Brevet FR2416268A1 — publié le 19790831

La présente invention concerne les additifs de moulage pour la fonte et leurs modes d'emploi en sidérurgie, notamment en fonderie. L'emploi des additifs de moulage dits agents de graphitisation ou inoculants introduits dans la fonte liquide pour diminuer le blanchiment de la surface des moulages est bien connu. La présence d'une couche de fonte blanche à la surface des moulages complique leur usinage et nuit à leur qualité, car les propriétés physico-mécaniques de cette couche sont médiocres. Ainsi, les moulages de fonte sont généralement soumis à un recuit de graphitisation dans des fours pour améliorer les propriétés mécaniques de leur couche superficielle et leur usinabilité. Le recuit des moulages de fonte permet certes d'améliorer les propriétés mécaniques de leur couche superficielle et leur usinabilité, mais il altère les propriétés du métal de base ou de la masse du métal et augmente notablement le prix de revient des moulages de fonte. Le brevet britannique nO 1 223 694 décrit une addition, comzYee d'un mélange de ferrosilicium et de métaux des terres rares, pris dans les proportions pondérales suivantes ferrosilicium de 90 à 100 % et métaux des terres rares de O à 10 %. Toutefois, cette addition ne permet pas d'obtenir dans les moules en sable et argile des moulages dont l'épaisseur de parois soit inférieure à 2 mm. L'absence d'un inoculant ou agent de graphitisation pour la fonte, qui rendrait possible la fabrication de moulages de fonte sans blanchiment superficiel, ne permet pas de supprimer ou d'abaisser les dépenses d'énergie, d'équipement ou de personnel liées à l'utilisation de fours de recuit. Le but de ltinvention est de supprimer ces difficultés en proposant un additif de moulage ou inoculant pour la fonte dont la composition et le mode d'emploi permettent d'obtenir dans des moules en sable et argile, des moulages de fonte à parois minces sans blanchiment superficiel, d'améliorer la qualité des moulages de fonte et d'abaisser le prix de revient de leur fabrication grâce à la suppression du recuit à haute température. Selon l'invention on ajoute à la fonte un inoculant contenant du silicium, des métaux des terres rares, du carbone et du soufre, dans les proportions pondérales suivantes silicium de 25 à 50 %, métaux des terres rares de 16 à 40 % carbone de 10 à 30 %, soufre de 0,1 à 0,3 %, fer le solde. Si le taux de silicium dans l'inoculant est inférieur à la valeur minimale indiquée, la graphitisation de la fonte inoculée n'est plus assurée, Si le taux de silicium est supérieur à la valeur maximale indiquée, les propriétés physico-mécaniques de la fonte s'altèrent. Un taux de métaux des terres rares inférieur au minimum indiqué n'assure pas la graphitisation de la fonte. Si le taux de métaux des terres rares est supérieur au maximum indiqué, le taux de cémentite libre augmente dans la structure de la fonte. Si les taux de carbone et de soufre dans l'inoculant sont inférieurs aux minima indiqués, la formation des centres nécessaires de cristallisation du graphite n'est plus assurée lors de la solidification de la fonte. Si les taux de carbone et de soufre dans l'inoculant sont supérieurs auxmaxlma indiqués, les propriétés physicomécaniques de la fonte inoculée s'altèrent. D'après l'invention, le mode d'emploi de l'agent de graphitisation ou de l'inoculant pour la fonte conforme à l'invention consiste à introduire les constituants indiqués de l'inoculant dans la fonte liquide sous forme d'un mélange d'un alliage d'addition appelé aussi silicomischmétal et de coke de fonderie, pris dans les proportions pondérales suivantes silicomischmétal de 70 à 90 %, coke de fonderie de 10 à 30 % Un taux de silicomischmétal dans 1'inoculant inférieur au minimum indiqué n'assure pas l'obtention des proportions voulues de silicium et de métaux des terres rares, ni leur action graphitisante à l'intensité nécessaire. Si le taux de silicomischmétal est supérieur au maximum indiqué, il se produit une augmentation brusque du blanchiment superficiel sur -les moulages. Si le taux de coke de fonderie est inférieur au minimum indiqué, l'apparition du nombre nécessaire de centres de cristallisation du graphite n'est plus assurée lors de la solidification de la fonte. Si le taux de coke de fonderie est supérieur au maximum indiqué, les propriétés physico-mécanques de la fonte inoculée s'altèrent. Il est préférable d'ajouter l'inoculant indiqué à la fonte liquide à un taux pondéral de 0,3 à 0,5 /%. L'introduction dans la fonte liquide d'une quantité d'inoculant inférieure au minimum indiqué ne permet pas d'obtenir dans des moules de sable et d' argile des moulages à parois minces sans blanchiment superficiel. L'introduction dans la fonte liquide d'une quantité d'inoculant supérieure au maximum indiqué altère les propriétés physico-mécaniques de la fonte inoculée. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux exemples donnés illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention. Exemple 1 (composition pondérale) silicium 50 %, métaux des terres rares (cérium) 30 %, carbone 10 %, soufre 0,1 %, fer le solde Exemple 2 (composition pcndérale) silicium 40 ss, métaux des terres rares (cérium) 20 %, carbone 30 96, soufre 0,3 %, fer le solde Exemple 3 (composition pondérale) silicium 30 , métaux des terres rares (cérium) 16 %, carbone 29 s6, soufre 0,3 %, fer le solde Les propriétés de la fonte élaborée à l'aide des inoculants cités à titre d'exemples sont données plus loin dans un tableau. Les inoculants conformes à l'invention ont des compositions pondérales réparties dans les plages suivantes silicium de 25 à 50 , métaux des terres rares de 16 à 40 , carbone de 10 à 30 , soufre de 0,1 à 0,3 %, fer le solde à 100 % De tels inoculants sont doués d'un fort pouvoir graphitisant pour la fonte car le carbone introduit par l'inoculant dans la fonte n'a pas le temps de s'y dissoudre complètement et les particules microscopiques non dissoutes jouent le rôle de centres de graphitisation supplémentaires, en augmentant l'effet graphitisant. Le soufre forme des sulfures réfractaires avec les métaux des terres rares de l'inoculant, qui jouent aussi un rôle de graphitisation renforçant l'action graphitisante de l'inoculant. Les proportions sus-indiqués des additions sont assurées dans l'inoculant sous la forme d'un mélange de silicomischmétal et de coke, au taux pondéraux respectifs silicomischmétal 70 à 90 ,', coke de fonderie 10 à 30 . L'inoculant est introduit dans la fonte liquide sous forme du mélange précédent d'alliage d'addition et de coke de fonderie à un taux pondéral de 0,3 à 0,5 . A titre d'exemples on a préparé trois mélanges d'additions, contenant respectivement en poids : 90, 70 et 60 % de silicomissk métal et 10, 30 et 40 96 de coke. Avéc chacun de ces mélanges on a inoculé une fonte de moulage. Pour effectuer la comparaison, on a inoculé parallèlement la même fonte avec un inoculant déjà connu. Le pouvoir graphitisant des inoculants a été déterminé en comparant le blanchiment d'une éprouvette technologique en coin, avec celui de la même fonte non inoculée. Les valeurs du blanchiment de la fonte dans les éprouvettes technologiques étaient les suivantes (voir le tableau) Inoculant 96 en poids d'inoculant, 0,2 0,3 0,4 0,5 fonte non Valeur du blanchiment inoculée en mm Inoculant déjà connu 5,2 3,9 2,8 2,1 16 Exemple 1 silicomischmétal 90 % 2,5 1,5 0,0 0,0 16 coke 10 % Exemple 2 silicomischmétal 70 ,' 2,9 2,0 0,5 0,0 16 coke 30 % Exemple 3 silicomischmétal 60 % 3,5 2,2 1,2 1,0 16 coke 40 96 La composition chmique et le mode d'emploi des inoculants conformes à l'invention assurent une action graphitisante sur la fonte plus forte (mise en évidence par le tableau) que les inoculants connus dans la fabrication des moulages de fonte. Si le taux d'inoculant dans la fonte est augmenté audessus du maximum indiqué, le changement de la valeur du blanchiment est insignifiant, et s'il est diminué au-dessous du minimum indiqué, l'effet désiré n'est plus obtenu. Le meilleur pouvoir graphitisant des inoculants selon l'invention permet d'obtenir des moulages de fonte à parois minces sans blanchiment superficiel appréciable, ce qui améliore leur usinabilité, supprime le recuit de graphitisation et abaisse leur prix de fabrication. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple, en particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-si sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Additif de moulage pour la fonte, contenant du silicium et des métaux des terres rares, caractérisé en ce qu'il contient du carbone et du soufre, la composition pondérale résultante étant comprise dans les limites suivantes silicium de 25 à 50 %, métaux des terres rares de 16 à 40 %, carbone de 10 à 30 5', soufre de 0,1 à 0,3%, fer le solde à 100 5'. 2. Procédé d'amélioration de la fonte à l'aide de l'addi- tif faisant l'objet de la revendication 1, caractérisé en ce que les constituants sont introduits dans la fonte liquide sous forme d'un mélange d'un alliage d'additindit silicomischmétal et de coke de fonderie, pris dans les proportions pondérales suivantes silicomischmétal de 70 à 90 5' coke de fonderie de 10 à 30 5'. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'additif est ajouté à la fonte liquide à un taux pondéral de 0,3 à 0,5 5'.