Brevet FR2612097A1 — publié le 19880916

La présente invention concerne une méthode de revêtement de moules ou de noyaux pour la coulée de métaux avec des agents aux ferrosiliciums pour le traitement de la fonte liquide. Plus précisément, cette invention apporte une méthode de revêtement de moule ou de noyaux en matériaux réfrac taires pour la coulée de métaux avec un agent de traitement au ferrosilicium pour le traitement de la fonte liquide, méthode caractérisée en ce que l'on met à la terre le moule ou le noyau, on charge d'électricité par frottement des particules de l'agent de traitement puis on met les particules chargées en contact avec le moule ou le noyau pour en recouvrir ceux-ci. L'agent de ferrosilicium employé peut être par exemple un agent d'inoculation de la fonte liquide pour le prcduction de fonte grise ou de fonte à graphite sphéroi- dal, ou bien un agent pour donner la forme sphéroïdale au graphite dans -la fonte liquide, mais la présente méthode est de préférence appliquée au revêtement de moules ou noyaux avec des agents d' inoculation aux ferrosiliciums pour la fonte liquide. Des exemples de ferrosiliciums appropriés pour inoculer la fonte sont des alliages de fer et silicium contenant de 40 à 858 en poids de silicium avec d'assez faibles proportions de calcium et/ou d'aluminium. Mais on peut également utiliser comme agents d'inoculE- tion, pour la fonte grise ou la fonte à graphite sphéroidal contenons du graphite sphéroïdal, des alliages fer-silicium contenant d'autres éléments tels que titane, chrome, zirconium, manganèse, métaux alcalino-terreux, par exemple baryum ou strontium, ou encore des éléments des terres rares, par exemple du cérium. Des exemples d'agents de traitement pour la pro duction de fonte à graphite sphéroïdal comprennent des alliages fer-silicium qui contiennent de petites proportions d'éléments tels que du magnésium seul ou du magné sium et du calcium. La matière réfractaire constituant les moules et les noyaux peut être toute sorte de sable que l'on emploie ordinairement pour la fabrication de moules et noyaux de fonderie, par exemple du sable de silice ou d'olivine, liés avec un liant approprié, et l'on peut utiliser tous liants connus pour fabriquer des moules ou noyaux pouvant être recouverts suivant la méthode de cette invention Par exemple, le sable peut être un sable vert lié avec de l'argile, un sable lié avec du silicate de sodium, qui a été traité au gaz carbonique, ou encore un sable lié avec une résine furanique. La charge triboélectrique est le nom donné à la charge électrique de particules obtenues uniquement par frottement. Pour cela, on fait passer les particules de l'agent de traitement dans un tube de charge approprié avec un véhicule gazeux, ordinairement de l'air, tube dans lequel les particules se chargent par leur frottement avec la surface intérieure du tube, et le courant de particules chargées qui sort du tube, par exemple par une buse, est envoyé s-ur le moule ou sur le noyau qui a été mis a la terre. On trouve dans le commerce des appareils de pulvérisation pour la charge triboélectrique de particules, un exempleen étant letribopistolet MINDON, qui est un nom de marque. Les agents de traitement aux ferrosiliciums ont une conductivité électrique relativement basse, et le rapport de la charge à la masse des particules chargées cons titube un facteur important pour l'effi- cacité de la présente méthode de revêtement. D'assez grosses particules du ferrosilicium sont plus efficaces en ce qui concerne leur effet dans le traitement de la fonte liquide, mais comme elles ne portent qv'une relativement faible charge, le rapport de leur charge à leur masse est bas et elles peuvent avoir tendance à se détacher de la surface du moule ou du noyau après qu'elles y ont été appliquées. De telles particules ont aussi tendance à se fluidiser moins facilement dans l'appareil de pulvérisation que des particules plus petites,et elles s'y déplacent ainsi moins bien. Pour avoir uneapplication efficace par la méthode de cette invention et un traitement satisfaisant du fer fondu, il est préférable que la dimension des particules de l'agent de traitement au ferrosilicium soit inférieure à 125 microns. La présente méthode permet d'employer des agents de traitement à base de ferrosiliciums pour traiter du fer en fusion avec une dissolution rapide de l'agent, qui ainsi est aussitôt efficace, ce qui est particulièrement important dans l'inoculation de la fonte liquide pour la production de coulées de fonte grise à sections minces ou la solidification de la fonte liquide peut être presque instantanée. De plus, l'effet du ferrosilicium ne tend pas à diminuer, diminution que l'on désigne sous le nom de "evanouissement", avant que la fonte se solidifie. La méthode de cette invention est également plus avantageuse que les procédés connus pour introduire de la fonte liquide dans les moules, du fait qu'elle permet une introduction sélective facile dans des zones particulières des moules sans qu il soit nécessaire d'utiliser un dispositif à deux chenaux de coulée. L'exemple qui suit est donné pour illustrer la présente invention. On fabrique des lots de cinq moules chacun,respectivement avec du sable lié au silicate et traité au gaz carbonique, du sable vert lié à l'argile et du sable lié avec une résine furanique. Le modèle de coulée employé est conçu pour former dans chacun des moules trois barres à section carrée respectivement de 18 mm, 24 mm et 30 mm de côté, et trois plaques respectivement de 3 mm, 6 mm et 9 mm d'épaisseur. On forme la partie supérieure de chaque moule autour du modèle, et dans tous les cas on en forme la partie inférieure avec une base de sable plate. On place successivement les parties supérieure et inférieure de chacun de quatre moules de chacun des lots sur une plate-forme mise à la terre et on les recouvre de particules d'un inoculant au ferrosilicium pour fonte en faisant passer les particules, dans un courant d'air, par un pistolet dans lequel elles se chargent par frottement, puis on fait arriver les particules chargées sur la partie supérieure ou inférieure des moules. Le ferrosilicium employé contient, en poids, 63 à 67% de silicium, 3,5 à 4,5% de manganèse, 3,5 à 4,5% de zirconium, 1,0 à 1,5% de calcium, 1,3 à 1,5% d'aluminium, le reste étant le fer, et les particules sont d'une dimension inférieure à 105 microns. On recouvre les moules de chaque lot pendant 10, 20, 30 et 40 secondes au total, respectivement, temps qui sont également partagés entre la partie supérieure et la partie inférieure, à un débit du ferrosilicium de 120 g/minute. Les calculs montrent qu'environ 24% de la surface de la partie inférieure sont en contact avec le métal liquide à la coulée, et 40% de la partie supérieure, soit globalement 33% de la surface totale recouverte en contact avec le métal liquide. On place ensuite la partie supérieure de chacun des moules sur la partie inférieure et on verse dans le moule par une poche de coulée, à 14500code la fonte liquide contenant, en poids, 3,21% de carbone, 1,88E de silicium, 0,052% de soufre, 0,73% de manganèse et 0,049% de phosphore. Quand les coulées sont solidifiées et refroidies on sectionne les barres de 24 mm pour les soumettre a une analyse métallographique et on casse les plaques de 3 mm, 6 mm et 9 mm pour déterminer la réduction de coquille. Les résultats obtenus sont groupés au tableau 1 pour les moules de sable lié au silicate, au tableau 2 pour les moules de sable vert lié à l'argile et au tableau 3 pour les moules de sable lié avec la résine furanique. (Voir tableau 1 page suivante) Tableau 1 Nombre de Temps de pulvérisation Taux d'ad- Plaques coulées en coquille dition, % cellules Partie partie Epaisseur en eutectiques inférieure supérieure environ NO/cm (sec) (sec) 3 mm 6 mm 9 mm 50 Pas de revêtement - Blanc Blanc 5 5 0.05 Blanc Blanc et B 135 truitage 10 10 0.10 Blanc et 4 truita Cris 175 truitage 15 15 0.15 Blanc et 9,5 Cris 235 un peu de truitage 20 20 0.20 7 Gris Cris 135 Tableau 2 Nombre de Temps de pulvérisation Taux d'ad- Plaques coulées en coquille dition. % cellules partie Partie Epaisseur en mm eutectiques inférieure Supérieure environ NO/cm (sec) (sec) 3 mm 6 mm 9 mm Pas de revêtement Blanc Blanc et Blanc et 50 un peu de un peui de truitage truitage 5 5 0,05 Blanc et 6 5 155 un peu de truitage 10 10 0,10 10 Gris Gris 135 15 15 0,15 11 Gris Gris 235 20 20 0,20 Blanc et Gris Gris 235 truitage Tableau 3 Nombre de Temps de pulvérisation Taux d'ad- Plaques coulées en coquille dition, % cellules Partie Partie Epaisseur en mm dutectiques inférieure supérieure environ NO/cm (sec) (sec) 3 mm 6 mm 9 mm Pas de revêtement - Blanc Blanc Blanc 50 5 5 0,05 Blanc et 11 10 135 un peu de truitage 10 10 0,10 Blanc et 7 truitages 4 truitages 175 truitage 15 15 0,15 Blanc et 5 truitages Gris 135 truitage 10 20 0,20 Blanc et 4 truitages Gris 175 truitage REVENDICATIONS 1. Une méthode de revêtement de moules ou de noyaux en matériaux réfractaires pour la coulée demétaux aoec on agent de traitement au ferrosilicium pour le traitement de la tonte liquide, méthode caractérisée en ce que l'on met à la terre le moule ou le noyau, on charge d'électricité par frottement des particules de l'agent de traitement puis on met les particules chargées en contact avec le moule ou le noyau pour en recouvrir ceux-ci. 2. Une méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'on fait passer les particules du ferrosilicium dans un tube de charge électrique avec un véhicule gazeux, où elles se chargent par contact avec la surface intérieure du tube, et on fait arriver le courant de particules chargées qui sort dru tube sur le moule ou le noyau mis à la terre. 3. Une méthode selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'on charge les particules du ferrosilicium et on les met en contact avec le moule ou le noyau mis à la terre au moyen d'un dispositif appelé tribopistolet. 4. Une méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ferrosilicium contient de 40 à 85% en poids de silicium et une assez faible proportion de calcium et/ou d'aluminium. 5. Une méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ferrosilicium contient également du titane, du chrome, du zirconium, du manganèse, un métal alcalino-terreux ou un élément des terres rares. 6. Une méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le ferrosilicium contient également du magnésium et le cas échéant du calcium. 7. Une méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les particules du ferrosilicium ont une dimension inférieure à 125 microns.