Brevet FR2012565A1 — publié le 19700320

L'invention a pour objet un procédé de fabrication de profilés -tels que des tubes, des barres de diverses formes, et des fils - à partir de flocons métalliques, et en général de fibres grossières. Dans ce qui suit, on désigne par "flocons" des particules de largeur plus grande que leur épais-5 seur et de longueur au moins égale à leur largeur, mais le plus souvent beaucoup plus grande ; à titre d'exemples, on peut citer les copeaux métalliques produits par l'usinage, par exemple perçage, limage, tournage et sciage, de pièces compactes ou frittées. Par "fibres", on désigne des particules dont la longueur est grande par rapport à la section, cette «dernière pouvant être 10 sensiblement ronde, ovale ou rectangulaire ; à titre d'exemples on peut citer les fins copeaux de limage ou de sciage, la poudre à grains allongés, les morceaux de fil .... etc. Les surfaces des fibres ou flocons peuvent être rugueuses ou fissurées. Pour désigner toutes ces formes de particules, on utilisera ci-dessous le terme "copeaux". 15 Dans certains usinages - par exemple tournage, sciage ou per çage de blocs d'aciers fortement alliés -il se forme de grandes quantités de copeaux, et la valeur de la matière réduite en copeaux est beaucoup plus faible que celle d'une pièce compacte de même poids. Comme les aciéries répugnent à employer les copeaux, à cause 20 de leur grand volume et de la forte perte au feu, on a déjà cherché des procédés pour convertir les copeaux sous une forme mieux adaptée au processus de fusion. On a proposé par exemple de comprimer les copeaux en paquets ou briquettes, de les introduire dans les silos à minerai ou de les griller, ce qui réduit beaucoup leur volume. Selon un autre procédé connu, 25 les copeaux sont frittés ou pressés à chaud. La fabrication de produits de valeur, par exemple, tubes et barres compacts, n'était pas envisagée, et était en particulier considérée comme impossible à partir de copeaux contenant du chrome. L'invention a pour objet la fabrication, à partir de copeaux bon 30 marché, de profilés compacts dont les qualités sont souvent supérieures à celles des matières réduites en copeaux. Selon l'invention, les copeaux sont comprimés en blocs, de préférence cylindriques, ayant avantageusement une densité de 60 à 85 % de celle de la matière compacte. 35 Les blocs sont ensuite chauffés au-dessus de la température de 69 23177 ' 2012565 recrdstallisation, puis tréfilés en profilés de la forme désirée, par exemple en tubes ou barres, la section finale étant au plus égale au tiers de la section initiale. Dans les processus de chauffage et de tréfilage tout accès d'oxygène doit être évité. 5 Les produits du tréfilage sont préparés de façon connue, par exemple en fils ou tubes, de dimensions plus petites. Les blocs tréfilés, encore poreux, sont soumis de préférence à un recuit. S'il y a seulement des oxydes facilement réductibles (par exemple de nickel, cuivre, fer doux ...), le recuit est effectué dans un 10 gaz réducteur, par exemple l'hydrogène. Pour les oxydes plus difficiles à réduire, par exemple l'oxyde de chrome, on effectue le recuit sous vide en présence d'un agent réducteur. Ce dernier, en général du carbone, devrait de préférence exister en quantité suffisante dans le bloc poreux tréfilé. Une fois la réduction effectuée, on peut éventuellement effectuer une 15 autre réaction, par exemple un chargement en carbone ou en azote, en établissant une atmosphère gazeuse appropriée autour des blocs. Les copeaux, de préférence triés selon les qualités de la matière, dans le cas où ils contiennent des impuretés non métalliques, par exemple grains de sable, sont d'abord soumis à une épuration. Cette épu-20 ration doit se faire dans un bain dégraissant, dans lequel les corps étrangers sont détachés de la surface des copeaux, et tombent au fond du récipient d'épuration. L'épuration est inutile si les impuretés des copeaux sont seulement des graisses, huiles, ou autres substances qui sont vaporisées ou détruites à haute température. 25 Dans une autre forme facultative du procédé selon l'invention, les copeaux sont oxydés par chauffage à l'air. Par exemple, des copeaux d'acier Cr/Ni 18/8 sont chauffés pendant dix minutes à 800 - 1000° C. Le chauffage diminue l'augmentation de dureté due à la réduction en copeaux, ce qui facilite l'usinage ultérieur. L'oxydation a surtout pour effet de faire 30 apparaître, lors de la réduction ultérieure de la couche oxydée, des surfaces favorables à la réaction et au frittage. Selon une autre caractéristique de l'invention, on ajoute aux copeaux jusqu'à 80 %, et de préférence 20 à 80 % de poudre métallique de granulométrie inférieure à 2 mm. Pour éviter une séparation, le mé-35 lange est effectué avec addition de substances collantes, par exemple de 69 23177 2012565 l'acide stéarique, de la mélasse .... etc. La poudre ajoutée peut avoir la même composition que les copeaux, par exemple cuivre, nickel, fer doux, ou avoir une composition entièrement différente. Dans la fabrication^ profilés en aciers fortement alliés, les poudres mentionnées en dernier lieu 5 peuvent contribuer à donner aux produits à fabriquer la composition désirée» Au lieu de poudre, on peut ajouter aussi aux copeaux des morceaux de fil. L'addition de poudres métalliques donne de nombreuses possibilités d'action sur la composition de la matière, si les copeaux et la poudre ajoutée n'ont pas la même composition. On va en donner quelques exemples 10 non limitatifs, se rapportant à la fabrication de tubes ou de barres à souder fortement alliés. La quantité de copeaux et de poudre dans le mélange peut provenir de plusieurs fusions. Exemple 1 : Les copeaux, tels que des flocons provenant du sciage de barres 15 d'acier Cr/Ni 18/8 sont épurés dans un bain de dégraissage, puis pressés en blocs de 58 mm de diamètre et d'environ 100 mm de hauteur, dans un moule 3 en acier. Les blocs obtenus ont un poids spécifique de 5,3 g/cm (densité relative 67 %). Après soudage dans une gaine de fer doux ils sonttréfilés en barres compactes à une température d'environ 1200° C. 20 Exemple 2 : Des copeaux résultant du tournage de blocs d'acier Cr/Ni 18/8 sont épurés dans un bain de cËgraissage, puis chauffé à 900° C à l'air libre pendant 10 minutes. On effectue un mélange de ces copeaux oxydés et d'une poudre obtenue par réduction d'un bain d'acier à 18 % de chrome et 8 % de 25 nickel, pour obtenir 70 % de copeaux et 30 % de poudre, dont les teneurs respectives en carbone et en oxygène sont dans un rapport d'environ 1 : 1,3. On chauffe des blocs de ce mélange pressé dans un moule en acier, d'un diamètre de 58 mm et d'une hauteur d'environ 100 mm, de poids spécifique d'environ 5,6 g/cm (densité relative environ 71 %). Ce chauffage est effectué 30 dans un four à recuire sous vide pendant environ 10 heures à 1250° C, sous -2 une pression d'environ 1.10 torr. Pour protéger les blocs de l'oxydation, ceux-ci sont soudés dans des gaines de fer doux, et pressés en tubes compacts, à environ 1200° C, dans une presse continue. La teneur en carbone des produits est d'environ 0, 04 %. 69 23177 4 2012565 Exemple 3 : Dans cet exemple et dans les exemples suivants, on effectue les mêmes opérations que dans l'exemple 2. Le mélange se compose de 60 % de copeaux d'acier Cr/Ni 18/8 et de 40 % de poudre à 15,5 % de chrome et 15,5 % de nickel. Pour réaliser des barres ou tubes ayant environ 17 % de chrome et 11 % de nickel, avec une teneur en carbone extrêmement faible, on adapte les teneurs respectives du mélange en carbone et en oxygène de façon à obtenir après chauffage sous vide une teneur en carbone d'environ 0,005 %. Exemple 4 : Le mélange se compose de 50 % de copeaux de fer doux non allié, et de 50 % de poudre à 36 % de chrome et 16 % de nickel. Les barres extru-dées ont une structure hétérogène, avec des grains de ferrite et d'austénite fortement allonés et de bonne ductilité. Exemple 5 : Le mélange est constitué par' : 20 % de copeaux de fer doux 30 % de copeaux d'acier à 25 % de chrome et 20 % de nickel 20 % de copeaux d'acier à 8 % de chrome 25 % de poudre à 36 % de chrome 5 % de poudre de nickel Les barres extrudées, ayant une teneur en chrome d'environ 18 % et une teneur en nickel d'environ 11 %, ont également une structure hétérogène. Le procédé selon l'invention permet bien entendu de traiter également les copeaux de métaux non ferreux, par exemple cuivré et nickel ou alliages non ferreux. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir des matières dans lesquelles les carbures, oxydes et nitrures, par exemple, sont uniformément répartis. Le procédé selon l'invention s'applique aussi à des matières contenant de faibles quantités de métaux facilement oxydables, par exemple aluminium. H permet par exemple de fabriquer des barres d'acier Cr-Al formant un alliage à 5 - 6 % d'aluminium conducteur de la chaleur. Les oxydes d'aluminium finement répartis améliorent la résistance à chaud et au fluage, et diminuent la formation de grains grossiers. 69 23177 s 20 T 2565 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de profilés compacts, tels que des tubes ou barres, caractérisé en ce que des copeaux métalliques provenant de l'usinage depièces compactes ou poreuses, sont pressés en blocs, puis tréfilés, à l'abri de l'oxydation, à une température supérieure à la température de recristallisation. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractériséen ce que les copeaux sont pressés en blocs ayant une densité relative de 60 à 85 %. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les blocs pressés sont chauffés en milieu réducteur. 4 - Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les blocs pressés sont chauffés sous vide, éventuellement avec addition d'un agent réducteur. 5 - Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les copeaux sont, avant pressage, épurés dans un bain de dégraissage, 6 - Procédé selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les copeaux sont, avant pressage, chauffés en milieu oxydant. 7 - Procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les copeaux proviennent de bains de différentes compositions.