II. — Procédés mécaniques
A. — Historique du procédé par compression. — Parmi les procédés mécaniques employés pour éviter la présence» des soufHures dans les linij^ots, on peut citer le refroidissement rapide des lini^ots par une circulation d'eau autour des lingotières, la mise en vibration des linjjots en frappant les lin^jotières de coups répétés pendant la solidification fie l'acier iTciiernoff) ou en les a^^itant en leur inq^rimant un mouvement içiratoire spécial iWebl)) et enfin l'action du vide ou de la pression sur la masse du lingot en fusion.
Nous ne nous occuperons que de la compression de Yacier liquide dans les linyotières par le procédé Wliitworlli. Ce n'est pas que IV///7-
worlh en ait eu le premier l'idée, car ce procédé proposé par Bessemer en 1836 fut appliqué en France par plusieurs fabricants et aussitôt sinon même plus tôt qu'en Angleterre^ mais sur une échelle fort réduite. Le procédé Whitworth a mis longtemps à faire son chemin à travers le monde ; assez répandu en Amérique, il vient de s'établir dans un de nos plus grands établissements industriels (Le Creusot),
L'application directe d'une pression énergique sur le haut du lingot ne peut être exécutée avec succès qu'au moyen de presses hydrauliques; les essais avec la vapeur n'ont pas réussi, même avec des pressions de 17 atmosphères. On avait proposé aussi l'injection sous un couvercle solidement adapté à la partie supérieure de la lingotière d'une quantité d'eau suffisante pour exercer, en se vaporisant, une pression considérable, sans aucun succès du reste, car la pression trop faible était aussi trop instantanée.
La mise en pratique de la compression date du premier brevet <!e Whitworth en 1866.
Le procédé est aujourd'hui appliqué en grand, principalement: aux usines de Whitworthy à Manchester — aux forges d'Abouchoffprèfi de Saint-Pétersbourg — aux usines de Rethlehem (Petisylvanie) — aux usines du Creusot en France, etc.
B. — Description des appareils employés. — Nous décrirons successivement les lingotières et les presses.
1°) — Ungjtières pour acier comprimé. — Les lingotières pour acier romprimt*, dîtes moHleanXy sonl constituées par un tube d'acier fors[é de 100 mm. d'épaisseur, frotté comme un omon et muni de tourillons pour son levage.
L'intérieur est garni de douelles en fonte disposées de manière a ménager le long des parois les évents nécessaires à l'issue des gaz, tout en consolidant le garnissage constitué par une couche de 20 mm. environ (le débris de vieux creusets et de kaolin recouverte d'un enduit à la mine de plomb.
Le moule est fermé à la partie inférieure par une plaque d'acier recouverte (l'un garnissage réfractaire de 20 mm. d'épaisseur. Pareil garnissage est appliqué au disque supérieur terminant le piston plongeur (le la presse livdrauli(jue.
Les mouleaux, préalablement desséchés et chauffés, sont placés auprès (le la presse (pii les dessert.
tntuî w Tit«vAn. nu l «okh H7
I 2") — Presses à comprimer. — La (iressc, conslniitc «-m IKtUÎ psir ^'Whitwartli, à la suite de son premier brevet, avait nu |>)<t>>n ile.ttiruiirii. «Ifdiaraèlrc capable d'exercer une pression (le 250 lonnes. Spécialemenl destinée à la fabrication rie pièces creuses, telles que les obus, cette presse portait un novau mé~ naseant le vide intérieur de !'obus et un (liston destiné à comprimer l'acier dans la capacité annulaire remplie d'acîer liquide.
Les essais exécutés avec celle presse ne lardèrent pas à montrer l'impossibilité de réaliser ainsi une fabrication indiislnelle d'tibns en acier comprimé.
La presse qui fut construite â la suite de ces premiers essais infructueux pouvait exercer une pression de 2000 tonnes ; le cbapeau supérieur de la presse pouvant être fixé d une haitleiir quelconque portait nu plona;eur pour fermer la lintfotiêre. ta pression s'exerçant par le piston du bas.
Le succès de cette presse conduisait Whilworllt à la construction de la presse de KOOO tonnes qui assura la iriissjie du procédé,
La linu;otiére remplie li'acier liquide, re-
losant sur un cliariot :
pecii
il, est amenée
A, axo ilo In lingoli^re. — tl, rcïélcment rérraclniro. — D, iluurllcs en fnnln i évonls cii assises horitonlftlr«. — /., lingutiâre propriinicnl ilile, en acier forKé — F, fonJ. — Fr, froUe. — J. j«u ni'ceïsairp pour lient) cl Ire au fond de %e (lllalcr
rapidement au-dessus du plons;eur vertical
inférieur rie la presse livdrautïque. On abaisse alors la traverse supérieure jusqu'à ce que son plongeur du poids de ."»0 lonnes vienne an rontnet de l'acier liquide obturant ainsi complètement In lÎTi^'otii'ie. 1^1 traverse est fixée définitivement dans la position qu'elle doil occuper. Celle manœuvre n'exige que (jnelques secondes.
Immédiatement après, le plonçeur vertical inférieur, qui porte le système cllttriol-lhlffoUère, s'élève pour que la compression s'exerce sur l'acier. Le nMe de la traverse supérieure a été d'accélérer l'opèralion puisqu'elle peul se mouvoirplus rapiilemenl que te piston bydraulique; elle limite, en outre, la course de ce dernier à \d quantité dont le linsol doit se raccourcir en réalité par la pression (!) 0^ environ).
148 M^ALLunniR du kr
3" — Phanen du phéiiomèlie. — Le lîntçolsc contracte rapidemcnl pcnilaiil l«s premières secondes, if importe de lui appliquer la pression
abaissi'ti par un i-v rire tiyilraiiliifuc \the
>nlre
remplissant la linçoliriv.
— L, ItnijuUùra. — /', frolle, — fi, ^urnilnrc i'n arini'ftui de fiinto iicrfii.
rti. — Jl, rrvr-li'iiii-nt saldc, — Cil, rliuriot snr Icijnol ri'|wi^ In linKotit^rc. — Pr, jilun-
m,' pr
sil,l<-
lion iliininuL' rapidfiiifiit puis
mit (le (jin'liiiics minutes, la coiitrar- L- bienfôl loul à fait.
isTBomtCTio!» A i.'ÉttBiî nu mAVi
' Au roiiiiniMicfiiient île \» mise en jirtïssion, il s'écliappc une ^rnnilc i(iiitnlit<^ (le saz avec un hruil caraelérisliqiio d'une pression Ir^ élcvôe et une ilamme bl<?in' ilue autant A H qu'à CO <]m se dt'ïîageiil. Il se iirodtiil soiivenl apri^s 4 ou S minutes de pression des explosions violentes, arcompaïnées d'une projection ahon<lanti' dVlinrelies et i\p. [Mussii^re-s mi^talliipies. La pression doîl être maintenue assez loni;lemps apn^s que les tfaz ont cessé de s'échapper et le métal de se contracter, afin d'éviter, au refroidissement, le développement d'efforls moléculaires internes qui se manireslenl souvent par la production de 'if|ues ou même de tapiires dans la mass<> du lingot. Les pn-ssions varient ordinairemenl de fiOO à 1900 atmosphères! et produisent tout leur efl'et que si elles aj^issent assez lont^temps. ■ec un lingot de HtîH mm, de diamètre, il faut, pour assurer une lioio£;énéité parfaite, maintenir pendant 4-0 minutes une pression de âlOO atmosphères on loOO atmosphères pendant oO minutes. Plus le lint^ol est volumineux, plus il faut presser foft et loniçtemps : trois heures pour un Itn^ol de 86K < tiSO millimètres.
Le lingot se raccourcit par la pression de 9 environ. Une presîon de âOO à 90U atmosphères suffit pour améliorer considérablement m lini;ol, mais l'iinmo^çéiiéiti* parfaite exilée l'application prolonijée de tressions allant de 2000 A 23iH) atmosphères.
4" — Effets et avantages de la compression. — Nous pensons qu'on a ru trop exclusivement dans le procédé de la compression de l'acier à 'étal liquide un moyen d'éviter les soufflures : sans doute, la compresjon, même à des pressions relativement faibles, élimine les soufflures hns le métal fondu, mais il ne faut pas oublier que la pression ne fexeree pas seulement sur le métal liquide, clic se conlinucsur le métal iéJA solidifié. Le mainlicn de ta pression Jusqu'il re que l'acier ait pris une température à laquelle il ne peut plus cristalliser nous semble voir produire des effet très importants, effets fort semblables iV ceux l'a étudiés et décrits Tclternoff H que ihmis avons prérêdenimenl restés.
M. Home paraît avoir donné, à notre avis, une des meilleures explitalions des effets résultant de la compression. Ce savant professeur «considère deux phases dans la compression, suivant qu'elle a lieu avant Ou après le passage de l'état liquide à l'état pAleux; de là, la oinprestloii liquide et la compression plastique.
Il est difficile {le voir en quoi la première lii' ci*s compri'ssidiis jieut
ÎTA lfÉTALIJl~BGie DT FU
être avanta<;eii<u^. les liquides étant pratiquement incompressibles, sauf toutefois si Tacier émet dans cette période une grande quantité de iraz, car alors l'effet de cette compression sera de retarder ou même d'arrêter complètement le déira^ement des sraz dont la solubilité aiiî^mente avec la pression.
Im compression plastique expulsera réellement les îo^z qui donnent naissance aux s^iufflures au travers de la croûte du lin^^ot, comme on expulse par pression Teau des |»ores d'une é|>ong:e, car c'est surtout au miiment de la solirlification que les saz occlus dans Tacier s*en éclia[)pent. Elle fieut provoquer aussi la réabsorption de tout ou partie du îraz renfermé dans les s^jufflures et souder leurs parois et celles du vide central ; s'il reste du iraz non expulsé ou non réabsorbé, au moins la pression aura-t-elle diminué le volume des cavités qui le renferment. Ce reliquat de traz ainsi absorbé ou comprimé ne pt^ut plus se déî^ai^er il nouveau ni se dilater, la compression étant maintenue sur le lin&i^ot fH'ndant un temps suffisant.
Nous verrons à propos des propriétés mécaniques des aciers quelle [>art il y a lieu d'attribuer aux eflets de la compression pour les différentes caraclériaiiques de leur résistance. Qu'il nous suffise de dire que les linîTOts soumis a ce travail, pouvant être considérés comme absolument sains, fournissent, après les opérations de transformation î\ chaud iloiv/eage à la presse ou au pilou, laminage, etc.», des pièces offrant !ine très irraiule sécurité et sans déchet appréciable de matière, la retassure étant nétriiireable.
Nous citerons pour mémoire les linsrots de Tusine de Rethlehem comprimés à Tétat liquide, de 900 mm. environ de diamètn*; ces rvliiidn*s de plusieurs mètres de lonjî:, tronçonnés au tour, ne laissaient voir aucune soufflure, les tronçons les plus rapprochés du haut ne niontraienl aucun indice de retrait, preuve que le but princi[>al de Topération était atteint.
Nous renvoyons aux traités spéciaux pour la description d'autres procédés de compression de Tacier liquide dérivant plus ou moins <lirectement <lu procédé Whiiwnrih, Nous citerons, et pour mémoire, les dis[»osiiirs de Daeleu, de Williams, Hiusdale, etc..
