Brevet FR2578268A1 — publié le 19860905

La présente invention concerne un procédé pour em- pêcher des dépôts dans desrigoles d' inducteurs, des des- centes de coulées, des chenaux de.coulée et analogues, lors de l'utilisation d'une masse fondue de fonte, traitée par du magnésium pur, lors d'un processus de coulée. L'inven- tion concerne également l'utilisation de ce procédé et les moyens pour sa mise en oeuvre. La transformation d'une masse fondue de fonte à graphite sphéroidal ou à graphite vermi- culaire est obtenue grâce à un traitement à l'aide de ma- gnésium ou d'autres métaux des terres rares, tels que Ce, Ba, Ca, etc. On sait du magnésium qu'il possède une pression de vaporisation élevée, un bas point de fusion et un bas point d'ébullition ainsi qu'un poids spécifique faible. Ces pro- priétés sont telles qu'on utilise le magnésium en général sous la forme d'un préalliage, par exemple du FeSiMg, possé- dant une faible teneur en Mg. La teneur en magnésium peut varier entre 5 et 30 % en poids. L'utilisation de magnésium pur n'est possible que dans des dispositifs particuliers, comme par exemple dans le convertisseur à magnésium pur. On sait également que le magnésium possède une grande affinité, vis-à-vis de l'oxygène et du soufre. Ces propriétés et la faible solubilité du magnésium dans la mas- se fondue conduisent à ce que l'action modificatrice du magnésium sur la formation du graphite n'est active que pendant une durée très limitée. Ainsi la réaction avec le soufre pré- sent dans la masse fondue, l'oxydation par de l'oxygène tiré de l'atmosphère ainsi que la réduction des oxydes pré- sents dans la fonte,dans le laitier et dans la céramique réfractaire consomment du magnésium. Cela signifie qu'un pourcentage important du magnésium introduit est inactif pour la modification du graphite. Afin de ralentir ce pro- cessus (Fading) et pour réduire les pertes de température de la masse fondue, on a développé un four sous pression à rigole à atmosphère de gaz inerte. Ce four est utilisé en tant que four de maintien en température et de coulée. Assurément, dans ce four, le pourcentage du Fading, qui est provoqué par l'oxygène de l'air et par la vaporisa- tion du magnésium, est fortement réduit par chargerment de la surface du bain avec du gaz inerte. L'utilisation de préalliages contribue à réduire l'activité du magnésium. Mais on mélange d'autres éléments tels que du Fe, du Si, du Ni, etc, à la masse fondue. Ceci ralentit la vitesse de réaction, ce qui conduit au fait que la réaction entre le magnésium et le soufre est également ralentie et que par conséquent les teneurs présentes en soufre ne peuvent pas être réduites de façon sensible. Le degré de désulfuration est par conséquent faible et la réaction entre le soufre libre et le magnésium se poursuit après le traitement, ce qui réduit rapidement la teneur efficace en magnésium dans la masse fondue (Fading). Ce processus n'est pas influencé par la présence d'une atmos- phère de gaz inerte. Dans le cas d'un traitement réalisé avec un préal- liage à base de FeSi, on obtient un laitier de réaction acide qui contient plus de 60 % d'oxyde pouvant être facilement réduit par le magnésium, par exemple du FeO, du MhO, du SiO2. De même après l'enlèvement du laitier de réaction de la surface du bain, une certaine partie des oxydes ai- sèment réductibles subsiste en suspension dans la masse fon- due. Cela signifie que la réaction, c'est-à-dire l'ocydation Mg+ S,etc se poursuitet qu'il se forme d'autres produits de réaction. En dehors d'une accélération du Fading du magnésium lelaitier se dépose également endes emplacements déterminés de la cavité du four et entraine des perturbations de fonc- tionnement, comme par exemple l'obturation des descentes et des chenaux de coulée et des rigoles des inducteurs. Cela entraîne à nouveau une dépense élevée pour l'entretien du four, une diminution rapide du magnésium et la réduction de la durée de vie du revêtement du four. La présente invention a pour but de proposer un procédé permettant d'éliminer tous ces inconvénients cités. En particulier la réduction du magnésium doit être ralentie, l'entretien du four doit être simplifié et la durée de vie du revêtement du four doit être prolongée. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un ?rocédé du type indiqué plus haut, caractérisé en ce qu'on exécute un traitement prédéterminé de la masse fondue de fonte avec du magnésium pur et que simultanément, par vaporisation d'une quantité de magnésium supplémentaire, qui n'est pas utilisée pour le traitement au magnésium, on élimine par balayage ou nettoyage, dans la masse fondue de fonte, les produits de réaction fortement basiques en sus- pension (MgO, CaO, A1203, FeO, MgS). Selon une autre caractéristique de l'invention, le traitement au magnésium et l'élimination par balayage ou nettoyage des produits de réaction sont réalisés dans le même récipient. Selon une autre caractéristique de l'invention, le traitement au magnésium et le nettoyage sont réalisés avec le même dépot de magnésium. La présente invention concerne également l'applica- tion du procédé indiqué ci-dessus pour la fabrication d'une fonte à graphite sphéroidal avec une teneur résiduelle en Mg comprise entre 0,025 et 0,08 % en poids. L'invention porte également sur l'utilisation du procédé du type indiqué plus haut pour la fabrication et la conservation d'une masse fondue de fonte pour la fabrication d'une fonte à graphite vermiculaire possédant une teneur ré- siduelle en Mg comprise entre 0,01 et 0,06 % en poids. Selon l'invention, on peut utiliser le procédé du type indiqué plus haut dans un processus de coulée continue. La présente invention porte également sur des moyens pour la mise en oeuvre du procédé, ces moyens pouvant être constitués par un convertisseur; ces moyens peuvent être également constitués par un convertisseur auquel est rac- cordé un four à pression à rigole. Conformément à l'invention il est proposé de réa- liser le traitementd'une fonte de base avec du magnésium pur. Grâce à l'activité intense du magnésium (magnésium à 100 %) on obtient un degré très élevé de désulfuration, avec une teneur résiduelle en soufre d'environ 0,005 %. Les produits de réaction se séparent presque complètement par suite de l'effet intense d'agitation du magnésium qui se vaporise au niveau de la base de la masse fondue. Les quelques produits de réaction subsistants se caractérisent par une basicité élevée, avec seulement de faibles teneurs en oxyde aisément réductible comme par exemple le SiO2, le FeO, etc. Une telle masse fondue a un comportement avantageux au repos et lors de son maintien en température étant donné que la séparation de produits formant le laitier est supprimée et que la teneur en magnésium reste constante depuis le début. Ainsi les per- tes en magnésium sont minimum et, dans le cas d'un four bien étanchéifié, la fonte reste utilisable pendant un long intervalle de temps. En raison de la teneur résiduelle extrêmement fai- ble en soufre dans la masse fondue et par suite de la pré- sence des produits de réaction fortement basiques, qui ne contiennent à peu près aucun oxyde aisément réductible par le magnésium, on peut obtenir une très faible diminution du magnésium, à savoir dans la gamme comprise entre 0,003 et 0,005 % en poids/heure. Un réglage précis de la teneur résiduelle en ma- gnésium et de la température de coulée est également aisé- ment possible. La durée de vie du revêtement réfractaire de la partie supérieure du four est forterment -rolonaée de cette manière, de même que celle de la rigole de l'inducteur. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après du procédé conforme à l'invention. Exemple 1: - Dans un système formé par un convertisseur de 5t et un four de coulée de 16 t avec maintien en température contenant une atmosphère de gaz protecteur de N2, on a traité une quantité de fonte de 120 000 t. La quantité initiale de soufre de la masse fondue était égale à 0,1 % en poids et après le traitement exécuté dans un convertisseur utili- sant 2 kg de magnésium/t, on a mesuré une teneur résiduelle en magnésium de 0,045 - 0,055 % en poids, la teneur finale en soufre atteignant une valeur comprise entre 0C004 et 0006 %. On a déterminé une diminution (Fading) du magnésium de 0,004 % par heure. La quantité de laitier éliminé du four était de 50 kg par jour, c'est-àdire environ 0,13 kg/t de fonte. La durée de vie du revêtement en céramique de la partie supé- rieure du four a pu être prolongée de deux ans et celle de l'inducteur a pu être prolongée d'un an. Exemple 2: Dans un système constitué par un convertisseur de t et par un four de coulée de 10 t avec maintien en tempé- rature, contenant une atmosphère de gaz protecteur de N2, on a mesuré les valeurs suivantes, dans le cas d'un traite- ment de 20 000 t: - teneur résiduelle en magnésium = 0,045 - 0,050 % - teneur finale en soufre: 0,004 %. La durée de vie du revêtement céramique a été d'une année et la réduction (Fading) du magnésium a été de 0,004 %/h. On a effectué le traitement avec 1,2 kg Mg/t dans le convertisseur. Exemple 3: Dans un système formé d'un convertisseur de 2 t et d'un four de coulée de 8 t avec maintien en température, on a fabriqué de la fonte à graphite vermiculaire. La teneur résiduelle en magnésium dans le four était égale à 0,015 - 0,04 %. On a innoculé 0,015 % de soufre sous la forme de FeS dans le jet de coulée. La fonte à graphite vermiculaire comportait un pourcentage, supérieur à 80 %, de la forme à graphite vermiculaire. REVENDICATIONS 1. Procédé pour empêcher la formation de dépôts dans des rigoles d'inducteurs, des descentes de coulée, des chenaux de coulée et analogues, lors de la fabrication d'une masse fondue de fonte traitée avec du magnésium, lors d'un processus de coulée, caractérisé en ce qu'on exé- cute un traitement prédéterminé de la masse fondue de fonte avec du magnésium pur et que simultanément, par vaporisation d'une quantité de magnésium supplémentaire, qui n'est pas utilisée pour le traitement au magnésium, on élimine par balayage ou nettoyage, dans la masse fondue de fonte, les produits de réaction fortement basiques en suspension (MgO, CaO, A1203, FeO, MgS). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement au magnésium et l'élimination par balayage ou nettoyage des produits de réaction sont réalisés dans le même récipient. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractéri- sé en ce que le traitement au magnésium et le nettoyage sont réalisés avec le même dépôt de magnésium. 4. Application du procédé selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble pour la fabrication et la conservation d'une masse fondue de fonte destinée à la fabri- cation d'une fonte à graphite sphéroidal avec une teneur ré- siduelle en Mg comprise entre 0,025 et 0,08 % en poids. 5. Application du procédé selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble pour la fabrication et la conservation d'une masse fondue de fonte pour la fabrication d'une fonte à graphite vermiculaire possédant une teneur ré- siduelle en Mg comprise entre 0,01 et 0,06 % en poids. 6. Application du procédé selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, dans un processus de coulée continue. 7. Moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un conver- tisseur. 8. Moyens pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, carac- térisé en ce qu'il s'agit d'un convertisseur auquel est raccordé un four à pression à rigole.