Brevet FR2303858A1 — publié le 19761008

La présente invention concerne un procéda et un dispositif pour épurer, modifier et augmenter la température de bains de fonte, suivant lequel on fait arriver directement de l'oxygène dans le bain de fonte liquide. On connaît un procedé de traitement de bain de fonte dans lequel on introduit un gaz, par exemple de l'air ou de l'oxygène, dans le bain de fonte, sous une pression permettant un brassage suffisant du bain, afin de produire une projection du metal au-dessus de la surface du bain. Cela doit permettre d'augmenter la tendance d'un bain de fonte liquide donné a se solidifier sous la forme de fonte grise. Cependant, avec un tel procédé, il se dégage au-dessus du bain une forte quantité de fumées, de sorte que l'application de ce procédé a des fonderies n'est possible qu'en prévoyant des dispositifs particuliers de filtrage et d'évacuation des gaz. L'invention a pour but de fournir un procedé de traitement de bain de fonte qui puisse être utilisé dans de nombreux domaines et dont la mise en pratique ne nécessite pas de grands frais d'appareillage. Selon l'invention, le problème est résolu en ce qu'on choisitla quantité d'oxygène a introduire dans le bain de fonte par unité de temps de manière qu'il ne se produise absolument plus de fumees au-dessus du bain de fonte. La quantité d'oxygène introduite directement dans le bain de fonte liquide après ce procédé est dosée de manière qu'il ne sorte du bain pratiquement pas d'oxygène libre. Il n'existe par conséquent pas de gaz susceptible d'entraîner les fumées. Les produits de réaction tels que FeO, Fe203, SiO2, O et d'autres forment un laitier ou bien sont absorbés par le laitier déjà existant. La quantité correcte a introduire dans le bain par unité de temps peut etre réglée en marche sans dispositifs de mesure particuliers grâce à l'augmentation de la pression d'oxygène jusqu'a ce qu'il commence a se former des fumées au-dessus du bain et puis ensuite descente de la pression jusqu'a ce que les fumées disparaissent. Lorsqu'il est prévu un débitmètre ou un appareil correspondant de mesure servant a déterminer le débit de gaz, on règle avantageusement la pression de gaz de manière à introduire dans le bain une quantité d'oxygène de I Nm3/mn/t de fonte. Dans le cas de la fonte, le degre de saturation: Lt C/(4,23-0,3X Si-O,3%P)l ou bien 1 'équivalent de carbone: (%C + 1/3% Si + 1/3% Pt constitue entre autres une mesure de cette résistance. Il peut par conséquent etre avantageux d'introduire l'oxygène dans le bain de fonte jusqu'à ce qu'on atteigne une valeur dé sirée du degré de saturation ou de l'équivalent de carbone de la la fonte. I1 est cependant possible, non seulement de corriger le degré de saturation ou l'équivalent de carbone par le traitement de la fonte à l'oxygène, mais on peut aussi éliminer des impuretés qui seraient susceptibles de perturber la qualité du métal. A cet égard, on introduit l'oxygène dans le bain de fonte jusqu'a ce qu'on atteigne une valeur satisfaisante en ce qui concerne l'abaissement désiré de la teneur en impuretés dans le bain de fonte. Les impuretés à éliminer du bain de fonte sont constituées notamment d'alu- minium, de titane et d'éléments qui presentent une grande affinité pour l'oxygène. Les réactions d'oxydation déclenchées par introduction de l'oxygène dans le bain de fonte produisent une augmentation de la température de ce dernier. Il peut, par conséquent, être avantageux d'introduire l'oxygène dans le bain de fonte jusqu'à ce qu'on atteigne une valeur d'augmentation désirée de la température dans le bain de fonte. Une telle augmentation de la température est notamment avantageuse lors de la fabrication de fonte à graphite spherol- dal. Le procédé selon l'invention peut par conséquent être appliqué, en fonction de la duree de la fourniture d'oxygene, pour modifier, épurer ou augmenter la température d'un bain de fonte. Avec le procédé selon l'invention, il est possible, indépendamment de la charge utilisée, de produire la qualite de fonte désirée par un traitement ultérieur du bain de fonte avec de l'oxygène. Avantageusement, lors de la fabrication de fonte malléable ou de fonte a graphite spheroîdal, on peut utiliser selon l'invention principalement une charge impure pour former le bain de fonte. Avec ce procédé, on réduit les frais de fabrication de la fonte malléable ou de la fonte à graphite sphero'i- dal dans des proportions importantes. D'une manière particulièrement simple, on peut mettre en oeuvre le procédé selon l'invention en introduisant l'oxygène à l'aide d'un tube plongeant par une extrémité dans le bain de fonte liquide. On a obtenu les meilleurs résultats avec ce procedé quand le tube d'introduction d'oxygène est engagé au milieu du bain jusqu'à une profondeur correspondant à peu près aux deux-tiers de la hauteur de ce dernier. Pour la mise en oeuvre du procéde selon l'invention, il convient notamment d'utiliser un tube d'introduction d'oxygène qui est formé d'un matériau réfractai- re et/ou pourvu d'un revêtement réfractaire. II s'est avéré particulièrement avantageux,en ce qui concerne la résistance,d'utiliser des tubes en chamottegraphite, des tubes à paroi épaisse en argile ou en chamotte, et egalement des tubes d'acier pourvus d'un revêtement réfractaire correspondant. En particuliery lorsque l'oxygène doit etre introduit sous une forme finement divisée dans le bain de fonte, il est avantageux que l'oxygène soit introduit au travers du fond poreux, au moins par endroits, d'un récipient contenant le bain de fonte. D'une manière particulièrement avantageuse, le procédé peut être mis en oeuvre dans un cubilot. Paur la mise en oeuvre de ce procédé, il convient d'utiliser notamment des cubilots comportant une pré-sole. A partir de la pré-sole, on peut prélever un bain de fonte qui présente les propriétés désirées après le traitement à l'oxygène réalisé selon l'invention. Dans un cubilot utilisé de cette maniere, on peut produire différents bains de fonte d'une maniere continue indépendamment de la préparation du bain. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la -lecture de la description suivante et de la figure unique annexée, qui montre de façon schématique un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure représente un cubilot classique 1 comportant une pré-sole 2 dans laquelle est collecte le bain produit dans le cubilot. Dans la pré-sole - > il est prévu un tube d'introduction 3 qui est disposé de manière que son orifice de sortie se trouve à une profondeur correspondant a peu pres aux deux-tiers de la hauteur du bain. A l'aide de ce tube 3, on introduit dans le waln de fonte de l'oxygène, conformément au procédé selon l'invention. Du fait que dans ce procédé il ne se produit pas de fumées, on peut se passer de dispositifs d'évacuation ou de tirage, comme cela est par exemple nécessaire dans la fabrication d'acier. Avant la coulée, en prélève à partir du bain des échantillons servant a un contrôle de qualité. On peut ainsi égale- ment établir Si et dans quelle mesure on doit apporter des additiotsau bain de fonte. On va préciser l'efficacité du procéde selon l'invention à l'aide de deux résultats d'essais. Dans un premier essai, on a traité un bain de fonte grise d'un poids de 80 kg pendant 6 mn avec une quantité totale d'oxygène de 0,9 Nm3 suivant le procédé de l'invention. Ensuite, on a effectué une addition avec un agent classique et en quantité correspondant à 0,4X de la masse. On a coulé les échantillons dans un moule à barre cylindrique. Avec ce traitement à l'oxygène, on a produit les modifications suivantes: TABLEAU I Composition (7J Degré de Tempé- Résistance satura- rature à la Si Mn S -C tion traction ( C) (ff/m2) Avant ... 2,37 0,58 0,037 3,35 0,97 1400 227 Après Après ... 1,94,42 0,030 3,07 0,86 1500 306 . Dans un second essai, on a ajouté au bain de fonte grise d'un poids de 80 kg urie quantité d'aluminium de 0,25%. La fonte dont la pureté est fortement altèree par l'aluminium donne lieu à des défauts lors de la fabrication de fonte à graphite sphéroïdal et de fonte malléable. Le bain de fonte grise a été traité comme dans le premier essai par le procédé selon l'invention. On a mesuré la composition ainsi que la température du bain de fonte en fonction de la duree d'insufflation d'oxygène. TABLEAU II Duee d'ineuflation Température Composition (%) (02) ( C) (mn) (N m ) (C ) Al C Si Mn 0 lot 1380 0,25 3,52 2,33 0,?9 2 0,334) 1464 0,13 3,46 2,05 0,66 4 (0,678,0 1487 0,060 3,42 1,81 0,53 6 (1,022 > 1491 0,012 3,32 1,67 0,42 Au bout de 6 mn, on a enregistré une augmentation de température d- 111 C. La teneur en aluminium est descendue suffisamment bas pour qu'on puisse utiliser un tel bain de fonte pour la fabrication de fonte à graphite spheroldal. La teneur en silicium a tellement baissé que l'augmentation de la quantité de silicium provoquée par additions n'est pas genante. De même, la teneur en manganèse a nettement diminue. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentes; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour épurer, modifier et augmenter la température de bain de fonte, suivant lequel on introduit l'oxygène directement dans le bain de fonte liquide, caractérisé en ce qu'on choisit la quantité d'oxygène à introduire dans le bain de fonte par unité de temps de maniere qu'il ne se produise abso luisent plus de formation de fumes au-dessus du bain de fonte. 2.- Procédé selon la revendication 1 > caractérisé en ce qu'on introduit ltoxygene dans le bain de fonte jusqu'à ce qu'on atteigne une valeur désirée du degré de saturation ou de l'equivalent de carbone de la fonte. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxygène est introduit dans le bain de fonte jusqu'à ce qu'on atteigne une valeur d'abaissement désiré de la teneur en impuretés dans le bain de fonte. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit l'oxygène dans le bain de fonte jusqu'à ce qu'on atteigne une valeur satisfaisante pour l'augmentation désirée de la température du bain de fusion. 5.- Procédé-selon l'une quelconque des revendications 1à 4, caractérise en ce qu'on introduit l'oxygène à l'aide d'un tube plongeant par une extrémité dans le bain de fonte. 6.- Procedé selon l'une quelconque des revendications 1à 4, caractérisé en ce qu'on introduit l'oxygène au travers d'un fond, poreux au moins par endroit, d'un récipient contenant le bain de fonte. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce qu'on introduit dans le bain de fusion une quantité d'oxygène de 1 Nm3/tm par tonne de fonte. 8.- Procédé-selon l'une quelconque des revendications 1à 7, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre le procédé dans un cubilot. 9.- Procéde selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, utilisable pour la fabrication de fonte malléable ou de fonte à graphite sphéro7dai, caractérisé en ce qu'on utilise essentiellement une charge impure pour former le bain de fusion. 10.- Dispositif pour la mise en pratique du procédé selon l'une quelconque des revendications là 9, caractérisé en ce que le tube d'introduction d'oxygène est formé d'un matériau réfractaire et/ou pourvu d'un revêtement réfractaire. 11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérise en ce que le tube dlintroduction d'oxygène est un tube en chamotte-graphite.