Procédé et appareil de fabrication d'acier contenant du plomb La présente invention concerne la fabrication d'aciers contenant du plomb, c'est-à-dire d'un acier qui contient une faible quantité de plomb qu'on ajoute à l'acier dans le but d'améliorer les propriétés d'usinage de l'acier.
L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus.
Des aciers contenant de faibles quantités, telles que 0,03 à 0,5 % environ, de plomb sont connus pour avoir des caractéristiques d'usinabilité supérieures par comparaison avec les aciers ne contenant pas de plomb. Les .aciers contenant du plomb sont disponi bles dans le commerce, et sont largement utilisés lorsqu'un usinage à grande vitesse d'excellente qualité est nécessaire.
La production des aciers contenant du plomb a été effectuée d'un certain nombre de façons. On a essayé un procédé qui consiste à introduire des blocs de plomb présentant une dimension relativement grande dans un bain immobile, c'est-à-dire tranquille ou non mobile d'acier fondu dans une poche de cou lée ou lingotière. Ce procédé n'est pas satisfaisant étant donné que dans la mesure où l'acier est à l'état tranquille par opposition à un état de mouvement rapide, presque la totalité du plomb se dépose au fond, seule une quantité insignifiante de plomb étant dispersée à l'intérieur de l'acier.
Un procédé très satisfaisant qui s'est avéré très avantageux du point de vue industriel consiste à introduire le plomb sous forme d'un courant continu de petites pastilles ou grenailles directement dans un courant d'acier fondu s'écoulant dans un moule, tel qu'une lingotière. Ce procédé est décrit par le brevet suisse No 208704.
Bien qu'un tel procédé se soit avéré avantageux du point de vue industriel, sa mise en oeuvre nécessite une coordination minutieuse de l'écoulement du cou rant de pastilles ou de grenailles de plomb avec l'écoulement du courant de l'acier et nécessite en plus un travail manuel considérable et une supervision et un entretien minutieux de l'installation destinée à fournir le courant de pastilles ou grenailles de plomb.
Ces procédés antérieurs d'addition ainsi que d'au tres procédés sont tous basés sur la supposition sui vant laquelle le plomb est complètement insoluble dans l'acier fondu, et par conséquent, sur le fait qu'il est nécessaire de désagréger et de disperser les particules de plomb dans l'acier fondu juste avant qu'il se solidifie de façon qu'elles soient emprison nées dans l'acier.
Il a été découvert maintenant un nouveau procédé simple et efficace permettant d'introduire du plomb dans de l'acier, procédé consistant à introduire un courant d'acier fondu dans du plomb fondu, à séparer l'acier fondu et le plomb fondu en deux couches par décantation sous l'effet de la pesanteur; à recueillir la couche supérieure comprenant l'acier dans laquelle est dispersée une faible quantité de plomb, et à soli difier l'acier contenant du plomb ainsi obtenu.
Malgré la simplicité du procédé faisant l'objet de la présente invention par comparaison avec le procédé à lingotière décrit dans le brevet précité, le procédé selon la présente invention donne de l'acier contenant du plomb remarquablement exempt de globules et particules de plomb.
Ceci est principalement dû à la décantation sous l'effet de la pesanteur qui permet aux particules de plomb de se séparer de l'acier avant que ce dernier se solidifie, par exemple .en l'introdui sant dans une lingotière. Toutefois, il est également évident qu'on obtient une répartition plus uniforme et plus intime du plomb dans l'acier (peut-être même une solution réelle) que celle obtenue par l'un ou l'autre des procédés précédemment connus, indiqués ci-dessus.
La présente invention concerne en outre un appa reil destiné à la mise en #uvre du procédé faisant l'objet de l'invention.
Sur le dessin annexé: _ La fig. 1 est une vue schématique en plan d'une forme de récipient utilisé pour la mise en #uvre du procédé faisant l'objet de la présente invention la fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 représentant la façon dont l'acier est admis dans le plomb<B>;
</B> la fig. 3 est une vue analogue à celle de la fig. 1, montrant une légère modification<B>;</B> la fig. 4- est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig. 3 ; et les fig. 5 et 6 sont des vues latérales et en bout respectivement représentant l'agencement d'une forme d'installation d'élimination de vapeur de plomb qui peut être utilisée avec l'une ou l'autre des construc tions de récipients représentées sur les fig. 1 et 2, ou sur les fig: 3 et 4.
En se référant d'abord aux fig. 1 et 2, le récipient représenté sur -ces dernières et qui est habituellement appelé cuve est indiqué en 10. Ce récipient est fabriqué en une matière réfractaire appropriée et est muni d'une enveloppe de renforcement 11. On donne nu récipient une forme de façon à obtenir une zone 12 en forme de bol qui présente un bord 13 plus bas que les autres côtés du bol pour permettre à la ma tière fondue en excès contenue dans le bol de s'écou ler par-dessus le bord 13 dans la conduite d7évacua- tion 14 et de sortir par l'orifice 15.
Pour la mise en #uvre de la présente invention, on place du plomb fondu 16- dans le bol 12, mais à un niveau sensiblement plus bas que le bord 13. Un courant d'acier fondu 18 est alors amené à s'écouler dans le bol 12, commodément à partir d'une poche de coulée 19 (voir fig. 5), et dans la masse de plomb fondu 16 dans la partie inférieure du bol 12, masse dans laquelle le courant d'acier est dispersé.
Cette dispersion est assurée en dirigeant le courant d'acier dans la masse de plomb fondu à une vitesse appré ciable c'est-à-dire à une vitesse de l'ordre de celle qui est habituellement obtenue en déchargeant un courant d'acier- fondu à partir de la base d'une poche de cou lée classique telle que la poche de coulée représentée en 19 sur la fig. 5.
L'acier fondu étant le plus léger des deux métaux, monte pour former une couche supérieure d'acier contenant du plomb 17 au-dessus du plomb- fondu. A mesure que le courant d'acier 18 continue à s'écouler, la couche d'acier contenant du plomb 17 continue à monter jusqu'à ce qu'elle se déverse -par-dessus le bord ou la lèvre 13, s'écoule par la conduite 14, et soit finalement évacuée par l'orifice d'évacuation 15 à partir duquel elle s'écoule dans une lingotière, comme indiqué en 20 sur les fig. 5 et 6.
On a représenté sur les fig. 3 et 4 une variante de récipient qui présente une capacité en plomb fondu sensiblement plus grande pour une dimension globale donnée, et qui est destinée par conséquent à la pro duction de plus grandes quantités d'acier contenant du plomb que dans le cas de la construction repré sentée sur les fig. 1 et 2, variante dans laquelle le récipient est de nouveau formé en une matière réfrac taire comme représenté en 30, le récipient étant muni d'une enveloppe externe en acier<B>35.</B>
Ce récipient 30 présente une zone 31 en forme de bol qui agit comme réservoir de plomb et comme zone de mélange et de décantation de l'acier et du plomb. Le bol 31 présente un barrage de retenue ou déversoir 32 sur un côté qui est moins élevé que les trois autres côtés. L'acier fondu qui s'écoule par dessus le déversoir 32 passe par la conduite 33 et sort par l'orifice d'évacuation 34 pour arriver dans la lingotière 20.
Pour la mise en #uvre de l'invention, en utilisant un récipient comme représenté sur les fig. 3 et 4, on prévoit une masse de plomb fondu 36 dans le bol 31, mais d'un volume insuffisant pour le remplir complè tement ; une quantité maximum correspondant à la moitié ou aux deux tiers est généralement satisfai sante. Un courant d'acier 38, par exemple provenant de la poche de coulée 19 est alors dirigé dans la masse de plomb fondu avec une force ou vitesse suf fisante pour être dispersée uniformément dans le plomb. Par cette action, et par le fait que l'acier monte à la surface du plomb, de faibles quantités de plomb sont uniformément et intimement disper sées dans l'acier.
L'addition continue de l'acier par le courant 38 provoque l'accumulation de la couche d'acier fondu contenant du plomb 37 jusqu'à ce qu'elle s'écoule par-dessus le déversoir 32 et dans la conduite 33 à partir de laquelle on peut la diriger dans un moule. Si on le désire, on peut prévoir un organe d'arrêt dans la conduite pour régler ou arrêter complètement l'écoulement de l'acier fondu contenant du plomb par la conduite.
Evidemment, lorsqu'on produit de l'acier conte nant du plomb en utilisant des récipients tels que ceux représentés sur les dessins, la quantité de plomb contenue dans le réservoir est réduite. La vitesse de consommation du plomb peut être toutefois facile ment déterminée, et on peut ajouter périodiquement les quantités nécessaires pour maintenir une réserve de plomb appropriée.
Grâce à l'une ou l'autre des formes de récipients décrites ci-dessus dans lesquelles on disperse le plomb dans l'acier de la façon mentionnée précé demment, on obtient une production appréciable de vapeurs de plomb et de fumée d'oxyde de plomb, substances qui sont toutes deux toxiques, de sorte qu'il est nécessaire, ainsi qu'on le décrit dans le brevet précité, de prévoir un appareil pour éliminer ces substances toxiques et éviter ainsi un danger pour la main-d'oeuvre.
Une forme d'installation d'élimination de vapeurs applicable aux agencements représentés soit sur les fig. 1 et 2, soit sur les fig. 3 et 4, est représentée sur les fig. 5 et 6.
Brièvement, elle consiste en une con duite d'élimination de vapeur 21 qui est reliée à un ventilateur d'évacuation ou autre dispositif destiné à créer une aspiration forcée, et cette conduite d'élimination des vapeurs est munie de trois capots d'évacuation à savoir un capot d'évacuation su périeur 22 de récipient, et deux capots d'évacua tion inférieurs 23 et 24 de lingotière, chacun d'eux présentant une ouverture d'admission 25, le capot 22 étant disposé immédiatement au-des sus du récipient 10 ou 30 suivant le cas, et les capots 23, 24 étant disposés au-dessus des lingotières 20.
Les capots sont disposés sur un côté du récipient et des lingotières et l'agencement est tel que les vapeurs de plomb, à savoir la vapeur de plomb et l'oxyde de plomb, sont aspirées à \travers l'ouverture d'admission 25 de chaque capot dans la conduite d'élimination des vapeurs.
Dans l'agencement particulier représenté sur les fig. 5 et 6, le capot d'évacuation 22 du récipient est relié au capot 24 de la lingotière qui, à son tour, est relié à un second capot 23 de lingotière, l'agence ment étant tel que pendant le déversement de l'acier contenant du plomb dans une lingotière à partir de l'orifice d'évacuation 15 du récipient, les vapeurs de plomb provenant de cette lingotière sont éliminées par le capot 23, et simultanément, les vapeurs pro venant d'une lingotière qui vient d'être remplie sont éliminées par le capot 24.
Cet agencement est applicable à un cas dans le quel les lingotières sont agencées successivement, et mises en position sous le récipient 10.
Selon une variante, on peut faire avancer le réci pient 10 le long d'une ligne de lingotières immobiles, auquel cas, on peut prévoir une rangée de capots d'évacuation, un pour chaque moule de la rangée, et les relier à une conduite d'évacuation commune des vapeurs de la façon décrite dans le brevet précité, et le capot d'évacuation 22 du récipient serait relié de façon amovible par l'intermédiaire d'un raccord de conduite amovible approprié successivement à un ca pot adjacent de lingotière chaque fois que le récipient 10 est avancé le long de la rangée des lingotières..
On peut faire varier la quantité de plomb disper sée dans un acier particulier en modifiant la vitesse du courant de l'acier, la hauteur de plomb fondu con tenu dans le récipient 10, et le volume total du plomb présent. Toutefois, il est généralement inutile de produire des aciers contenant du plomb qui con tiennent des quantités de plomb minimum ou - maxi mum particulières. La quantité de plomb voulue, c'est-à-dire de 0,2 à 0,35 %, est normalement disper sée dans l'acier, malgré l'application de conditions et d'un équipement variant de façon considérable.
Les exemples suivants sont donnés à titre illustra- tif de l'invention.
<I>Exemple 1</I> On charge dans une cuve comme représenté sur les fig. 1 et 2, ayant une longueur de 400 mm, une largeur de 210 mm et une profondeur- de 152 mm, 13,6 kg de plomb fondu à une température de 816o C, dans la zone en forme de bol. On verse 136-kg d'acier fondu environ sous forme d'un courant dans le plomb fondu de façon continue.
La couche d'acier contenant du plomb se déverse par-dessus la lèvre, et est éva cuée dans une lingotière. L'analyse du plomb du lingot est la suivante
EMI0003.0034
Hauteur <SEP> du <SEP> lingot <SEP> en <SEP> D/o <SEP> Analyse <SEP> du <SEP> plomb
<tb> 5 <SEP> 0,30
<tb> 30 <SEP> 0,37 <SEP> % <SEP> ; <SEP> 0,37
<tb> 60 <SEP> 0;27 <SEP> % <SEP> ; <SEP> 0,28
<tb> 90 <SEP> <B>0,25%</B> <I>Exemple 2</I> On place 454 kg de plomb à l'état fondu dans le bol d'un récipient ou cuve comme représenté sur les fig. 3 et 4. La cuve présente une longueur de 220 cm, une largeur de 105 cm, et une hauteur de 105 cm. Le plomb fondu est à une température de 13710 C.
On ajoute une quantité totale de 6759 kg d'acier fondu sous forme d'un courant dans le plomb fondu en deux minutes environ. La couche d'acier fondu continue à s'accumuler sur la partie supérieure du plomb fondu jusqu'à ce qu'elle se déverse par-dessus le barrage de retenue et passe par la conduite à partir de laquelle elle est dirigée dans une lingotière. L'analyse du lingot est la suivante
EMI0003.0039
Hauteur <SEP> du <SEP> lingot <SEP> en <SEP> Analyse <SEP> du <SEP> plomb
<tb> <I>Pièce <SEP> 1 <SEP> Pièce <SEP> 2</I>
<tb> 4 <SEP> <B>0,28%</B> <SEP> 0;28
<tb> 0,24% <SEP> 0,23
<tb> <B>0,27%</B>
<tb> 23 <SEP> <B>0,30%</B> <SEP> 0;28
<tb> <B>0,28% <SEP> 0,25%</B>
<tb> <B>0,27%</B> <SEP> 0',24
<tb> 44 <SEP> 0;
31 <SEP> % <SEP> <B>0,30%</B>
<tb> 0,42% <SEP> 0,45%
<tb> <B>0,30%</B> <SEP> 0,28
<tb> 69 <SEP> <B>0,28%</B> <SEP> 0,40%
<tb> <B>0,27%</B> <SEP> 0,30
<tb> <B>0,27%</B> <SEP> 0,29