INTRODUCTION A

. ETUDK BU TRAVAIL H

nfeci;

lou resfuliere

des poclies et dus queaouîUes [irt

lii|ucnient une grande împorlance : si le garnissage n'est pas assez réfraclaîre ou s'il est mal séché, la Itîie se trouve prompteiuent à nu rt se peree, en laissant le métal s'écouler souvent d'une fa^'on danje-

10 se.

D'ailleurs, danii toute coulée, il faut prendre des précautions sévères puur éviter la présence de l'eau, même en petite quantité.

A déraut de ces précautions, on s'exposerait A des projections très

inï^ereuses de métal fondu produites par l'évaporatioii subite de l'eau «lonnani lieu à une véritalile explosion.

Si la rjuenouille n'est pas bien posée, la fermeture n'est pas lierniétique, il y a perle de métal en passant d'une lingoliére à l'autre.

(Quelquefois la quenouille se défait, le bouchon restant collé sur son •îige, il faut alors en toute hâte chercher à le ■oulever en frappant à coup de masse sur une

ipêce de dégorgeoir figuré ci-contre. Si on ne peut parvenir à déboucher le trou de coulée, il faut se résigner à faire basculer la poche pour continuer la coulée par le bec dont elle est ordinairement munie en versant le contenu dans une liiigoUère de secours. Si la manœuvre Fig. i.K — Utgorgeon.

r'est pas assez rapide, l'acier trop pâteux peut e plus s'écouler aisément de la poche et, s'y figeant en masse, forme Q un loup qui n'est plus utilisable.

'h "l'T' Les poches ont des coutenances

[^ 71 t H. très variables selon le tonnage des ,*x tJI P H tj fours de l'usine et la puissance de

ses appareils de transformation.

Les poches de 10, IS, 25, 30 tonnes se rencontrent souvent dans les aciéries, quelques-unes atteignent dans les grandes installations une contenance de lOU tonnes.

Nous signalerons enfin la poche converlisseur de Casperssoti employée pour le Bessemcr afin de jrmalinn des scraps qui en résulte

^■T fig. 5."i. — Poclie-convertisBeuL' ^H (de Catperuon)

^H B, lj«c He la cornue Bo»SKiiicr. — £', ^BlHrâa de la poche, — P. poche ih? roiili'o. ^^Ë quenouille, — C, coulée.

diminuer la perte de cliiilenr et U

doux (il- Ici coriino dans u ieili? //o»'i', (idiliori fran^ai

aide de claveltes au l

Oi MIÏTALLIIRGJE Dt

quand on coiili? de pi;lites rharges d'aci porlie de roulée ordinaire (Voir niiUaihir^ii [tage 44.1).

Celle poche converlisseur esl atlacliée de la cornue renversée pour la coulée.

La cornue Bessetner est inclinée de façon à ne Taire passer dans la poclie converlisseur qu'une faible fraction du métal qu'elle conticnl, celui-ci reslanl en grande parlie en arriére dans la cornue qui esl chaude el ne coule que graducllemenl dans la poche eu y séjournanl à peine avant de passer à la lingotière. Les lingoUèrea ae trouvent sur une table (onrnante qui \es amène successivement sous le trou de coulée de la poche.

- Coulée à la descente et coulée en source.

Suivant que le métal est versé dans la lingoliére par la parlie su] rieurc de celle-ci ou qu'il y arrive par siphon vertical extérieur délwuchaal à la partie inférieure, la coulée est dilc à la descente ou en

source.

A. — (,V»(/w (i la dcscenlc.-

- Dans ce procédé, l'acier introduit p3^ le haut de la lingotiére tombe sur la plaque de fond qui oblure, comme on le verra plus loin, son ouverture inférieure.

La coulée à la descente a pour avanta^^e de demander une installation simple el doit toujours être préférée pour les petits lingots ou de dimensions movenncs.

Si la lingotière esl de grandes di- Fig bfi — Couko 11 lu desienic mensions, il peut être dangereux de laisser tomber d'une grande hauteur sur in plaque de fond un liquide aussi dense que l'acier.

Au delà de 4 métrés, on risque de briser la plaque de fond ou de la percer en répandant ainsi le liquide dans la fosse de coulée, ce qui peul provoquer de graves accidenls. Comme palliatif, et quand les dimen-

siphon ijariii de

ixTRODuCTtos A L'ÉxiroB J>v thwau. ne L'AciEft os

(les |jiii(0lières ne sotif cependant pas trup forles, on pruh^t^e qiielqneruis le fond de la lingotiére par une plaque de lôie (lui, après refroidissement, reste adliérente à la partie iiift'rieurc du lîniçot el disparaît avec le déchet du métal auquel on consent toujours en sacrifiant dans le cours de la Tabrication ie pied du liiigol. Si l'on iin|irinie k la poche, dès le début de la coulée, nu léger inouvemeul de Lalancrment, le jet initial du métal ne percera pas cette tôle qui pourra ainsi remplir son rôle de protection.

Enfin, si le liquide tombe d'une trop grande hauteur dans la lin^olière, il rejaillit vers les parois en gouttelettes qui se refroidissent rapidement, s'oxydent à la surface et retombent dans la masse. Or, ces -.dobules oxydés ne se soudent point au reste du métal et forment ce qu'on nomme des gouttes froides se trouvant toujours très près de la surface extérieure.

ip h. — Coulée en source. — Dans ce c

réfraclaire est adapté au bas de la lin-

1,'otière et y amène le métal liquide ipron

coule par le haut du siphon.

■^ C'est surtout pour les liniçotières éle- ^Bvées qu'où emploie la coulée en source

qui évite le danger de rupture de la

plaque de fond et le défaut des gouttes

fi'oides.

Malgré ces avantages, ce procédé n'est

pas exempt de critiques.

Il a le défaut d'arracher parfois des

morceaux de la garniture réfraclaire du

sijdion et de les eut rainer dans le lingot.

En outre, le métal étant introduit par le bas, c'est l'extrémité inférieure du lingot qui se trouve la plus chaude lorsque la coulée est ^.terminée.

^h Nous verrons plus loin l'inconvénient qui peut en résulter. ^P Comme la coulée eu source ne peut se faire i[uen [)oche {à cause de

rouvevliive elroite du siphon], on peut, pour éviter les inconvénients du

refroidissement du métal au cours de la coulée, combiner pour la

coulée des gros lingots les deux modes de coulée à la descente el en rcc. On commence alors par couler en source la partie inférieure du

Fig. S7. — Coulée i;

METALLURGIE DU FER

lingot, puis on termine en coulant avec deux poches à la fois, Tune en source et l'autre directement à la descente.

La coulée en source exige une installation plus compliquée : en définitive, quoique préférable à première vue, ce mode de coulée d'uni» application délicate ne s'est pas trop vulgarisé dans les aciéries.

En résumé, quelle que soit la méthode employée, il est une règle à

Coa/ée à la cfescente

Fig. .*)8 el o9. — Coulée à la descente.

F, four. — P, poche de coulée. — Z», lingotière. — H, appareil hydraulique de soulèvement. — Ch, chenal de coulée.

laquelle il faut toujours s'assujettir. Le jet de coulée ne doit pas être interrompu pendant qu'on coule et si la lingotière est d'un volume tel

Coulée en Source

Fig. 60 et 01.

F, four. — Chy chenal de coulée. — roulée.

— Coulée en source.

Sy, siphon. — Z«, lingotière.

/*, poche «le

qu'elle demande le contenu de plusieurs poches, on ne doit pas attendre qu'une poche soit vidée complètement pour ouvrir la suivante.

isTBODrcTios A L'itririK nu TBAVAir. de i.'ActeR 97

iiis verrons iiltérieurcmenl combien il iniporlc que \tt coulée soil 'effi'rtu(ic il lenijH^rature convenable.

Article 2. — Lks lingotikhks

On tii^sie;ne sous le nom de tingotières des récipienis en fonte, de forme ordinairemenl simple, dans lesquels on verse l'acier liquide pour l'y laisser prendre corps, sans allendre toutefois sa solidificalion complèle.

Le bloc d'acier ainsi obtenu prend le nom de lingot.

Les lingolières doivent i^tre en fonte crise à grnins serrés, de bonne i[ualil^. L'épaisseur de leur paroi est variable ; elii; est «l'nifralemenl rijmprise entre 3. et 15 ccntimt^tres selon les dimensions îles lin^ols qu'elles doivent fournir.

■ I. — Formes des UuijoUères

La forme la plus ordinaire des lin;^nlii>res es! celle d'un tronc de [lyraniide à section carrée, rectangulaire ou polygonale, ouvert à ses deux extrémités.

La forme en tronc de pyramide n'a pas il'aulre but que de faciliter l'exlraclion du lins^ot après un temps variable suivant sa dimension.

l'nur un lioçot de poids domié, la hauteur (le la lingotiére ne doit pas être trop faible, sinon la section deviendrait Inip u;randi-, et il faudrait réduire beaucoup le lingot dans le sens transversal quand on procéderail au

La grande base repose sur une plaque de l'iiid on fonte assez épaisse sur laquelle vient frapper le jet liquide dès les premiers instants de la coulée à la descente.

Oii peut, comme il a été dit plus liaut, la protéger par une tôle ou, mieux encore, par une large brique rtîfractaire qui résiste fort bien à l'usure.

Dans quelques usines, on reçoit le métal dans une sorte d'entonnoir intenuédiaire çami de terre réfractaire et percé d'un ou

coultîi!. Oii brise iiiiisi lii vinleiicc du jet venant diroclement du foi on dp la poche de foiuleric el comme l'acier rcmplil plus Iraiiquilll nient la linifotii^re, riionioiîi>nëité du lîiiïfot est mieux assuriïe.

A. — Discussion de la forme de la section. — La $ecUon carrée est™ surtout piii]»Io vi'e pour les petits lins^oLs on de dimensions moyennes, elle présente toutefois l'inconvt'nient de rendre le forgeage moins ri^nlier; le corroyage, c'est-ù-dire la diminution des dimensions transversales, étant sensiblement plus fort vers les angles que vers le milieu de la section.

Avec la section hexagonale il est difficile de forger alternalivemenl dans des plans rectangulaires, condition nécessaire pour donner à la pi<>ce une section régulière; aussi la section oclogoiiale est-^lle le plus souvent employée pour les grosses pièces de forge.

La section rectangulaire est adoptée pour les lingots destinés ù fournir par pilonnage, laminage, etc.. des plaque s <le blindage et des \ù\ca : les petits ci!(tés du rectangle ont loulefois' une légère courbui-e. Pour les ^lus lin^roia destinés à fournir des plaques de blindage il est essentiel de ménager une masselotie d'après les dispositifs qui seront décrits plus lom pour les lingots ordinaires.

Les Imgolières à section circulaire et tronronique étalent autrefois d'un usage rare dans les usines françaises ; elles ont commencé cependant ■h s'y répandre depuis la fabrication des bandages p , 03 de roue sans soudure et celle des obus de rupture

en acier très dur. Il convient d'ajouter (pie l'inconvénîcnl de leur emploi, signalé plus loin, est notablement amoindri de par la nuance même de l'acier à point de fusion relativement peu élevé qu'on y coule, le refroidissement de cet acier s'effcctuanl de ce fait dans de meilleures conditions. On économise ainsi la main-d'œuvre en rapprochant la forme du lingot de celle que devra avoir la pièce achevée et l'on rend en inéine temps le forgeage plus facile.

Dans ces derniers temps, iivcc les progrès réalisés dans la fabricatil

tl<

(i'aciprs jouissant de ppoprii^li's n'man[iiiibtps d'alloiiifemeiil l't lie ivsislaiire cl (Ic(>iiis l'emploi pins fri''(|ueiil do foia;ra^es spéciaux (sur mandrin nolainment), on n'a pas craint dans certaines usines de recourir aux lin^otièrcs à section circulairi-.

Il y a cependant, en procifdant ainsi et avec certains aciers, un certain risipic d'avoir sur ta peau du lingot quelques di^chinircs çi^iuïralcmenl peu profondes, appelées criques.

Supposons, en effet, une linçoli^re à section circulaire ; le m<^tal qui y est coulé se refroidit au contact des parois et il se forme plus ou moins rapidement, autour du métal en fusion, une croilte mince. Le rcirait général commence, la crorttc du lin;;ot se détache de la linçoe et supporte alors la pression du métal liquide qu'elle contient et nj|ui tend il agrandir son périmètre.

Le cercle étant la figure qui, pour une surface donnée, offre le péri-

m^lre minimum, il en résulte dans le ras actuel que la croilte du lini^ul

ne pouvant s'agrandir en se déformant, cède et

se fend en produisant une crique C (fiyp. (34).

L Pour diminuer les chances de criques lonçî-

^Mudinales il faut donc recourir A des lingolières

^Honl la section horizontale soit (elle (pie la

^WEroille puisse se gonfler sans déchirures.

^" A cet effet, on a adopté des sections carrées

ou polvçonales dont les c(^tés sont légèrement

convexes vers l'intérieur. On obtient ainsi un

meilleur retrait pour le métal et des lingots à

faces mieux dressées et plus sains. De plus, on

a soin d'opérer la coulée aussi lentement que

le permet ia Ditidité du métal.

tji coulée en source lend aussi à favoriser la formation des criques longitudinales ; il est nécessaire, en effet, que le métal soit coulé très chaud puisqu'il arrive |)arun siphon de faible section dont il faut éviter l'obstniction et qu'il doit remonter ensuite à travers l'acier qui a déjù rempli en partie la lifigolièrc. Le métal étant coulé très chaud, les couches extérieures sont solidifiées tandis que le cœur est encore à une température très supérieure au point de fusion de l'acier, .Si, d'autre part, ou coule le métal à une température insuflisante il peut se former avant la fin de r -la coulée une crortte i\ la partie supérieure du métal; alors le métal

Fig. U3.

100 UKTALLL'fiaiR lii: I

liquide sous-jacent, pressant sur cette cpoille, peul la [h'ivi-j- t-r [ia^isi-r par dessus en englobant ainsi îI l'inlérietir du liniçol une couclin ili' métal mal soudée.

Après le démoulage ces criques sont sondées, puis burinées avaiil tout travail de transformation du lin§;oL, de façon à en raccorder le fond avec le reste de la surface par des angles peu aigus. Si on laissait ces criques, le forKeag;e ne les ferait pas disparaîlre, car les lèvres de ces déchirures sont oxydées et ne peuvent plus se souder ; elles coiislituent, en outre, des amorces de fentes qui peuvent devenir plus profondes et compromettre la solidité de la pièce.

On peut craindre encore des eriques transversales dues à l'adhérence de certains points de la croûte au moment où les points voisins se détachent de la linçotière. On évite ce genre de défauts en rmployaiil des linsotîères franchement évasées vers le bas.

H. — T/z/'cs 'liven de UngoUères. — On a vu plus liant que, pour faciliter le démoulage du lingot, le corps de la lingotière était pyramidal. Certaines usines nrrivent à démouler rapidement par reniplni de liiiffoUères en deitx parties s'embottani l'une dans l'autre ou prenant appui par une feuill)pMl| l'I maintenues par deux freltes en fer. ^B

Ces lingolîéres démontables ne sont com-

ruddes que pour des lingots d'un poids nssn

[lelil, sinon elles exigent pour leur manœuvre

un outillage très complexe. Elles ont riiiciui-

'■''' '" vénienl de donner des lingots présentant deux

ba\Tires longitudinales en face des joints des

deux portions de lingotière, bavures qu'il importe de buriner avec

soin avant de procéder à tout travail de transformation à chaud.

On rencontre quelquefois des UngoUères ouvertes seulement à leur partie supérieure, le fond étant venu de fonte avec les parois cl de forme pyramidale ordinaire. Ces lingotières dites <• borgnes » présentent sur celles percées de part en pari l'avantage d'éviter les bavures à la parlie inférieure : le lingot esl plus propre et ne présente pas les petites re(irures qui se trouvent toujours dans le voisinage des bavures. Cependant la délérioration du fond sous l'action du jet d'acier est assez fréquente et dans ce cas, si le fond esl percé, il faut rebuter la lingotière.

,niîn 101

Lrs liiigotii^rcs A oliiis <lc nipUirc en ncier clironii' sont jiri>sii|ii[> loujours borgnes pour bént^ficirr des avunla^es (.'iiumi^rL's plus li.'iul. 1 y trouve, en outre, lavanlaçe li'oblenir un lia^rot dont li l'iirtiic brute est à peu pr^s semblable à celli?

du projectile fini de for^e. El comme la partie inférieure du lingot est g;L'néralemenl pins saine que la partie SHiM^rieure, ainsi qu'on le verra pins loin, on aura pour l'ogive un mi'lal de qualité supérieure, chose essentielle pour nu projectile destiné i\ f y^ percer les plaques, antir le fond de ces linRolières, le métal est versé d'onli- Aaire par un entonnoir intermédiaire à plusieurs trou» ponviint recevoir iun mouvement vertical de translation.

Le jet multiple inilinl réçlé à bonne hauteur au début de la coulée este à hauteur égale jusqu'à la fin, si l'on a soin de relever l'entotiiioir au fur et à mesure que la coulée s'accomplit. Le mouvement de giralion provenant d'un jet unique tombant suivant l'axe de la lin^oli<^re est n outre supprimé ; car, le mi^lal tombant par trois ou quatre jets, le niveau ftVlt^ve (ranquillemeiil dans la Hngolière par sériions à [leu près pfirallèles.

Pour le.s thujùUi de môme hauteur k fabriquer en qi lantes et régulières (fabrication de rails, aciers <lf Wtstriiction, etc..) on peut faire usage de lingotiéres ^rgnes renversées et coulées en source. On arrête la coulée lorsque le métal apparaît à 15 ou 20 cm. /iron de l'orifice ménagé dans le fond île la lin^nli^re. On liénéficie ainsi des avantages inhérents à lu coulée en source : pas de gouttes froides ni de nipiure ou de déformation de linaotii^res par cliaufTaije joégal. Les lingotiéres sont, de plus, toujours coniptètement remplies m^nie avec les aciers qui bouiU lenverj;.'-. lonneni el remontent beaucoup.

Quand le métal a tendance à rocher, c'esl-à-dire quand il remonte, DD l'arrête en jetant du sable fin au-dessus de sa surface el au besoin ft l'aide d'une plaque en tiMe claveti^e par-dessus ou d'un fort tampon en fonte. On peut enfin, pour faciliter le dégagement gazeux, crever A

inq>oi--

PiB. fil'.

■ALLUItail DU ncR

plusieurs reprises avec un morceau lie hois ou un pelil riiit^itrd croilLe qui se forme au-dessus liu lingot.

Toutes les lingoli^res communiquent entre elles au moyen d' conduite en arçile réfractaire placée à la base. Les jets de mi rihinissant les lin°^ols par la base sont souvent détachés au moyen d'une presse liydraulii|uc dépla^'anl laléralement toutes les lini^oliéres an moment où l'acier se solidifie, en produisant un véritable cisaiUl^^ ment. ■

quelquefois des lin^nliéres dont la coiiicitc' est dirigea ul ; ri'Uo <]isposilion assez rare a été imac^^inëe afin qu'au laminage la partie supérieure du lius^ol soit ■ plus serrée au jjrand profit du métal toujours inférieur en qualité dans cette région. Nous signalerons enfin les lingotiércs pour bandages de formes tout à fait caract^i tiques fournissant des lingots dont les figui 70 et 71 rcprésciilenl les types principaux

Ces lingots,nppelés souvent /lOHfeoHHeSjOnl un faible creux de retrait à leur partie supérieure, car leur refroidissement est assez rapide ; la nuance de l'acier dont ils sont constitués étant assez dure. Ils sonldestinés à être pii]ni;onnés l'i chaud suivant l'a

rÛKM

■ Miniœmiye des Vm/joHères

int^H

LEs Iînï;otii^rL's sont munies le plus souvent de deux anses ou oreilles que saisissent les crochets d'une grue pour les transporter du sol de l'usine dans la fosse de coulée et réciproquement. Pour le démoulage, il suffit de les soulever par les oreilles, le lingot se détache de inimémc et reste debout sur sa base ; on l'enlève alors à l'aide de pinces appropriées. J

Lorsque la surface interne de la lingotiiTc est un peu rus-iiense id lingot reste adhérent, est enlevé avec elle, et il faut frapper la lingolière de vigoureux coups de masse pour l'en faire tomber. Quelquefois, lorsque le métal est très chaud, l'adhérence est telle qu'il faut recourir à de véritables manœuvres de force pour expulser le lintrot.

On cherche ô combattre cette adhérence en enduisant les liii$;otières de goudron, de noir de Fumée délayé dans de l'huile, d'eau de chaux,

inthodvctioh a l'étude du travail de l'acier

etc... ; dans quelques usines on les refroidit par une lance d'eau dès la Bn de la coulée.

Le méUl est démoulé quand il a une température de 300 à 600". \ leur sortie de la Hngolière les lingots peuvent être abandonnés à l'air libre jusqu'à complet refroidissement.

Les usines américaines font un ç^rand usage d'un extracteur à lingot spécial « ingot slripper » consistant en une presse b^'drauliqiie borizontate dont le piston exerce une forte pression sur le lingot. La figure ci-dessous représente le dispositif employé.

La durée des lingotiéres est variable suivant que l'on coule directe-

Fig. 7S. — Extracicur pour Iingols -"'— Pit, presse hydraulique. — Lr, lingolièi

Cy, cyliodre. — P, piston. — Ph, presse hydraulique. — if goonct spOcial. — Lt, lingot dOmoulK. — B, bili de la presse.

ment ou en source; en général, une bonne lingotière doit faire KO à 1 OU coulées en moyenne.

On a cherché à prolonger leur durée en utilisant des lingotiéres fabriquées avec un mélange de fonte et 10 0, d'acier ; si un pareil mélange ne se fait pas dans de bonnes conditions, on arrive à une rupture plus rapide que si l'on avait pris exclusivement de la bonne fonte.