particulier, d'amoindrir un enrichissement de  ce laitier en silice et: en oxydes métalliques  provenant soit du     revêtement    du four, soit  des briques de la voûte ou de toutes autres  causes secondaires.  



  Les exemples donnés ci-dessous illustrent  l'immense intérêt de ce mode opératoire.         Exemple   <I>III:</I>    Une charge. de 15 tonnes d'acier au       nickel-chroine    de cémentation renfermant du  silicium et ayant une analyse voisine de celle  décrite à l'exemple I, a été traitée (après dé  crassage du laitier de fusion et addition de  Mn, de Cr et de     0,350,0o'    de Si) par     4,0b'    en  poids d'un laitier synthétique     alumino-          alealino-terreux        préalablement    formé, chargé      solide au four électrique et fondu sur le bain  d'acier liquide. La fusion du laitier a duré  10 minutes.

   L'ensemble laitier-métal a été  ensuite coulé dans une poche de façon à réa  liser un brassage aussi intense que possible.  



  Le laitier présentait dans le four la com  position suivante:  
EMI0007.0001     
  
    A1203 <SEP> 32 <SEP> % <SEP> FeO <SEP> 1,6
<tb>  Ca0 <SEP> 43 <SEP> % <SEP> Mn0 <SEP> 0,4
<tb>  Si02 <SEP> 14,3% <SEP> TiO2 <SEP> 2,2%
<tb>  MgO <SEP> 5,4       Le laitier en fin d'opération dans la poche  avait pour composition:  
EMI0007.0002     
  
    Al <SEP> ,03 <SEP> <B>30,5%</B> <SEP> FeO <SEP> 0,7
<tb>  CaO <SEP> 42 <SEP> % <SEP> Mn0 <SEP> 0,7
<tb>  <U>SiO</U>2 <SEP> <B>17,5%</B> <SEP> TiO2 <SEP> 2 <SEP> %
<tb>  112g0 <SEP> 5,5       La composition centésimale du métal  après     traitement    était la suivante:  
EMI0007.0004     
  
    C <SEP> <B><I>0,130%</I></B> <SEP> Cr <SEP> 0,7
<tb>  Si <SEP> <B>0,195%</B> <SEP> S <SEP> 0,008
<tb>  Mn <SEP> 0,445% <SEP> P <SEP> 0,010
<tb>  Ni <SEP> 2,8       le reste étant pratiquement du fer.  



  Les teneurs en soufre et en oxygène ont  été les suivantes    Après addition du Si et avant fusion du  laitier:    S = 0,020 % 0 - 0,015  Après fusion du laitier:  S = 0,015 % 0 - 0,007 %  Après brassage violent:  S = 0,008 % 0 -     0,003%       Ces chiffres illustrent le très gros intérêt  . du violent brassage final.  



  L'exploration par tournage et le     nom-          brage    des inclusions dans les conditions dé  crites plus haut ont montré respectivement:  deux défauts capillaires de 1 mm et six dé  i     fauts    ponctuels de longueur inférieure à  1 mm et, d'autre part, cinq inclusions ayant  de 0,07 à 0,17 mm de longueur et deux in  clusions de 0,25 mm. La grosseur de grain    Mac     Quaid        Ehn    était fine et a été obtenue  avec<B>0,005%</B> d'Al.  



       Exemple   <I>IV:</I>  Une fusion de 15 tonnes d'acier dur au  chrome a été     traitée    dans les mêmes condi  tions que la fusion décrite à l'exemple précé  dent.  



  La     composition    du laitier fondu sur le  bain était, dans le four, la suivante:  
EMI0007.0014     
  
    A1203 <SEP> 29 <SEP> % <SEP> FeO <SEP> 0,9
<tb>  Ca0 <SEP> 47 <SEP> % <SEP> MnO <SEP> 0,3
<tb>  SiO2 <SEP> <B>15,8%</B> <SEP> Ti02 <SEP> 1,2%
<tb>  <B><I>MgO</I></B> <SEP> 5       Dans la poche, à la fin de l'opération, elle  était devenue:  
EMI0007.0015     
  
    A1203 <SEP> 2$ <SEP> % <SEP> FeO <SEP> 0,4
<tb>  Ca0 <SEP> 46 <SEP> % <SEP> MnO <SEP> 0,7
<tb>  SiO2 <SEP> 18 <SEP> % <SEP> - <SEP> TiO2 <SEP> 1,2%
<tb>  <B>MgO</B> <SEP> 4,5       L'analyse centésimale du métal après  traitement était:

    
EMI0007.0016     
  
    C <SEP> 1,020 <SEP> % <SEP> Cr <SEP> 1,42<B>%</B>
<tb>  ,Si <SEP> 0,245 <SEP> 5vo <SEP> S <SEP> 0,006
<tb>  Mn <SEP> 0;320 <SEP> % <SEP> P <SEP> 0,010 <SEP> <B><I>50V</I></B>       le reste étant pratiquement du fer.  



  La teneur en soufre était     tombée    du four  (juste avant de couler) à la poche (après  brassage) de 0,019 à<B>0,00670</B> et celle en oxy  gène de 0,009 à     0,1002%.     



  L'exploration par tournage a montré seu  lement un défaut supérieur de 1 mm et six  défauts ponctuels. Le     nombrage    des inclu  sions oxydées n'a montré que     cinq    inclusions,  nui     étaient    inférieures à 0,17 mm de lon  gueur, et une comprise     entre    0,17 et 0,34 mm.  



  On peut également .opérer conformément  à     l'invention    dans un four     ù    haute fréquence,  sur sole neutre ou     basique    ou en four Mar  tin ou dans un récipient quelconque. Mais un  mode     opératoire    particulièrement avantageux,  applicable quel que soit le procédé d'élabora  tion de l'acier et qui convient particulière  ment bien aux grands modes classiques  d'élaboration au four Martin ou au convertis-           seur    et qui permet d'obtenir avec régularité,  dans des installations de ce type, des aciers  de première qualité, quel que soit le point de  vue sous lequel on les juge:

   propreté micro  graphique ou macrographique, analyse chi  mique, caractéristiques mécaniques, en long et  en travers, consiste à réaliser, notamment par  des procédés analogues à ceux décrits dans les  brevets suisses     nos        164262    et 166850 de la  société demanderesse, un brassage intense  entre le métal, auquel on a ajouté du sili  cium, et un laitier alumineux et alcalin ou       alcalino-terreux,    synthétique, préparé à  l'avance à l'état fondu.     Etant    donné la.

   faible  quantité de laitier nécessaire, il est alors pos  sible,     avec    un métal bien chaud, de mettre en       oeuvre    le laitier sous forme d'éléments solide,  de préférence sous forme de laitier synthé  tique préparé à l'avance, refroidi et     broyé,     que ce laitier sait alors froid ou chauffé.  Il se produit une fusion du laitier dès le dé  but du versement et le brassage avec laitier  fondu est ainsi obtenu. On obtient ainsi en  un temps très court la réaction du silicium  sur un laitier alumineux qui est finalement  très pauvre en     FeO.     



  Dans la manière d'opérer qui vient d'être  décrite, le laitier avec lequel on fait le bras  sage peut contenir initialement une certaine  quantité d'oxydes de fer et de manganèse,  ce qui oblige seulement à. ajouter du silicium  en plus grand excès par rapport à la. teneur  que l'on désire conserver dans le métal, les  oxydes en question étant réduits en grande  partie par le silicium pendant le brassage,  de     sorte    que le laitier est finalement pauvre  en     FeO    et     MnO.     



  La réduction des composés oxydés conte  nus dans le laitier en dehors de l'alumine  peut recevoir une application pratique inté  ressante lorsque l'on veut obtenir des aciers  contenant des éléments d'alliage. Cette ap  plication consiste à introduire dans le laitier  des composés oxydés de ces éléments d'al  liage qui soient capables d'être réduits par  le silicium ou autre réducteur équivalent  ajouté à l'acier. Si ce     réducteur    est ajouté à  l'acier en proportion suffisante, les composés    oxydés des éléments d'alliage sont réduit  pendant l'opération de traitement de l'acier  et les éléments     d'alliage    libérés par cette ré  duction     passent    dans l'acier.  



  Un     exemple    de l'application du procédé  avec brassage violent. dans le cas d'une élabo  ration de 40 tonnes d'acier au four Martin .  est donné ci-dessous:         Exemple   <I>T':</I>  <B>Un</B> bain de 40     tonnes    a été élaboré dans  un four     Martin.    La     composition    de cet acier,  juste avant     d'ajouter    du silicium, était-  
EMI0008.0022     
  
    <B>C <SEP> <I>0.60%</I></B> <SEP> P <SEP> 0,022 <SEP> 1,
<tb>  Mn <SEP> 0,45û <SEP> S <SEP> 11,(t24,<B>\</B>       le reste étant pratiquement du fer.

      Une proportion de     0,4t        @0    en poids de  silicium a été ajoutée au métal,     c'est-à-dire     160 kg de silicium. L'acier ainsi additionné  a. été immédiatement coulé en     rc-tenant    dans  le four le laitier qui surmontait le bain mé  tallique, la coulée étant opérée en gros jet.

    d'une hauteur relativement grande, dans une  poche contenant. 1400 kg d'un laitier préala  blement fondu, très fluide, ayant la composi  tion suivante:  
EMI0008.0027     
  
    Al#o; <SEP> 43,# <SEP> <B>00:'</B> <SEP> #rio# <SEP> 2,1 <SEP> <B>R</B>.,;
<tb>  CaO <SEP> 47, <SEP> Fer <SEP> <B>()</B>,8
<tb>  <B>SiO@</B> <SEP> 5,3       Après le versement violent de l'acier sur  le     laitier        alumineux,        versement    qui a pris en  viron une minute et demie, et après sépara  tion     naturelle    du laitier, les compositions du  métal et du laitier ont été respectivement les  suivantes  
EMI0008.0032     
  
    Acier:

   <SEP> C <SEP> 0,60,%o <SEP> P <SEP> (),0'21 <SEP> ô
<tb>  <B>Mil</B> <SEP> 0,45 <SEP> <B>0(7</B> <SEP> S <SEP> 0,007 <SEP> 0;
<tb>  Si <SEP> 0,2 <SEP> ï <SEP> ;
<tb>  Laitier: <SEP> Al_O:; <SEP> 40,2 <SEP> <B>'o</B> <SEP> TiO.> <SEP> 1,9
<tb>  CaO <SEP> 47.? <SEP> FeO <SEP> 0,5 <SEP> ô
<tb>  SiO! <SEP> 8,9 <SEP>  1In0 <SEP> <B>(J,5%</B>       Lors de la coulée en lingotière et sans  aucune addition     d'aluminium,    l'acier était  parfaitement calme et sa grosseur de grain           Me        Quaid        Ehn    était     J",    d'où résulte la  preuve d'une introduction importante d'alu  minium dans l'acier.  



  Le     nombrage    des inclusions, effectué sui  ;     vant    la même méthode que celle décrite dans  les exemples précédents, n'a révélé que trois  inclusions de 0,07 à 0,17 mm.  



  L'acier a été soumis à des essais de rési  lience     Mesnager    après que l'acier eût été  trempé puis revenu à 650  C.  



  On a trouvé une résilience en travers de  5,7, ce qui est extrêmement     remarquable    pour  un acier dur de cette catégorie.  



  La coulée, transformée en fils très fins,  a révélé une capacité très élevée de transfor  mation et la mise au mille (il faut entendre  par cette expression le poids de     billettes    à  utiliser pour obtenir mille     kilos    de fil), de la  billette aux fils fins, a été inférieure de 30       i    à celle de coulées d'aciers de la même compo  sition obtenus au four Martin, mais n'ayant  pas été traités conformément au présent pro  cédé.  



  Il n'a pas été donné ci-dessus, sauf dans  les exemples, de chiffres     absolus    en ce qui  concerne la proportion d'agent réducteur à  ajouter à l'acier en vue de coopérer avec le  laitier     alumineux,    conformément à la pré  sente invention, parce que cette proportion  varie avec les     circonstances.    Lorsque l'acier à  traiter ne contient pas originairement de sili  cium, une proportion comprise entre 0,150%  et     environ   <B>0,750%</B> convient dans la plupart  des cas pour la réalisation du procédé.

   La  ;proportion de silicium à ajouter à l'acier dé  pend évidemment de la teneur finale de sili  cium que l'on désire trouver dans l'acier et  de la proportion de     FeO,    de     MnO    ou d'autres  composés oxygénés à réduire.  



  On peut aussi réutiliser le laitier sans le  laisser se solidifier, en le rechargeant liquide  dans le four, sur l'acier à traiter, et en le ra  menant le cas échéant dans les limites de  composition désirées par des additions de  corps contenant de l'alumine et/ou des bases  alcalines ou alcalino-terreuses,     ce    laitier étant  soumis à un réchauffage si cela est néces  saire.    Les     laitiers    éliminés peuvent, d'autre  part,. être utilisés dans la fabrication des  ciments,     ce    qui constitue un avantage écono  mique supplémentaire du procédé.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Procédé pour améliorer la propreté micro- graphique d'un acier, caractérisé en ce que l'on soumet le bain d'acier à améliorer con tenant un réducteur suffisamment énergique pour réduire de l'alumine dans les conditions opératoires et dont l'oxyde est acide, à l'ac tion d'un laitier non carburé contenant initia lement au moins<B>5070</B> d'alumine et de bases alcalines ou alcalino-terreuses, le tout de telle façon que la teneur finale du laitier en oxyde de fer soit inférieure à 2 % . SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on utilise une proportion de réducteur susdit dans l'acier, avant action du laitier, qui est comprise entre 0,150 et 0,75 %. 2. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que les proportions initiales de silicium dans le métal et d'alumine et de silice dans le laitier sont choisies telles qu'à la fin de l'opération, le laitier ne contienne pas plus de 20-% de silice et contienne au moins<B>30%</B> d'alumine. & Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'on produit l'action du lai tier sur l'acier contenant le réducteur susdit, par un brassage violent du laitier et du mé tal. 4.
    Procédé selon la revendication et la sous-revendication 3,, caractérisé en ce qu'on produit ledit brassage en. versant le métal en gros jet et de haut sur le laitier placé dans une poche. 5. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on fond le laitier sur le métal, dans un four, et en ce qu'on verse simultané ment le laitier et le métal en gros jet et de haut dans une poche. 6. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que, après l'action .du laitier alu mineux sur le métal, on ajoute au laitier des matières contenant de l'alumine et au moins une base alcaline ou alcalino-terreuse, pour reconstituer le laitier et le réutiliser. 7.
    Procédé selon la revendication, carac térisé en ce qu'on forme le laitier opératoire en ajoutant au moins de l'alumine à un lai tier déjà constitué et insuffisamment riche en ce corps. 8. Procédé selon la revendication, carae- térisé en ce qu'on forme le laitier opératoire en ajoutant de ladite base alcaline ou alcalino-terreuse à un laitier déjà constitué et insuffisamment riche en cette base. 9. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'on ajoute à l'acier du ré ducteur susdit, pour l'amener à en contenir une proportion suffisante pour les besoins du procédé. 10.
    Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le laitier alumineux que l'on utilise contient. au moins un composé oxydé d'au moins un élément d'alliage et en ce que l'on donne à l'acier une teneur en réducteur susdit qui est suffisante pour, à la fois, don ner à l'acier la propreté micrographique dé sirée et réduire ce, respectivement ces com posés oxydés. 11. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le réducteur utilisé est du silicium. 1?. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le réducteur utilisé est du titane. 13,. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le réducteur utilisé est. du zirconium.
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