Brevet FR2231755A1 — publié le 19741227

La présente invention, due aux travaux de Messieurs Michel Louis DEGOIS et Jean-Pierre Albert MAQUAIRE, est relative aux substances de nodularisation du graphite dans la fonte liquide. I1 est connu, par exemple par le brevet français n 70.04 054, de disposer dans le moule une substance d'addition mise sous forme de plaques ou disques réalisés par compactage à partir d'un mélange de poudre de fer spongieux et d'un produit d'inoculation. Celui-ci peut être du graphite, du carbure ou du siliciure de calcium ou encore un alliage de ferro-silicium pouvant contenir des additions de divers éléments tels que par exemple du magnésium. Ce procédé connu vise l'inoculation de la fonte en vue d'éviter la formation de carbures nuisibles et non l'obtention d'une fonte a graphite sphéroldal, les taux d'inoculation habituels étant bien inférieurs aux taux importants nécessaires a la nedularisation. Il est cor galement, par exemple par le brevet français 69.24 353, de traiter la fonte liquide à l'intérieur d'un moule par une substeng e nodularisante, mais celle-ci est constituée par un alliage fer-silicium-magnésium sous forme de morceaux, d'agrégats broyés ou do poudre ou sous forme extrudée ou compacte. Lorsque l'on emploie une substance de traitement sous forme d'alliage contenant du silicium, si l'on veut nodulariser la fonte, il faut que la proportion de magnésium soit suffisante. Il en résulte que la proportion de silicium qui est contenue dans alliage fer-silicium-magnésium et qui dépend de la proportion de fer et de magnésium peut devenir excessive, au point de diminuer les caractéristiques mécaniques des pièces moulees,et surtout au point de créer des crasses qu'il est difficile de retenir. I1 est en effet connu que c'est le silicium apporté par inoculation a la fonte qui donne de telles crasses. Malgré l'emploi de moyens de retenue de ces crasses à l'intérieur des chenaux de coulée des moules, appelés pièges à crasses, on ne réussit pas toujours à empêcher l'entrée des crasses dans les moules. En d'autres termes, lorSque l'on veut nodulariser de la fonte au moyen d'un alliage inoculant-nodularisant fer-siliciummagnésium, on n'est pas maître de la proportion de silicium , à partir du moment où la proportion de magnésium est imposée par la nécessité d'avoir la plus grande partie du graphite libre sous forme sphéroldale. Par ailleurs, on connait les réactions très vives, sinon explosives et dangereuses, du magnésium avec la fonte, ce qui motive l'emploi de magnésium sous la forme alliée précitée. C'est pourquoi l'invention a pour but de prévoir une substance nodularisante qui, tout en contenant du magnésium pur, non allié, permette à la fois de nodulariser la fonte à l'intérieur du moule et de contrôler la proportion de silicium introduit éventuellement pour inoculer la fonte, indépendamment de la proportion de magnésium, donc sans excédent susceptible de créer des crasses. Suivant l'invention, cette substance de nodularisation du graphite dans la fonte liquide, du type contenant du fer et un agent nodularisant,est caractérisée en ce qu'elle comprend du fer pur et de l'agent pur, tous deux a l'état pulvérulent et agglomérés ensemble. Outre les avantages précités, cette substance présente également ceux considérables d'offrir une répartition homogène dans la fonte, ce qui confère d'excellentes qualités mécaniques aux pièces moulées et de permettre le traitement de petites quantités de fonte, par exemple de petites séries de pièces moulées à graphite sphéroldal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique et en coupe d'un moule expérimental permettant la mise en oeuvre d'une substance conforme à l'invention; la Fig. 2 est une courbe représentative du taux de magnésium obtenu dans la fonte et mettant en évidence les caractè- res avantageux de la substance conforme à l'invention. La substance de nodularisation utilisée dans le présent exemple l'est à raison de 0,5 à 3% par rapport au poids de la fonte et elle est composée d'un mélange de fines particules de magnésium pur et de fer pur agglomérées ensemble sous forme de pastilles. La poudre métallique de fer et de magnésium utilisée se compose d'un mélange de 1 à 20% en poids, de préférence 10%, de magnésium et de 80 à 99%, de préférence 90% de fer. En effet,d'une part, un taux plus élevé en magnésium ne permet pas une répartition homogène au sein du métal fondu, car la réaction devient trop hâtive, et d'autre part un taux plus faible a pour conséquence d'augmenter de façon importante le volume des pastilles nécessaire.De plus, la granulométrie de la poudre n'est pas indifférente, car pour avoir une dissolution exempte de projections, il est recommandé d'avoir des grains aussi fins que possible et, dans ce but, on choisit une plage granulométrique de O à 500 microns, et de préférence de 100 à 300 microns. La poudre de fepét de magnésium est compactée dans une presse, sous une pression d'au moins une tonne par centimètre carré et de préférence de plusieurs tonnes par centimètre carré, par exemple sous la forme de pastilles ou disques epais d'un diamètre compris entre 0,5 et 5 cm et d'une épaisseur comprise entre 0,5 et 5 cm également. On peut aussi compacter la poudre sous une forme plus proche d'une sphere, par exemple du genre d'un berlingot, forme grace à laquelle l'empilement des pastilles est plus stable vis-à-vis du flot de fonte liquide. Le procédé de mise en oeuvre de cette substance consiste à faire couler la fonte dans le moule en la faisant circuler sur et autour des pastilles. Lorsqu'on utilise à cet effet le moule représenté par la Fig. 1, la fonte pénètre d'ab- dans un pot de coulée 1, puis dans un trou de coulée 2 au fo duquel est placé un support, constitué éventuellement par un filtre 3, sur lequel sont placées trois pastilles 4. Au contact de la fonte, la température des pastilles s'élève jusqu'à ce qu'elles réagissent de façon modérée. La réaction d'addition du magnésium à la fonte ainsi effectuée est-progressive et la régularité de l'apport de magnésium peut être mise en évidence de la façon suivante. Après avoir traversé le filtre 3, la fonte est dirigée au moyen d'un canal 5 vers des coins à peu près verticaux C1, C2, C3, C4 et C5 disposés en épi par rapport à ce canal, le moule reposant sur une cale 6 du côté du coin C5 le plus éloigné de l'entrée, de manière que la fonte pénètre successivement dans les coins C1 à C5 l'un après l'autre. Les teneurs en magnésium ont été ensuite mesurées dans les pièces moulées dans chacun de ces coins, en commençant par C1 qui est le plus proche de l'entrée et contient ainsi la fonte du début de coulée. Deux essais ont été effectués séparément l'un avec une substance de nodularisation classique, l'autre avec une substance conforme à l'invention. Les résultats obtenus sont reportés dans le tableau suivant. TABLEAU : Teneur en magnésium (%) : Coins : ~1 : ~2 : ~3 : ~4 : ~5 C Essai I 0, 040 0,035 : 0.028 0,025 : 0,015 (Classique) . . . Essai II : (Invention : 0,035 : 0,033 : 0,030 0,022 0,020 Les courbes représentatives de ces mesures expérientales sont représentées par la Fig. 2, l'une en trait continu correspondant à l'essai I utilisant la substance classique et l'autre en pointillé correspondant à l'essai II utilisant la substance conforme à l'invention.On constate que la pente moyenne de la courbe II est inférieure à celle de la courbe I, ce qui prouve non seulement la régularité de la répartition du magnésium, mais encore un effet plus faible de perte de l'effet nodularisant dans le temps. I1 est à remarquer que les temps de coulée expérimentaux sont plus longs que les durées de coulée habituelles dans les conditions industrielles, de sorte que la portion utilisable de la courbe se situe principalement dans sa première partie. En variante, les particules de fer pourraient être remplacées par de la poudre d'alliage de ferro-silicium, ce qui présente l'avantage d'effectuer l'inoculation de la fonte en même temps que la réaction de nodularisation. Par ailleurs, les particules de magnésium pourraient être remplacées par de la poudre de calcium, de cérium ou d'une autre terre rare nodularisante. - REVENDICATIONS 1.- Substance de nodularisation du graphite dans la fonte liquide, du type contenant du fer et un agent nodularisant, caractérisée en ce qu'elle comprend du fer pur et del'agent nodularisant pur tous deux à l'état pulvérulent et agglomérés ensemble. 2.- Substance suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'agent nodularisant est choisi parmi le magnésium, le c@@einm, le carium et les autres terres rares. 3.- Substance suivant l'une quelconque-des revendica @@ 1 et 2, caractérisée en ce que la granulométrie des poudres de fer et de l'agent @@@ularisant est comprise entre 0 et 500 4.- Subetance suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la granulemétrie est comprise entre 100 et 300 microns. S.- Substand suivant l'une quelconque des revendical @ @, ca@@et@@@ée en ce que, lorsque l'agent nodularisant du m@gné@um, @@@@ @omprend entre 1et 20% en poids de magné @@@@@rre @@ @@ @n poids de fer. 6. - Substante suivant la revendication 5, caractérisée er @@ qu'alle comprend @0% en poids de magnésium et 90% en poids de fer. 7. - @ub@t@@@ suivant l'une quelconque des revendications @@@ caract6risée en ce qu'elle est agglomérée dans une presse sous dne pression supérieure à 1 tonne par centimètre carré. . procédé de mise en oeuvre d'une substance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on verse la fonte dans le moule et qu'on la met en contact avec ladite substance à l'intérieur du moule. 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que, lorsqu'on utilise une substance suivant l'une quelconque des revendications 5 et 5, on l'utilise à raison de 0,5 à 3% par rapport au poids de fonte. 10.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'on utilise la substance de nodularisation sous la forme de pastilles (4) placées sur le trajet de la fonte s'écoulant dans le moule. 11.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 à lO,caractérisé en ce que la fonte est inoculée simultanément à son entrée dans le moule,la substance d'inoculation contenant une proportion de silicium indépendante de celle de magnésium de la substance de nodularisation.