Brevet FR2568266A1 — publié le 19860131

La présente invention concerne un procédé de production de fonte à graphite sphéroidal par traitement d'un bain de fonte avec du magné- sium métal. Au cours de la production de fonte à graphite phéroîdal par convertissage, il se forme une crasse contenant de l'ordre de 5 % de soufre sous forme de sulfure de magnésium. Aux températures usuelles de traitement, comprises entre 1450 et 1550 C, l'oxygène atmosphé- rique peut oxyder le sulfure de magnésium. Il se forme alors de l'oxyde de magnésium, tandis que le soufre libéré revient dans le bain et forme du sulfure de magnésium (MgS) avec le magnésium déjà dissous. Ce phénomène, appelé resulfuration, risque d'entraîner à la limite des dégénérescences des sphéroîdes. Les procédés connus pour résoudre le problème de la resulfura- tion ne donnent pas satisfaction. Un procédé classique consiste à réaliser un piège à crasse, qui ne retient toutefois la crasse que partiellement lors-du vidage du bain du convertisseur dans une poche de transport. Cette méthode impose ensuite un nettoyage très coûteux du convertisseur. Un autre procédé consiste à vider le bain avec la crasse dans une poche de transport. Le décrassage du bain ne s'effectue que dans la poche de transport. L'inconvénient particulier de ce procédé réside dans le fait qu'une resulfuration peut encore se produire pendant cette opération et qu'elle est en outre favorisée par le transvasement. De plus, le bain décrassé refroidit très rapidement et doit être coulé sans perte de temps. L'invention a pour objet un procédé permettant de stabiliser la teneur en soufre de la crasse du convertisseur, afin de réduire ou de supprimer la resulfuration. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le soufre présent dans la crasse est stabilisé par des additions afin d'inter- dire une resulfuration dans le bain. D'innombrables procédés de traitement au magnésium ont été développés depuis qu'on a découvert que l'introduction de magnésium dans des bains de fonte permet de produire de la fonte à graphite sphéroidal. Le procédé GF de convertissage au magnésium pur est aussi appliqué avantageusement pour d'une part désulfurer en une seule opé- ration, à l'aide de magnésium métal, de la fonte élaborée en cubilot acide, et d'autre part la transformer à coup sGr en fonte à graphite sphéroidal. Il est ainsi possible de produire de la fonte à graphite sphéroidal sans désulfuration préalable. Au cours de cette opération, le souffre dissous dans la fonte est fixé par le magnésium métal sous forme de sulfure de magnésium. Le produit de réaction est du MgS qui est séparé par l'agitation du bain et surnage à la surface de ce der- nier dans le convertisseur, sous forme de constituant grenu de la crasse. L'expérience montre que la phase MgS est relativement instable. La crasse devrait certes être éliminée de la façon habituelle, après la fin de la réaction, mais cela n'est pas toujours possible immédia- tement de sorte qu'il faut prévoir certains temps de séjour. Par suite de son instabilité, le composé MgS risque toutefois de se décomposer sur le trajet de transport vers le lieu de coulée, de sorte que le soufre diffuse de nouveau dans le bain. La réaction du soufre avec le magnésium dissous dans le bain produit de nouveau du sulfure de magné- sium dans ce dernier. Il en résulte que le magnésium nécessaire à la sphérodisation diminue et que le MgS finement dispersé pollue le bain. Dans le cas de pièces moulées et de tubes en fonte centrifugée à parois épaisses, on a même constaté à la limite que la resulfuration a perturbé la sphérodisation par des ségrégations de MgS. L'invention doit d'une part interdire la resulfuration à partir de la crasse, par stabilisation du soufre dans cette dernière. Les par- ticules de MgS présentent dans le bain doivent d'autre part être sta- bilisées afin d'interdire des dégénerescences par ségrégations. La stabilisation s'effectue d'abord par addition de CaSi. Ce dernier est essentiellement comme désoxydant et désulfurant. Du CaSi a également été utilisé comme inocculant pour la production à graphite lamellaire. Ce dernier mode d'utilisation n'est toutefois pas très répandu car le calcium se scorifie. La crasse de convertisseur contient essentiellement MgS et MgO sous forme de composés. Le MgO est oxydé par l'oxygène atmosphérique avec formation de MgO. Du soufre est libéré. 2 (MgS) + 02 + 2 (MgO) + 2 {S}. 3 2568266 Lors de l'addition de CaSi pendant le vidage du convertisseur avec la crasse, le CaSi se dissocie et le MgS est transformé en CaS + Mg. La teneur en soufre du composé instable MgS forme ainsi un com- posé avec le calcium et demeure dans la crasse. Seul du calcium agit pendant ce phénomène, tandis que Si sert d'élément vecteur et abaisse la forte tension de vapeur que le calcium pur produit aux températures de convertissage. Ce phénomène interdit la resulfuration. La crasse peut en outre demeurer sur le bain et des temps de séjour plus longs sont accep- tables par suite de l'action d'isolation thermique de la crasse. Un autre avantage résulte de l'effet d'inocculation du CaSi. Ce composé contient Al à une teneur pondérale maximale d'environ 2 %. L'apport de CaSi dans le bain libère A1 qui forme des germes. Outre le CaSi, le calcium + des fluorures de cérium et de magné- sium, le calcium métal et la crasse de calcium-aluminate de calcium- CaCl2 conviennent comme additions. Le siliciure de calcium, le calcium métal, ou la crasse de Ca- aluminate de calcium-CaCl2 est ajouté à raison de 0,05-1 % du poids de fonte liquide. La teneur en calcium des composés CaSi est en outre variable. L'expérience a montré que compte tenu du rapport prix/performance, le siliciure de calcium contenant 30 % de calcium constitue l'addition optimale. La resulfuration tombe à 0,006-0,008 % au maximum en moins de 30 minutes. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé de production de fonte à graphite sphéroidal par traite- ment d'un bain de fonte avec du magnésium métal, ledit procédé étant caractérisé en ce que le soufre présent dans la crasse est stabilisé par des additions afin d'interdire une resulfuration dans le bain. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la stabi- lisation s'effectue par transformation du soufre du sulfure de magné- sium en un sulfure thermodynamiquement plus stable, tel que CaS ou CeS. 3. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'addition est constituée par du CaSi introduit dans le bain. 4. Procédé selon-revendication 1, caractérisé par l'introduction de Ca et de fluorures de cérium et de magnésium dans le bain. 5. Procédé selon revendication 1, caractérisé par l'introduction de calcium métal dans le bain. 6. Procédé selon revendication 1, caractérisé par l'addition d'une crasse de Ca-aluminate de calcium-CaCl2 au bain. 7. Procédé selon revendications 3, 5 et 6, caractérisé en ce que le siliciure de calcium, le calcium métal ou la crasse de Ca-aluminate de calcium-CaCl2 est ajouté à raison de 0,05-1 Z du poids de fonte liquide. 8. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que les addi- tions sont introduites dans le bain pendant le vidage du convertisseur.