Brevet FR2004076A1 — publié le 19691121

La présente invention concerne un traitement de masses fondues de fonte, qui utilise des corps de coke imprégnés d'alliages de magnésium pour la production de fonte à graphite sphérordal. L'utilisation de corps de coke imprégnés de magnésium pour le traitement de masses fondues de fonte est connue (brevet britannique 1.048.909). Cette publication antérieure propose également des corps de coke imprégnés d'un alliage de magnésium obtenu à partir de mitrailles magnésiennes et composé de 9% d'aluminium,0,5% de zinc, 1% de manganèse, le reste étant du magnésium, en se basant sur le fait que le magnésium de la mitraille peut être obtenu de manière économique.Toutefois, un alliage préaffiné à base de magnésium afec des teneurs d'aluminium aussi élevées n'est pas désirable pour la production de fonte à graphite phéroIdal, car, dlune part, cet élément n'est pas nécessaire pour la formation du graphite sphéroïdal et, d'autre part, l'aluminium peut s'enrichir de façon nuisible dans la fonte et donner lieu à des défauts tels que la retassure de celle-ci. Enfin, une augmentation du rendement du magnésium n'est pas obtenue et il ne ressort pas de la publication antérieure que l'impregnation des corps de coke se déroule de manière particulièrement favorable. La demanderesse a trouvé que les corps de coke imprégnés d'alliages de magnésium contenant de 1 à 10% d'un ou de plusieurs des éléments suivants : lithium, calcium, silicium et de métaux des terres rares, le reste étant constitué par du magnésium, produisent sur les masses fondues de fonte un effet qui est éga liement supérieur à celui des corps de coke imprégnés de magnésium pur. Selon l'invention, les alliages de magnésium qui sont composés de 1 à 5% d'un ou de plusieurs des eléments mentionnés ci-dessus et de magnésium pour le reste, conviennent particulièrement pour une utilisation dans des corps d'imprégnation de coke, Le choix du type et de la quantité des composants s'effectue dans la gamme des concentrations mentionnées en tenant compte des formules structurales des systèmes à deux- ou à plusieurs composants utilisés. Selon l'invention, on n'ajoute pas de composants d'alliage, qui provoquent une nette augmentation de la température de fusion du magnésium pur.Selon l'invention, on travaille de préférence dans les plages provoquant un abaissement de la température de fusion. I1 est également connu que la tension superficielle de métaux purs est diminuée par l'alliage avec des quantités relativement faibles d'autres composants, ce qui fait diminuer en même temps la tension de vapeur du composant principal. On peut ainsi obtenir une meilleure imprégnation des corps de coke grâce à une viscosité plus faible des masses fondues, ce qui diminue simultanément les risques d'oxydation du bain de magnésium. Le second point de vue pour le choix du type et de la quantité des éléments ajoutés à l'alliage concerne l'effet qu'ils produisent, surtout en ce qui concerne le soutien de l'effet de formation de sphéroides produit par le magnésium et/ou en ce qui concerne l'effet perturbateur par exemple, produit par les éléments du groupe des terres rares. Le rendement du magnésium lors du traitement de la masse fondue de fer peut en outre être augmenté par l'addition d'éléments tels que le lithium et le calcium qui ont une forte affinité pour l'oxygène et le soufre en raison de la fixation de ces éléments accompagnant le fer. Les corps d'imprégnation peuvent être à base de coke ou de graphite présentant-la grosseur désirée et dont le volume de pores varie de 30 à 70 du volume total. Lors du processus d'lmprégnation, le-coke est chauffé dans une ambiance non oxydante à 800 à 11000C et introduit dans le bain d'alliage de magnésium dont la température est d'environ 7000C. Le corps de coke imprégné d'alliage de magnésium est enlevé du bain et refroidi dans une ambiance non oxydante ; il est alors prêt à être utilisé: L'invention est mise en oeuvre par l'introduction du corps de coke imprégné-d'alliage de magnésium dans une cloche d'immersion connue, qui est utilisée de manière classique pour le traitement de la masse fondue de fonte. Le corps de coke imprégné selon l'invention apporte plusieurs avantages lors du traitement de masses fondues de fonte destinées à la production de fonte à graphite sphérordal. I1 présente également des avantages par rapport à l'utilisation de corps de coke imprégnés de magnésium pur. Ces avantages sont une amélioration du rendement du magnésium, une utilisation possible à un niveau plus élevé des éléments perturbateurs dans la masse fondue de fonte, un comportement plus uniforme pendant la réaction, un déroulement relativement stable du traitement et une réduction de l'influence de la grandeur des corps sur la durée de la réaction. Enfin, l'imprégnation du corps de coke poreux n'est affectée en aucune façons lorsque les températures de fusion des différents alliages sont bien respectées. L'exemple suivant illustre l'invention sans toutefois en limiter la portée. Pour l'imprégnation de morceaux de coke on utilise les alliages suivants - alliage n01 - 2ss5 de calcium, o,8% de métaux des terres rares, le reste étant constitué par du magnésium. - alliage n02 - 1 de lithium, 2 de métaux des terres rares, le reste étant constitué par du magnésium. Le coke est chauffé à l'abri de l'air à 1000 C puis, au moyen dtun dispositif approprié, immergé à une température d'environ 8000C dans le bain d'alliage se trouvant à 700qu. Lesmorceaux de coke restent dans le bain pendant 2 mn, puis ils sont refroidis sous atmosphère inerte et débarrassés des résidus d'alliage par un nettoyage mécanique. Les côtés des morceaux de coke ont une longueur de 40 à 50 mm et un volume moyen des pores de 50%.L'analyse des morceaux de coke imprégnés a donné les teneurs en magnésium suivantes coke imprégné de alliage n01 : 36% de magnésium coke imprégné de l'alliage n02 : 33 de magnésium Le déroulement de la réaction ainsi que le rendement du magnésium des morceaux de coke imprégnés d'alliage de magnésium sont examinés par le traitement par immersion d'une masse fondue de fer ayant chaque fois la mzeme composition. La température de traitement est de 1480 à 15000 C. Un essai comparatif est effectué en utilisant du coke de même nature mais imprégné de magnésium pur. I1 stavère que les corps de coke imprégnés d'alliages de magnésium produisent un déroulement plus stable et plus uniforme de la réaction que les corps imprégnés de magnésium pur, la durée de la réaction n'étant que légèrement plus courte avec ce dernier. On trouve les valeurs suivantes pour le rendement du magnésium (les pourcentages s'entendent en poids) Coke imprégné alliage alliage de magnésium n" 1 n" 2 pur Teneur en magnésium du coke 40 56 33 Addition de corps de coke 0,6 0 > 6 o,6 lors du traitement (en pourcentage du poids du bain) Quantité de magnésium 0,240 0,216 0,198 introduite (% en poids) Teneur en magnésium dans la 0,047 0,050 0,048 fonte. Rendement du magnésium x 21,2 26,8 27,7 Pour le calcul du rendement du magnésiumron a tenu compte d'une valeur de # S = 0,010% comme différence de la teneur en soufre dans le fer avant et après le traitement selon l'invention. L'analyse métallographique (échantillons polis) des prélèvements démntre dans tous les cas une séparation complète du graphite libre sous forme sphérodale. Comme le montre l'exemple ci-dessus, l'utilisation d'un alliage de magnésium ayant la composition selon l'invention donne un rendement du magnésium qui est nettement plus élevé que celui obtenu par l'utilisation de magnésium pur. Ce procédé présente également l'avantage de pouvoir travailler avec un alliage préaffiné qui est pratiquement exempt de silicium. R E V E N D I C A T I O N le traitement de masses fondues de fonte servant à la production de fonte à graphite sphéroidalJ caractérisé en ce que l'alliage de magnésium présente la composition suivante 1 à 10%, de préférence 1 à 5% d'un ou de plusieurs des éléments suivants : lithium, calcium, silicium et métaux terreux rares, le reste étant constitué par du magnésium.