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"Perfectionnements apportés aux aciers'et à leur élabora- tion".
La présente invention est relative aux aciers effer- vescents partiellement désoxydés avant leur coulée et elle concerne, plus spécialement, les aciers de ce genre qui ont des caractéristiques permanentes ou qui ne se modifient pas par vieillissement.
On sait, depuis quelques temps, que l'on peut obtenir des aciers ayant des caractéristiques permanentes en les soumettant, pendant qu'ils sont à l'état liquide, à l'action de matières fortement désoxydantes, telles que l'aluminium, le titane et le zirconium, ces éléments étant utilisés en quantités suffisantes pour que l'on obtienne la désoxydation pour ainsi dire complète de
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l'acier, c'est-à-dire que celui-ci est complètement "calmé".
Les aciers partiellement désoxydés sont, comme bien connu, des aciers effervescents qui bouillonnent fortement dans la lingotière après leur coulée. Ce bouillonnement est produit par un dégagement vigoureux d'oxyde de carbone gazeux qui résulte de la réaction du carbone et de l'oxyde de fer dans l'acier . Il est évi- dent que ces aciers effervescents sont nettement diffé- rents des aciers calmés pour la raison que ces derniers (plus spécialement quand ceux-ci sont calmés pour les rendre non-vieillissants) ne contiennent que peu ou pas d'oxyde alors que les aciers effervescents doivent contenir des quantités considérables d'oxyde pour que l'on obtien- ne le bouillonnement dont question plus haut.
Comme bien cannu, il existe certains avantages bien définis à élaborer un acier effervescent plutôt qu'un acier calmé . Entre autres, le creux formé dans la partie supérieure d'un lingot en acier effervescent est considérablementmoins important que pour un lingot en acier calmé de sorte que les lingots d'aciers efferves- cents ont des chutes notablement moindres que ceux en acier calmé . Avant l'invention, toutefois, les aciers effervescents n'avaient pas des caractéristiques permanen- tes ou denon vieillissement.
Conformément à l'invention on a constaté que l'uti- lisation de matières, qui se combinent aisément avec l'azote mais qui n'agissent pas comme désoxydants puissants, peut procurer aux aciersdes caractéristiques de non- vieillissement sans les cal.:er. On a constaté que le vanadium convient tout particulièrement à cet effet quand on l'ajoute en quantités déterminées à un acier effervescent, et que ce;, acier est rendu non-vieillissant' sans que l'effet désoxydant soit gêné.
Comme expliqué @
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ci-après, l'addition du vanadium permet non seulement d'obtenir un acier non-vieillissant et effervescent, mais également de lui procurer d'autres propriétés avantageuses. L'invention consiste donc à ajouter du vana- dium ou une substance équivalente à de l'acier efferves- cent pour rendre cet acier non-vieillissant sans qu'il perde les caractéristiques et les propriétés d'un acier effervescent.
On expliquera tout d'abord l'utilisation de vana- dium . Pour l'élaboration du nouvel acier, on raffine l'acier dans le four ou creuset de la manière couramment adoptée pour l'obtention des aciers effervescents. Comme bien connu, le raffinage de ces aciers implique l'in- tervention de conditions fortement oxydantes pour produi- re ainsi un acier ayant une'teneur suffisamment faible en carbone , par exemple de l'ordre de 0,07 %, et une teneur très réduite en silicium et qui est généralement 'inférieure à 0,01 %. Conformément aux pratiques cou- rantes pour la désoxydation partielle de l'acier, on introduit, au besoin, des désoxydants, tels que l'alumi- nium, le manganèse et le silicium, dans la poche de coulée ou dans la lingotière pour régler l'effet désoxydant.
On ajoute à l'acier, contenu dans la poche de coulée ou dans la lingotière, du vanadium en quantités suffisantes pour que l'acier ait une teneur en vanadium de 0,01 % à 0,15 %. Le vanadium peut être introduit sous toute forme appropriée . Par exemple on a constaté qu'il était très avantageux d'ajouter le vanadium sous la forme usuelle de ferro-vanadium à 40 %. Le vanadium. peut également être introduit sous forme de pentoxyde de vanadium ou de vanadate de sodium ou de calcium.
De meilleurs résultats sont obtenus quand on se sert
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de ferro-vanadium plutôt que des composés tels que l'oxyde de vanadium pour la raison qu'un pourcentage plus élevé de vanadium ajouté devient un constituant du produit final . Quand on introduit le vanadium à l'état de ferro-vanadium, on récupère des quantités al- lant de 60 % à 90 % du vanadium ajouté. Quand on se sert de pentoxyde de vanadium (V2O5), la récupération obtenue peut être voisine de 50 %.
Le vanadium, quelle que soit la forme sous la- quelle il est utilisé, peut être introduit dans la po- che de coulée pendant la réduction de la chaleur de celle-ci ou dans les lingotières pendant la coulée des lingots . En ajoutant du vanadium dans la poche de cou- lée, on obtient une meilleure récupération du vanadium que lorsqu'il est introduit après le ferro-manganèse et après l'addition de quantités réduites d'aluminium ou de silico-manganèse , ces dernières substances étant utilisées pour aider au réglage de la désoxydation. Dans certains cas, il est plus efficace d'introduire une partie du vanadium dans la poche de coulée, pendant le refroidissement de celle-ci, et une partie dans les lingotières pendant la coulée des lingots.
On a constaté qu'une résistance à un degrétrès élevé au durcissement par vieillissement est obtenue quant l'acier effervescent a une teneur en vanadium de 0,03 ou davantage ; jusque 0 ,15 %. Par exemple, lorsqu'on ajoute à une tonne d'acier 0,45 kg de vanadium sous forme de ferro-vanadium à 40 % dans la poche de coulée, l'acier obtenu contient environ 0,03 % de vanadium. Un tel acier, quandon l'essaye, a des caractéristiques de non-vieillissement égales à celle d'un acier calmé à l'aide d'aluminium, Malgré cela, cet acier présente toutes les caractéristiques essentielles d'un acier
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effervescent et on profite de tous les avantages du traitement par lequel la désoxydation partielle est obtenue .
Un échantillon, essayé à des températures diffé- rentes en ce qui concerne sa résistance à la traction,a donné les résultats suivants :
EMI5.1
<tb> V <SEP> ajouté <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> V <SEP> résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> en <SEP> kg/cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> % <SEP> ##########################
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> la <SEP> temp. <SEP> à <SEP> 200 C <SEP> différence
<tb>
<tb>
<tb> ambiante
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,45 <SEP> kg/tonne <SEP> dans <SEP> 0,032 <SEP> 3145.- <SEP> 2700.- <SEP> 445.-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> poche <SEP> sous <SEP> forme <SEP> 0,032 <SEP> 3145.- <SEP> 2700.
<SEP> - <SEP> 445.-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> ferro-vanadium
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> 40 <SEP> %
<tb>
Les initiés se rendent compte que la diminution importante de la résistance à la traction, à la tempéra- ture ambiante et à 200 C, signifie que cet acier a des caractéristiques de non-vieillissement excellentes.
Quand une tôle en acier, obtenue à partir de cet acier, est soumise à un traitement superficiel jusqu'à avoir un allongement d'environ 1 % et est soumis à un veillis- sement à 100 C pendant 24 heures, on obtient les résul- tats suivants :
EMI5.2
<tb> traitée <SEP> supérfi- <SEP> vieillie <SEP> à <SEP> 100 C
<tb>
<tb> ciellement <SEP> pendant <SEP> 24 <SEP> heures
<tb>
<tb>
<tb> limite <SEP> élastique <SEP> en <SEP> kg/cm2 <SEP> 2100. <SEP> -- <SEP> 2120.--
<tb>
<tb>
<tb> allongement <SEP> à <SEP> la <SEP> limite
<tb>
<tb>
<tb> d'élasticité <SEP> en <SEP> % <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb> Dureté <SEP> Rockwell <SEP> B <SEP> 40 <SEP> 46
<tb>
Ceci montre clairement la bonne qualité du métal en ce qui concerne ses propriétés de non-vieillissement.
L'acier ainsi obtenu a des propriétés excellentes quand on s'en'sert sous forme de tôles pour des traite- ments impliquant un étirage ou emboutissage à froid. lies tôles peuvent être fabriquées à partir de l'acier de la manière usuelle, c'est-à-dire par laminage et re- cuit après quoi, quand elles sont destinées à des usages
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particuliers, elles peuvent être étirées ou embouties à froid. L'acier a une struc'.ure particulièrement avan- tageuse pour un étirage profond.
Il a un grain plus fin à proximité de sa surface et un grain un peu plus gros- sier à l'inférieur. Cette condition est l'inverse de ce qui se présente pour un acier effervescent ordinaire et elle contribue à rendre les matières particulièrement propres à l'étirage profond. A cet effet il est -'- remarquer qdune tôle en acier effervescent ou partielle- ment désoxydé a une meilleure surface qu'un acier totale- ment désoxydé par elle est notablement plus lisse et présente moins de défauts que celle des tôles en acier complètement calmé et non-vieillissant.
Bien que l'on puisse obtenir,comme déjà dit,des caractéristiques non-viellissantes à un degré important quand l'acier contient de 0,03 % à 0.15 %. de vanadium, il n'est pas toujours essentiel que les caractéristi- ques de non-veillissement soient aussi prononcées.
Pour cette raison il est possible, dans certains cas, d'intro- duire des quantités moindres de vanadium'de sorte que le degré de nonvieillissement est également plus réduit . Par exemple,on peut ajouter de 100 à 400 grs de ferro-vanadium à 40 % à chaque tonne d'acier et diminuer ainsi les tendances au vieillissement jusqu'au degré qui convient à un grand nombre d'usages, n oppo- sition de cette condition de pouvoir remédier par- tiellement aux tendances de veillissement par l'addition de vanadium à des aciers effervescents on peut citer la condition des aciers calmés pour lesquels la désoxy- dation doit être totale .
La quantité minimum de vana- dium, utilisée selon l'invention, doit toutefois être telle que la teneur minimum en vanadium de l'acier ne soit pas sensiblement inférieure à 0,01 %. Il est évident
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que l'invention n'est pas limitée à la fabrication de tôles en acier bien qu'elle soit particulièrement avanta- geuse pour cette application. Tous les genres d'acier effervescents , ayant des teneurs variables en carbone, peuvent être rendus vnon-veillissants de la manière dé-- crite Un acier effervescent a une teneur en carbone qui est moindre à la surface qu'à l'intérieur de sorte que sa surface est plus lisse .
Cet acier convient donc tout particulièrement à la,fabrication des boîtes à feu, d'aciers pour chaud ères, d'aciers de construction à galvaniser, etc.. puisqu'il est moins susceptible de se fendre ou de se craqueler en étant plié ou en étant soumis à d'autres déformations que les aciers calmés et non-veillissants.
Alors que la vanadium convient tout particulièrement comme addition à un acier effervescent, on peut également utiliser d'autres matières qui sont propres à se combiner avec l'azote contenu 'dans l'acier mais qui n'agissent pas comme des désoxydants forts. Par exemple, on peut se servir de chrome qui se/combine très aisément avec l'azote mais qui , en même-temps, est un désoxydant réduit. Les 'quantités de chrome à utiliser peuvent être de l'ordre de 0,3 % et procurent un acier qui est effectivement effer- vescent et qui a des caractéristiques de non-veillissement importantes. Après un recuit approprié les tôles obtenues à partir de cet acier sont suffisamment ductiles pour pou- voir subir un traitement satisfaisant à froid, par étirage, emboutissage ou matriçage.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvements made to steels and their production".
The present invention relates to effervescent steels which are partially deoxidized before their casting and it relates more particularly to steels of this type which have permanent characteristics or which do not change by aging.
It has been known for some time that one can obtain steels having permanent characteristics by subjecting them, while they are in the liquid state, to the action of strongly deoxidizing materials, such as aluminum, titanium and zirconium, these elements being used in sufficient quantities to obtain the virtually complete deoxidation of
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steel, that is to say that it is completely "calmed".
Partially deoxidized steels are, as is well known, effervescent steels which boil strongly in the mold after their casting. This bubbling is produced by the vigorous evolution of carbon monoxide gas which results from the reaction of carbon and iron oxide in the steel. It is evident that these effervescent steels are clearly different from the calmed steels for the reason that the latter (more especially when the latter are calmed to make them non-aging) contain little or no oxide whereas effervescent steels must contain considerable quantities of oxide in order to obtain the bubbling referred to above.
Like well cannu, there are some definite advantages to making effervescent steel rather than calmed steel. Among other things, the depression formed in the upper part of an effervescent steel ingot is considerably less than for a quenched steel ingot so that the effervescent steel ingots have significantly less drop than those of quenched steel. Prior to the invention, however, effervescent steels did not have permanent or non-aging characteristics.
In accordance with the invention it has been found that the use of materials which combine readily with nitrogen but which do not act as strong deoxidizers can provide steels with non-aging characteristics without cal. . It has been found that vanadium is particularly suitable for this purpose when it is added in determined quantities to an effervescent steel, and that this steel is rendered non-aging without the deoxidizing effect being impaired.
As explained @
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below, the addition of vanadium not only makes it possible to obtain a non-aging and effervescent steel, but also to provide it with other advantageous properties. The invention therefore consists in adding vanadium or an equivalent substance to effervescent steel to render this steel non-aging without losing the characteristics and properties of an effervescent steel.
The use of vanadium will first be explained. For the production of the new steel, the steel is refined in the furnace or crucible in the manner commonly adopted for obtaining effervescent steels. As is well known, the refining of these steels involves the intervention of strongly oxidizing conditions to thereby produce a steel having a sufficiently low carbon content, for example of the order of 0.07%, and a high carbon content. very low in silicon and which is generally less than 0.01%. In accordance with current practice for the partial deoxidation of steel, deoxidizers, such as aluminum, manganese and silicon, are introduced, if necessary, into the ladle or the ingot mold to adjust the temperature. deoxidizing effect.
Vanadium in sufficient quantities is added to the steel, contained in the ladle or in the mold, so that the steel has a vanadium content of 0.01% to 0.15%. Vanadium can be introduced in any suitable form. For example, it has been found that it is very advantageous to add the vanadium in the usual form of 40% ferro-vanadium. Vanadium. can also be introduced in the form of vanadium pentoxide or sodium or calcium vanadate.
Better results are obtained when using
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ferro-vanadium rather than compounds such as vanadium oxide for the reason that a higher percentage of added vanadium becomes a component of the final product. When the vanadium is introduced in the ferro-vanadium state, amounts ranging from 60% to 90% of the added vanadium are recovered. When vanadium pentoxide (V2O5) is used, the recovery obtained can be close to 50%.
Vanadium, in whatever form it is used, can be introduced into the casting bag during the reduction of heat thereof or into the ingots during ingot casting. By adding vanadium to the ladle, a better recovery of the vanadium is obtained than when it is introduced after ferro-manganese and after the addition of reduced amounts of aluminum or silico-manganese, the latter substances. being used to aid in the control of deoxidation. In certain cases, it is more efficient to introduce part of the vanadium into the casting ladle, while the latter is cooling, and part into the molds during the casting of the ingots.
It has been found that resistance to a very high degree to aging hardening is obtained when the effervescent steel has a vanadium content of 0.03 or more; up to 0.15%. For example, when 0.45 kg of vanadium in the form of 40% ferro-vanadium is added to a tonne of steel in the ladle, the resulting steel contains about 0.03% vanadium. Such a steel, when tested, has non-aging characteristics equal to that of a steel calmed with aluminum. Despite this, this steel has all the essential characteristics of a steel.
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effervescent and all the advantages of the treatment by which the partial deoxidation is obtained are taken advantage of.
A sample, tested at different temperatures with respect to its tensile strength, gave the following results:
EMI5.1
<tb> V <SEP> added <SEP> Content <SEP> in <SEP> V <SEP> resistance <SEP> to <SEP> the <SEP> traction <SEP> in <SEP> kg / cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP>% <SEP> ##########################
<tb>
<tb>
<tb> to <SEP> the <SEP> temp. <SEP> to <SEP> 200 C <SEP> difference
<tb>
<tb>
<tb> ambient
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.45 <SEP> kg / tonne <SEP> in <SEP> 0.032 <SEP> 3145.- <SEP> 2700.- <SEP> 445.-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> the <SEP> pocket <SEP> under <SEP> form <SEP> 0.032 <SEP> 3145.- <SEP> 2700.
<SEP> - <SEP> 445.-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> from <SEP> ferro-vanadium
<tb>
<tb>
<tb> to <SEP> 40 <SEP>%
<tb>
Those in the know realize that the large decrease in tensile strength, at room temperature and at 200 ° C, means that this steel has excellent non-aging characteristics.
When a steel sheet obtained from this steel is subjected to a surface treatment until it has an elongation of about 1% and is subjected to aging at 100 C for 24 hours, the results are obtained. following states:
EMI5.2
<tb> processed <SEP> superfi- <SEP> aged <SEP> to <SEP> 100 C
<tb>
<tb> above <SEP> for <SEP> 24 <SEP> hours
<tb>
<tb>
<tb> elastic limit <SEP> <SEP> in <SEP> kg / cm2 <SEP> 2100. <SEP> - <SEP> 2120 .--
<tb>
<tb>
<tb> lengthening <SEP> to <SEP> the <SEP> limit
<tb>
<tb>
<tb> of elasticity <SEP> in <SEP>% <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb> Hardness <SEP> Rockwell <SEP> B <SEP> 40 <SEP> 46
<tb>
This clearly shows the good quality of the metal with regard to its non-aging properties.
The steel thus obtained has excellent properties when used in the form of sheets for treatments involving cold drawing or drawing. The sheets can be made from steel in the usual way, i.e. by rolling and annealing after which, when they are intended for general use.
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particular, they can be drawn or cold drawn. The steel has a particularly advantageous structure for deep drawing.
It has a finer grain near its surface and a little coarser grain below. This condition is the reverse of what occurs for ordinary effervescent steel and it contributes to making the materials particularly suitable for deep drawing. To this end, it should be noted that a sheet of effervescent or partially deoxidized steel has a better surface than a steel completely deoxidized by it is notably smoother and presents less defects than that of sheets of completely calmed steel. and non-aging.
Although one can obtain, as already said, non-aging characteristics to a significant degree when the steel contains from 0.03% to 0.15%. of vanadium, it is not always essential that the anti-aging characteristics are so pronounced.
For this reason it is possible in some cases to introduce smaller amounts of vanadium so that the degree of nonaging is also reduced. For example, 100 to 400 grams of 40% ferro-vanadium can be added to each tonne of steel and thus decrease the aging tendencies to the degree suitable for a large number of uses. this condition of being able to partially remedy the aging tendencies by adding vanadium to effervescent steels, mention may be made of the condition of calmed steels for which the deoxidation must be total.
The minimum quantity of vanadium used according to the invention must however be such that the minimum content of vanadium in the steel is not substantially less than 0.01%. It is obvious
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that the invention is not limited to the manufacture of steel sheets although it is particularly advantageous for this application. All kinds of effervescent steel, having varying carbon contents, can be made non-aging as described. An effervescent steel has a carbon content which is less on the surface than on the inside so that its surface is smoother.
This steel is therefore particularly suitable for the manufacture of fire boxes, boiler steels, structural steels to be galvanized, etc. since it is less likely to split or crack when bent or by being subjected to other deformations than the calmed and non-aging steels.
While vanadium is particularly suitable as an addition to an effervescent steel, other materials can also be used which are capable of combining with the nitrogen contained in the steel but which do not act as strong deoxidizers. For example, chromium can be used which combines / combines very easily with nitrogen but which at the same time is a reduced deoxidizer. The amounts of chromium to be used can be on the order of 0.3% and provide a steel which is effectively effervescent and which has significant anti-aging characteristics. After a suitable annealing, the sheets obtained from this steel are sufficiently ductile to be able to undergo a satisfactory cold treatment, by drawing, stamping or forging.
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