Brevet FR2537159A1 — publié le 19840608

La présente invention se rapporte à la fabrication de la fonte, et plus particulièrement la fabrication de fontes à graphite nodulaires, sphéroldales ou autrement modifiées (par exemple de la fonte à-graphite compactée) faisant appel à l'in- troduction d'un matériau contenant du magnésium dans un bain ou un récipient de fer fondu. On a proposé de fabriquer de la fonte nodulaire ou sphéroldale en versant du métal fondu sur un alliage de magnésium, par exemple du magnésium au ferrosilicium disposé dans le fond d'un récipient ou d'une poche Cependant, cela produit une réaction violente et rapide avec, en conséquence, un rendement ou une récupération de magnésium relativement faibles. On a également proposé de traiter le métal fondu dans un récipient hermétiquement scellé, sous une pression d'air ou de gaz neutre, la réaction du magnésium étant ainsi contrôlée et le rendement amélioré Cependant, cette solution est commerciale- ment désavantageuse du fait du coût intrinsèquement élevé du processus etdes problèmes de sécurité qui en découlent. Une autre solution consiste à plonger un alliage contenant du magnésium au fond d'un réci- pient de métal fondu au moyen d'une cloche d'immer- sion La réaction ayant lieu aux confins de la clo- che réfractaire sous la pression ferrostatique pré- dominante, provoque la vaporisation du magnésium et le passage de celuici à travers les ouvertures de la cloche sous forme de bulles de vapeur qui sont ensuite absorbées dans le métal fondu; Cependant, avec cette solution, des inclusions métalliques indé- sirables provenant du processus peuvent être retenues 2. et libérées en dernier lieu de la cloche, flottant à la surface du bain de métal ou des bains subsé- quents Cette solution nécessite l'utilisation d'un équipement encombrant et onéreux. Un objet de la présente invention est de pallier, ou au-moins de réduire sensiblement les inconvénients et problèmes mentionnés ci-dessus. Selon un aspect de la présente invention est proposé un procédé pour la fabrication de fontes à graphite nodulaires o modifiées, qui comprend les étapes consistant à contenir du fer fondu dans un ré- cipient, et à plonger dans le fer fondu un bloc de matériau contenant du magnésium monté sur un bras ou arbre plongeur pénétrant dans le bloc à peu près selon son axe de symétrie. Selon un autre aspect de la présente invention, est proposé un dispositif pour ajouter un matériau contenant du magnésium à du fer fondu pour la fabrication de fontes à graphite nodulaires ou modifiées, comprenant un bloc -de matériau conte- nant du magnésium, et -un bras plongeur, le bloc et le bras étant conformés de manière à ce que le bloc puisse être monté fixe sur le bras, le bras pénétrant dans le bloc à peu près selon son axe de symétrie. Le bloc de matériau contenant du magnésium peut être formé par coulée sous pression ou par mou- lage, par exemple. Dans une forme de réalisation de l'inven- tion, le bloc peut être formé par des techniques de compression ou de compactage similaires à celles utilisées dans la métallurgie des poud Ees Ainsi une combinaison pulvérulente ou granulaire de 3. magnésium métallique et/ou d'alliage de magnésium avec tout autre additif souhaité est mélangé de façon homogène avec une petite quantité d'un agglo- mérant chimique ou d'un agglomérant physique, tel que par exemple un matériau cellulosique, puis compactée pour prendre la forme de bloc souhaitée Le produit compacté peut être fritté, bien que ce ne soit pas nécessaire Il s'est avéré qu'avec une composition contenant du ferrosilicium, du magnésium-ferrosilicium et du magnésium jusqu'à 30 %, et même 40 %, le bloc peut présenter des propriétés très utiles d'absorption progressive et contrôlée de la vapeur du magnésium dans le fer, de manière à obtenir la structure de graphite souhaitée La composition atteignant cette valeur de 30 %, voir même de 40 %, peut contenir des quantités variables de ferrocilicium, de magnésium- ferrosilicium et de magnésium, mais dans une forme de réalisation préférée, la composition est de 5 à parties de ferrosilicium et de magnésium-ferrosi- licium associées à 5 à 10 parties de magnésium métal. Le bloc compacté peut avoir une densité comprise entre 1500 et 2300 kg/m 3-, et de préférence I 13 entre 2000 et 3000 kg/m 3. Le bloc compacté peut être formé de poudre ou de granulés ayant une taille de grains com- prise entre 10 o 4 et o 10 2 m La taille des grains est de préférence comprise entre 5 10 4 et 2,10 3 m, et dans un exemple particulier entre 5 10-4 et 1,25 10 3 m. Le bloc de matériau contenant du magné- silum peut être monté en position centrale sur le bras et peut présenter la forme d'un corps compacté symé- trique autour du bras Ainsi le bloc peut présenter la forme d'un anneau que traverse le-bras. 4. En choissisant pour la composition une taille de grains et une densité appropriées, on peut assurer que le bloc compacté est thermiquement stable et qu'il a une conductibilité thermique relativement faible Il semble que cela permet qu'aucune réaction violente excessive du magnésium ait lieu lors de son introduction dans le métal fondu Cela permet semble-t-il au bloc compacté de surmonter les problè- mes des blocs moulés, qui peuvent avoir tendance à se fissurer et à se désintégrer lorsqu'ils sont soumis au choc thermique important qui a lieu pendant l'im- mersion dans le fer-fondu Il s'est avéré qu'on peut obtenir des blocs compactés qui restent d'une pièce pendant leur utilisation, et qui réagissent progres-. -15 sivement à partir de l'interface entre le bloc et le métal fondu. Grâce à un tel agencement, il est possi- ble de contrôler la taille et la forme du bloc de manière à: (a) contrôler la vitesse de réaction,(b) contrôler la résistance du matériau compacté au fur et à mesure de la réaction. De cette manière, le rapport de la sur- face de réaction au volume du bloc est contrôlé pour un type donné de traitement, afin d'obtenir des per- formances optimales. Il est possible de prévoir un contrôle de la surface de réaction d'un bloc Ceci peut être effectué en revêtant une ou plusieurs surfaces du bloc afin de contrôler la vitesse de dissolution en modifiant le rapport de la surface sur le volume. La composition chimique du bloc peut être choisie de manière à permettre d'obtenir un bloc de taille appropriée pour effectuer le traitement 5. nécessaire sur le métal fondu en une seule fois. il s'est avéré que, grâce à l'invention, la récupération du magnésium n'est pas compromise et qu'un procédé de traitement simple et pratique peut être obtenu. Le bras plongeur peut être un ensemble jetable ou peut être destiné à être utilisé plusieurs fois, auquel cas il peut être protégé par un maté- riau réfractaire, ou peut encore être partiellement ré-utilisable en comportant des parties jetables. Afin que l'invention soit mieux compri- se, une forme de réalisation de celle-ci est décrite ci-dessous à titre d'exemple en référence au dessin annexé, qui illustre un dispositif et addition d'un matériau contenant du magnésium à du fer fondu. En référence au dessin, on peut observer qu'un bras en acier 1 supporte à une extrémité un dis- que de carbone 2 monté sur une tige de carbone 3 La tige supporte un bloc annulaire 4 de magnésium-ferro- silicium compacté à l'aide d'un agglomérant, le bloc 4 étant maintenu en place au moyen d'un goujon traver- sant un trou 5 de la tige 3 D'une autre manière, le bloc peut être maintenu en place sur la tige de plon- geur au moyen d'une tige, ressort, agrafe, circlip, pince ou cale consommable par exemple. Le bras 1 est fixé à la tige de carbone 3 au moyen d'une bague traversant un tube d'acier 10 revêtu de céramique, soudé sur le bras 1, permettant ainsi le remplacement de la tige de carbone 3 et du disque de carbone 2 lorsque leur état se dégrade. Le bras 1 et le tube 10 sont protégés 6. thermiquement derrière le disque de carbone 2 au moyen d'un tube métallique 6 revêtu de céramique relié au disque 2 par un revêtement réfractaire 7 L'espace annulaire entre le bras 1 et le tube 10 et le tube 6 est de même rempli d'un réfractaire 8 L'extrémité libre du bras 1 est agencée pour être fixée à un en- semble plongeur(non représenté) conçu à cet effet, au moyen duquel le dispositif peut être plongé dans un récipient contenant du fer fondu. Il s'est avéré que, grâce au dispo- sitif illustré, un bloc compacté de ferrosilicium, de ferrosiliciummagnésium et de magnésium peut être plongé sans réaction violente à proximité de la base d'opération réfractaire de la poche, et que la vapeur de magnésium est libérée et subséquemment absorbée à une vitesse régulière à partir de la surface péri- phérique du bloc en contact avec le fer fondu En conséquence, une fabrication satisfaisante et effi- cace de fontes à graphite nodulaires, sphéroidales ou modifiées peut être réalisées. 7. REVENDICATIONS - 1. Dispositif d'addition d'un matériau contenant du magnésium à du fer fondu pour la fabrica- tion de fontes à graphite nodulaires ou modifiées, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc ( 4) de maté- riau contenant du magnésium et un bras plongeur,( 1,3) le bloc ( 4) et le bras ( 1,3) étant conformés de manière à ce que le bloc ( 4) puisse être monté fixe sur le bras ( 1,3)le bras ( 1,3) pénétrant dans le bloc ( 4) à peu près selon son axe de symétrie. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc ( 4) présente la for- me d'un corps symétrique autour du bras ( 1,3). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc présente la forme d'un anneau traversé par le bras ( 1,3). 4. Dispositif selon l'une des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que le bras plongeur ( 1,3) comporte des parties réutilisables protégées par un matériau réfractaire, ainsi que des parties jetables. 5. Dispositif selon l'une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le bloc est for- mé par pressage, coulage ou moulage. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bloc est formé en mélangeant une combinaison pulvérulente ou granulaire comportant au moins du magnésium métallique et un alliage de ma- gnésium avec un agglomérant, et en compactant le bloc pour lui donner la forme souhaitée. 7. Dispositif selon la revendication 6, 8. caractérisé en ce que le bloc est formé de poudre ou de granulés ayant une taille de grains comprise entre 10 4 et 1 Q 0-2 m. 8. Dispositif selon l'une des revendi- cations précédentes caractérisé en ce que le bloc a une composition comprenant du ferrosilicium, du magnésium-ferrosilicium et du magnésium jusqu'à une teneur de 40 %. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bloc a une composition com- prenant du ferrosilicium, du magnésium-ferrosilicium et du magnésium jusqu'à une teneur de 30 %. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la composition comprend 5 à 30 parties de ferrosilicium et de magnésium-ferrosi- licium associées à 5 à 10 parties de magnésium métal. 11. Dispositif selon l'une des revendi- cations précédentes, carcatérisé en ce que le bloc a une densité comprise entre 1500 et 2300 kg/m 3. 12 Procédé pour la fabrication de fontes à graphite nodulaires ou modifiées, caracté- risé en ce qu'il comprend les étapes consistant à contenir du fer fondu dans un récipient et à plonger dans le métal fondu un bloc ( 4) de matériau contenant du magnésium monté sur un bras plongeur ( 1,3) péné- trant dans le bloc à peu près selon son axe de sy- métrie. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le bloc présente la forme d'un corps symétrique autour du bras ( 1,3) qui le tra- verse.