Brevet FR2240060A1 — publié le 19750307

La présente invention concerne un procédé améliorant la qualité des pièces métalliques coulées, en particulier de lingots de onte ou d'acier, par traitement du métal en fusion avant la coulée ou lors de celle-ci ou encore pendant la période de repos du métal en fusion avant sa solidification en coquille, et cela en introduisant des gaz réducteurs ou inertes auxquels sont ajoutés des carbonyles, ces gaz étant injectés-à travers des briques perméables au gaz. On sait injecter des métaux carbonyles tels que fer carbonyle, nickel carbonyle, chrome carbonyle ou tungstène carbonyle dan-s des masses métalliques en fusion, pour favoriser le processus de formation des germes lors du refroidissement du métal, et améliorer ainsi la finesse de grain généralement recherchée du l-ingot. D'après la demande de brevet allemand (première pu blication) 2 040 504, ces carbonyles sont introduits dans la masse en fusion en meme temps qu'un gaz porteur, par exemple l'argon, utilisé pour l'exécution de processus de lavage dans des bassins métallurgiques. L'injection du mélange gaz-carbonyle se fait alors au moyen de briques perméables aux gaz. Mais on a constaté, ce faisant, que les pores des briques stengorgeaient souvent et cela en raison du fait qu'à température élevée, les carbonyles se décomposent, ce qui revient à dire qu'il y a déport d'une phase solide dans les pores des briques qui empeche le passage des gaz. On ne peut éliminer cet inconvénient, même en diluant fortement-le carbonyle par le gaz porteur.Le fer carbonyle en particulier, très utilisé pourvla formation de germes dans les masses d'acier en fusion, se décompose vers environ 105du sous la pression normale. A des pressions plus élevées, déterminées par la pression ferrostatique, on a des températures de décomposition de 150 à 200 C.- 11 importe en conséquence, pour obtenir un traitement sans encombre, de maintenir la température des briques perméables au-dessus de toute température de décomposition. Pour ce faire, on pourrait envisager tout,d'abord de refroidir les briques par des débits suffisamment élevés du mélange gazeux injecté renfermant un carbonyle.Mais cette méthode n'est pas viable, car le débit de carbonyle à injecter dépend avant toute autre chose du processus à mettre en oeuvre ; en augmentant d'autre part le débit de carbonyle injecté, on fait croître le risque d'engorgement lequel, en raison du caractère exothermique de la réaction de décomposition, risque qui ne peut être contenu après mise en route de cette réaction, du fait de ltéchauffement augmenté des briques. La présente invention a pour but d'empêcher que la température des briques perméables au gaz et servant à l'injection dans des masses métalliques en fusion d'un mélange de carbonyle et de gaz porteur, puisse monter au-delà de la température de décomposition du carbonyle. A cette fin, l'invention présente un procédé qui se caractérise essentiellement en ceci que l'on envoie aux briques introduisant le mélange gazeux renfermant du carbonyle, en alternance avec des gaz exempts de carbonyle. En envoyant aux briques perméables alternativement des gaz contenant du carbonyle et d-es gaz qui en sont exempts, on peut de façon simple assurer que la température des briques qui, au cours de l'injection de carbonyle peut s'élever plus ou moins, sera maintenue dans des limites voulues au-dessous de la température de décomposition. Si lors de l'injection de gaz contenant du carbonyle une brique stest échauffée, sa température se rapprochant-de celle de décomposition de carbonyle, l'introduction consécutive par exemple d'argon exempt de carbonyle a pour effet de refroidir cette brique.L'envoi d'argon de refroidissement sur les briques perméables nta pas d'effet nuisible sur le déroulement du processus d'ensemencement de germes auquel tend l'injection des gaz contenant du carbonyle, bien au contraire elle produit par une tubulure du métal en fusion une bonne dispersion des germes. Le début et la fin de l'introduction des gaz exempts de carbonyle sont déterminés dans chaque cas par la température des briques que l'on peut suivre, par exemple, au moyen de thermoéléments incorporés. Dans le cas de bassins' à mettre en service, c'est-àdire de bassins qui viennent d'être remplis de métal en fusion, les briques perméables ont subi un certain-échauffement, de sorte qu'il y a intérêt à ce que l'introduction de gaz débute par des gaz exempts de carbonyle, pour préparer les briques à une injection sans risques du mélange gaz-porteur-carbonyle. Une autre caractéristique de l'invention consiste en ceci que dans le cas de bassins comportant arrivée et sortie continues, par exemple de bassin du type "Tundish ", sont prévues au moins deux briques perméables recevant unif-ormément des gaz dont alternativement une recevant des gaz exempts de carbonyle et 11 autre des gaz contenant du carbonyle, le traitement du métal en fusion étant assuré par un débit nécessaire de mélange de gaz introduit par chaque brique Il est clair que la pression nécessaire permettant aux gaz de traverser les briques perméables est à adapter à la pression ferrostatique du métal en fusion. Cette adaptation peut autre commandée, par exemple, par l'intermédiaire du débitmètre qui contrôle le débit volumique de gaz à injecter dans le bassin. Dans la plupart des cas, des brèves interruptions de l'injection du mélange gazeux renfermant du carbonyle sont suffisantes, pour amener un refroidissement des briques. Des interruptions aussi brèves ne sont pas de nature à perturber la formation recherchée des germes dans le métal en fusion dans le cas de moulage en coquille, car celui-ci se solidifie dans la coquille et le processus de formation de germes peut se poursuivre jusqutau début de la solidification. Dans le cas au contraireDdtun bassin comportant arrivée et sortie continues de métal en fusion, par exemple de bassin du type "Tundish" pour installations de coulée continue, le métal en fusion est maintenu à niveau constant de bain dans le bassin, d'un débit constant de sortie vers la coquille de réception pour être assuré de la coulée continue. Le métal en fusion dans le bassin est constamment renouvelé, de sorte que si l'on veut dans ce cas réaliser une formation uniforme de germes dans le métal en fusion d'un bout à l'autre du processus, on ne peut tolérer aucune interruption dans l'arrivée de carbonyle. Pour assurer la continuité de ~l'arrivée de carbonyle, on se sert d'au moins deux briques perméables, dont alternaotivement l'une reçoit la totalité-du débit nécessaire de carbonyle, pendant que l'autre est refroidie et nettoyée par des gaz exempts de carbonyle. On peutr bien entendu, utiliser aussi plus de deux briques parmi lesquelles certaines assurent l'arrivée de carbonyle pendant que les autres 8'y préparent. -On peut naturellement utiliser aussi un système à deux groupes de briques- en cas de besoin sur les coquilles dans lesquelles le métal se solidifie. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amélioration de la qualité de pièces métalliques coulées, en particulier de lingots de fonte ou d'acier, par traitement du métal en fusion avant la coulée ou lors de celleci, ou encore pendant la période de repos du métal en fusion avant solidification en coquille, et cela en introduisant des gaz réducteurs ou inertes auxquels sont ajoutés des carbonyles, ces gaz étant injectés à travers des briques perméables au gaz, caractérisé en ceci que l'on envoie aux briques, introduisant le mélange gazeux contenant du carbonyle, en alternance avec des gaz exempts de carbonyle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ceci que l'introduction de gaz sur les briques perméables débute par du gaz exempt de carbonyle. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ceci que dans le cas d t un bassin comportant arrivée et sortie continues, par exemple un bassin du type "Tundish", sont prévues au moins deux briques perméables recevant uniformément des gaz dont alternativement une recevant des gaz exempts de carbonyle, et l'autre un mélange de gaz contenant du carbonyle, le traitement du métal en fusion par un débit nécessaire d'agent étant assuré par chaque brique, lorsqu-'elle introduit le mélange de gaz contenant du carbonyle.