Brevet FR2317038A1 — publié le 19770204

La présente invention est relative à un procédé d'inoculation et/ou d'alliage de la fonte ou de l'acier liquide dans lcquel un produit d'inoculation ou d'addition que l'on veut ajouter est introduit dans une nasse de métal pendant la coulée Z'invention est relative églaement à un dispo sitif de collée de la fonte ou de l'acier dans lecuel un récipient contenant le métal liquide comporte un erifice de coulée que l'on peut dégager, suivant les besoins, en manoeaurant un bouchon d'obturation. Lors de la coulée de la fonte, le mode de cristallisation et, par conséquent, la strucature de la fonte dépendent du nombre des germes de eristallisation formés et de la vitesse de croissance des cristaun ou de refroidissement. Le nombre des germes de eristallisation diminue lers d'un maintien prolongé de la fente liquide par exemple dans une installation de coulée audelà d'une limite impérative, par exemple lersque dans les 15 mi mates admises le contenu de cette installation de coulée ne peut pas être couló en lingotières. Le manque de germes de cristallisation peut provoquer une formation de carbures non sou haitable. Ce risque est particulièrement grand dans les plèces coulées dont les parois présnetent de grandes différences d'épaisseur. Toi introduire dans la coulée les germes de eristallisation manquants on utilise des procédée d'inoculation variés. Dans le cas des fontes à graphite lamellaire, la proportion des additions est de 8,1 7 C,35. Il est connu d'ajouter les inocul@zte dans le chenal de coulée d'une masse de fonte sortant d'un four de fusion L'addition s'effectue alors a la surface de la masse de fonte, de sorte aue, surtout en cas de coulée à température élevée, il y a des pertes par vaperisation, namque d'homogénéité du mélange de l'inoculant dans le coulée et formation de scorie supplémentaire, notamment lorsqu'on se contente de verser l'inoculant sur la coulée0 Il est également connu d'introduire l'inoculant dans le bain et de l'y mélanger par brassage. Dans ce cas également. les inconvénients déjà indiqués subsistent. Il est encore connu, pour l'élaboration d'alliages, d'ajouter les éléments d'addition à la coulée sous vide pour réduire au minimum notamment l'influence de l'oxydation par l'oxygène de l'air. Cependant, pour des raisons de construction des appareils, ce procédé n'est applicable qu'à de petites quantités et entraîne, de plus, des freis de fabrication élevés. Le but de l'invention est de réaliser un procédé du type initialement indiqué permettant d'ajouter un produit d'inoculation et/ou d'alliage à la masse de métal liquide tout en évitant les pertes, les produits d'oxydation et des frais de fabrication. Le problème est résolu du fait que le porduit à ajouter est introduit, sans contact avec l'air extérieur, à l'intérienr de la masse métallique pendant la coulée, essentiellement parallèlement au sens d'écoulement. Ce mode d'addition du produit inoculation et/ou d'alliage en garantit notamment la répartition homogène dans la masse du étal sans qu'il soit nécessaire de pro- céder à des opérations complémentsires, par exemple à un brassage du produit ajouté. Le but de l'invention est également de réaliser un dispositif du type initialement indiqué qui permette d'ajouter le produit d'inoculation ou d'alliage au métal liquide tout en évitant les pertes, les produits d'oxydation et des frais de fabrication le problème est résolu du nait que le bouchon d'obturation comporte une ouverture d'injection débouchant dans l'orifice de coulée. l'écoulement du métal produit un effet d'aspiration, de sorte que l'introduction du produit à ajouter et le mélange homogène et intime du produit à ajoutor et du métal liquide se trouvent assurés sans difficulté les dispositifs utilisés peuvent être par exemple des poches à bouchon d'obturation ou des installations de coulée pour lingotières mobiles0 Il est avantageus d'associer à l'ouverture d'injection du bouchon d1obturatlon un conduit d'amenée du produit d'inoculation et/ou d'alliage dont l'extrémité d'alimentation se trouve à l'extérieur du récipient contenant le métal liquide et dont l'autre extrémité se trouve à proximité de l'ouverture dlin- jection.Cette disposition permet notamment d'amener facilement le produit à ajouter à proximité du point oèù doit s'effectuer l'addition. Pans un mode de réalisation avantageux, le bouchon d'obturation comporte une partie creuse dans laquelle le conduit d'amende du produit d'inoculation et/ou d'addition est monté d'une maniere étanche. Cette disposition permet d'utiliser les bouchons d'obturation habituels. L'arrivée d'air ou d'oxygène peut être complètement évitée. Dans la réalisation de l'invention il y a, pour le condait d'amenée du produit d'inoculation et/ou d'alliage, un dispositif de dosage du produit à ajouter, commandé par le bouchon d'obturation suivant le dégagement de l'orifice de coulée. De ce fait, l'addition du produit à ajouter peut s'effectuer exactement dans les proportions voulues et au rythme voulu. Le dessin ci-joint permet une deseription de l'invention. la figure 1 représente un récipient de coulée et son bouchon d'obturation. La figure 2 représente un bouchon d'obturation suivant l'invention et un conduit d'amenée du produit d'inoculation etZou d'alliages La figure 3 représente la tartie de l'orifice de coulée dans laquelle le produit d'inoculation et/ou d'a est ajouté au métal pendant la coulée. La figure 4 présente des diagrammes représentant lévolution dans le temps de ltecoulerent du métal et de l'addition du produit d'inoculation et/ou d'alliage à ajouter, Le récipient de coulée 10 est muni intérieure ment d'un garnissage il et contìent de la fonte liauide 12. le fond du récipient de coulée comporte un orifice de coulée 13, for- mé d'une busette 14 montée dans un siège 15. L'orifice 13 est fermé par le bouchon d'obturation 16, ou dégagé, suivant les besoins, pour permettre l'écoulement de la fonte liquide 12 hors du réci- pient de coulée dans un moule de coulée non représenté, par l'in- termédiaire d'un système de coulée également non représenté. Dans ce cas, le bouchon d'obturation peut ê soulevé plus ou moins, de la quantité voulue, de sorte que le réglage de l'écoulement peut s'effectuer indépendamment de la hauteur de remplissage du récipient de couléc. La quenouille du bouchon d'obturation 16 traverse le couvercle 17 du récipient de coulée 10 à l'intérieur du- quel elle se trouva. Le bouchon est maintenu, d'une manière non représentée, par un disporitif de soulèvement. Le bouchon d'obturation 16 comprend, comme le montre la figure 2, un cordes de bouchon 18 constitué par un mélange de graphite et d'alumine à haute teneur de manière à pouvoir résister à -l'action mécanique et surtout thermique de la masse de fonte liquide ou en écoulement. Le corps de bouchon 18 est maintenu par une gaine de bouchon 19 qui l'entoure à sa partie supérieure et comporte un bord de fixation 20.Le corps de bouchon 18 comprend une partie creuse 21 dans laquelle est monté un tube d'appui 22 qui est en contact avec une piece de maintien 23 reliée mécani- quement à la gaine de bouchon 19. A l'intérieur du tube d'appui 22 est monté un élément de tube 24 qui est également fixé à la pièce de maintien 23. Cet élément de tube 24 est une partie de la con- duite tubulaire 25 d'amenée du produit d'inoculation et/ou d'addi- tion, oui par ailleurs est constituée par les éléments tubulaires 26 et 27 qui sont vissés ou fixés sur la pièce de maintien 23, l'élément tubulaire 27 étant surmonté d'un entonnoir 28. La cavi- té continue 29 de ce conduit 25 aboutit à proximité immédiate d'une ouverture d'injection 30 dans le tampon 31 du bouchon 18, La figure 3 montre que le tampon 31 baigne dans le courant de fonte 33 lorsque l'orifice de coulée 13 est dégagé par le bouchon d'obturation.Il y a formation d'une zone d'aspiration 34 dans laquelle le produit d'inoculation et/ou d'addition 35 est aspiré par l'ouverture d'injection 30 du tampon 310 l'addition du produit en fonction du temps s'effectue par exemple comme l'indique la figure 40 Le débit de fonte QFe est indiqué en fonction du temps t. Au bout de 2 secondes, de a à b, le débit reste constant. Intervient alors un ralentissement et pendant la période de c à d il coule moins de fonte hors au récipient de coulée 10 pour qu'elle puisse se répartir convenablement dans le moule-de coulée. Le débit QM d'inoculant en en fonction du temps t est indiqué en bas de la figure 4. L'écoulement de + hors d'un dispositif de dosage commence e secondes avant l'écoulement de la fonte hors de l'orifice de coulée 13, car l'inoculant doit parcourir la distance comprise entre l'entonnoir 26 et l'ouverture d'injection 30 avant que la fonte ne commence à couler pour que la fonte qui coule au début soit inoculée dans la proportion voulue. L'addition du produit s'effectue au mayen d'un dispositif de dosage non représenté qui est commandé par le bouchon d'obturation 16 suivant le dégagement ou degré d'ouverture de l'oriffice de coulée 13. Le dispositif de dosage regeit done par exemple une impulsion d'avence pour l'injection da la quantité d'addition voulue.Dans le cas de charges de 14 Kg par exemple ce procédé permet, pendant une durée de coulée de 7 secondes, par conséquent 7 raison de 2 Kg de fonte liquide par seconde, d'ajouter exactement 4g apr seconde, de sorte qu'à tout moment de la coulée on peut ajouter exactement 0,2% de produit d'inoculation et/ou d'addition. @@ traversant la busette 14 et le spstème de coulée situé avant des moules de coulée, le produit ajouté se dissout dan sle métal liquide et porvooue pendent le remplissage des noules l'effet de eristallisation. Toute perte d'inoculant est pratiquement exclue car l'addition de l'inoculant s'effectue sans contact svec l'air exté@ieur. Le risoue de formation de carouree dans la fonte est fortement atténué. Comme l'addition de l'inoculant ne s'effectue qu'au moment de la coulée de la fonte dan sle moule de coulée, on est sûr que l'effet d'iroculation ne s'atténue pas avant la cristallisation. En cas. par exemple, d'addition de ferrophosphore, qui présente généralement un taux d'impuretés élévé et exerce de ce fait une influemce @éfaverable zur la structure de la fonge, la structure de la fonte se trouve, d'une manière surprenante, considérablement améliorée. le procédé décrit ou le dispositif déorit permet églaement d'introduire dans un métal liquide, par exemple dans l'acier, un gaz utilisé pour produire une action métallurgique. REVENDICATIONS 1. Procédé d'inoculation et/ou d'alliage de la fonte ou de l'acier liquide dans lequel un produit d'inoculation etjou d'addi- tion est introduit dans une Sasse de métal pendart la coulée, ca- ractérisé en ce que le produit à ajouter 35 est introduit, sans contact avec l'air extérieur, à l'intérieur de la masse métallique 33 pendant la coulée, essentiellement parallèlement au sens de l'écoulement 32. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'un récipient 10 contenant la masse de métal liquide 12 et comportant un orifice de coulée 13 qui peut être dégagé, suivant les besoins, par la manoeuvre d'un bouchon d'obturation 16 cul baigne dans le courant de fonte 33 auquel le produit à ajouter 33 est amené, à travers le bouchon d'obturation 10, dans la zone d'aspiraton 34 qui se forme au-dessous du bouchon d'oobturation 16. 30 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lton utilise comme produit d'inoculation et/ou d'addition un fluide 4. Dispositif de coulée de la fonte ou de l'acier dans lequel un récipient contenant le métal liquide comporte un orifice qui peut être dégagé suivant les besoins, par la manoeuvre d'un bouchon d'obturation, caractérisé en ce que le bouchon d'obturation 16 comporte une ouverture d'injection 30 débouchant dans l'orifice de coulée 13 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture d'injection 30 du bouchon d'obturation 16 est reliée à un conduit d'amenée du produit d'inoculation et/ou d'addition, dont l'extrémité d'alimentation 25 se trouve à l'extérieur du récipient 10 contenant le métal liquide 12 et dont l'autre extrémité 25" se trouve à proximité de l'ouverture d'injection 30. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5. caractérisé en ce que le bouchon d'obturation 16 comporte une partie creuse 21 dans laquelle le conduit 25 d'amenée du produit d'inoculation et/ou d'addition, de forme tubulaire, est monté d'une mani8re étanche. 70 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le tube d'amenée 24 est entouré par un tube d'isolation thermique 32. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte, pour le conduit 25 d'amenée du produit d'inoculation et/ou d'addition, un dispositif de dosage du produit à ajouter 35 commandé par le bouchon d'obturation 16 suivant le degré d'ouverture et de dégagement de l'orifce de coulée 13.