Brevet FR2697444A1 — publié le 19940506

La présente invention concerne un filtre pour métal liquide, comprenant au moins deux plaques en matière réfractaire, en contact les unes avec les autres par leur périphérie et définissant entre elles une ou plusieurs cavités, ces plaques comportant chacune une série de trous permettant le passage et la filtration du métal liquide. Un tel filtre a été décrit dans le brevet français 2 593 077. Un tel filtre permet d'éliminer du métal liquide toute inclusion solide par exemple d'oxyde métallique susceptible d'affecter la qualité du métal qui est coulé dans un récipient tel qu'une lingotière ou un moule. L'efficacité d'un tel filtre dépend essentiellement du diamètre des trous et du nombre de plaques qui le compose. Ainsi plus le diamètre des trous est faible, plus le filtre est capable de retenir des inclusions fines et meilleure sera la filtration. Cependant, il est pratiquement impossible de réaliser la filtration au moyen de plaques dont les trous ont un diamètre inférieur à 1 mm. En effet, de tels trous sont difficiles à réaliser dans une matière réfractaire ou céramique par exemple en alumine moulée. De plus, lorsque les trous ont un diamètre inférieur à 1 mm, la filtration devient très longue (le métal liquide passe difficilement à travers de tels trous) et ces trous se coiiT;tent rapidement. Lorsqu'on augmente le nombre de plaques à trous, le filtre devient plus onéreux. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients du filtre ci-dessus, en créant un filtre plus efficace, tout en étant économique. L'invention vise ainsi un filtre pour métal liquide comprenant au moins deux plaques en matière réfractaire, en contact les unes avec les autres par leur périphérie et définissant entre elles une ou plusieurs cavités, ces plaques comportant chacune une série de trous permettant le passage et la filtration du métal liquide. Suivant l'invention, ce filtre est caractérisé en ce qu'au moins l'une des cavités renferme un matériau ayant des propriétés inoculantes vis-à-vis du métal liquide. Cette matière inoculante réagit avec les inclusions et impuretés contenues dans le métal liquide et par conséquent élimine leur présence au sein du métal. Cette matière inoculante permet ainsi d'augmenter d'une manière très significative l'efficacité du filtre. Par ailleurs, les cavités des plaques du filtre forment des réceptacles particulièrement bien adaptés à recevoir le matériau inoculant, de sorte que l'utilisation de ce matériau n'implique aucune modification du filtre. Selon une version avantageuse de l'invention, ledit matériau inoculant est sous forme de plaque comportant des trous de passage du métal liquide, ladite plaque s'étendant sur sensiblement toute la longueur et la largeur d'une cavité. Lors du passage du métal liquide dans le filtre, il lèche la surface de cette plaque dont la matière réagit avec les impuretés pour les éliminer. Selon une version avantageuse de l'invention, au moins la face de ladite plaque adjacente au fond de la cavité comporte une série d'évidements. Ces évidements augmentent la surface de contact entre le métal liquide et le matériau inoculant, ce qui accroît l'efficacité de la réaction d'élimination des impuretés. Selon une variante de réalisation du filtre selon l'invention, ledit matériau inoculant est sous forme de barreaux espacés s'étendant sur sensiblement toute la longueur et la largeur d'une cavité. Ces barreaux simples à réaliser permettent également d'obtenir une grande surface de contact entre le matériau inoculant et le métal liquide, sans gêner le passage de celui-ci à travers le filtre. Selon une autre version de l'invention, au moins l'une des cavités desdites plaques est remplie d'une matière filtrante. Cette matière filtrante constituée par exemple de fibres réfractaires améliore encore davantage l'efficacité de la filtration. Le matériau inoculant est de préférence choisi parmi les composés suivants : alliages de fer, magnésium et composés du magnésium, calcium et ses composés, composés de lithium, composés de strontium et composés de baryum, silicium, zirconium, aluminium, terres rares, graphite et carbone. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ciaprès. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, - la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un filtre conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus avec arrachements du filtre selon la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'un filtre, - la figure 4 est une vue de dessus du filtre selon la figure 3, - la figure 5 est une vue partielle et en coupe d'un troisième mode de réalisation, - la figure 6 est une vue en coupe d'un quatrième mode de réalisation. Dans la réalisation représentée sur les figures 1 et 2 le filtre 1 pour métal liquide comprend trois plaques 2, 3, 4 en matière réfractaire, en contact les unes avec les autres, par leur périphérie et définissant entre elles plusieurs cavités 5, 6, 7. Ces plaques 2, 3, 4 comportent chacune une série de trous 8, permettant le passage et la filtration du métal liquide qui traverse le filtre 1 dans le sens de la flèche D. Au moins l'une des cavités renferme un matériau 9 ayant des propriétés inoculantes vis-à-vis du métal liquide. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les cavités 5, 6 renferment chacun un matériau inoculant 9. Dans le cas des figures 1 et 2, le matériau inoculant 9 est sous forme de plaque comportant des trous 10 de passage du métal liquide, ladite plaque s'étendant sur sensiblement toute la longueur et la largeur d'une cavité 5 ou 6. Par ailleurs, la face de chaque plaque 9 adjacente au fond de la cavité 5 ou 6 comporte une série d'évidements constitués par une série de dièdres parallèles. Dans l'exemple de la figure 1, l'autre face de la plaque 9 comporte également des évidements 12. On voit également sur les figures 1 et 2 que les trous 10 de la plaque 9 en matière inoculante ont une section plus grande que celle des trous 8 des plaques en matière réfractaire 2, 3, 4. Lorsque le métal liquide (acier ou fonte liquide) traverse le filtre 1 représenté sur la figure 1, il entre d'abord en contact avec la surface supérieure de la plaque 9 en matériau inoculant, traverse celui-ci par les trous 10, puis remplit les évidements 11 présents sur la face inférieure de la plaque 9 et s'écoule ensuite par les trous de filtration 8 de la plaque 2. Du fait que les trous 8 ont une section inférieure à celle des trous 10 des plaques 9 en matériau inoculant, le métal remplit les évidements 11 ce qui permet d'obtenir une grande surface de contact entre le métal liquide et le matériau inoculant qui favorise la réaction d'élimination des inclusions et impuretés contenues dans le métal. Ainsi, la présence du matériau inoculant 9 dans le filtre permet en combinaison avec les trous de filtration 8, d'éliminer les impuretés beaucoup plus efficacement que par une simple opération de filtration. Dans la réalisation des figures 3 et 4, le matériau inoculant 13 est sous forme de barreaux 14, 15 espacés s'étendant sur sensiblement toute la longueur et la largeur des cavités 5 et 6 des plaques réfractaires 2, 3. Dans cette réalisation, les barreaux 14, 15 sont disposés suivant deux couches superposées et croisées, comme montré en particulier par la figure 4. Lors de la filtration, le métal liquide lèche la surface des barreaux 14, 15 puis s'accumule au fond des cavités 5, 6 avant de s'écouler vers le bas par les trous 8. Cette réalisation permet également de réaliser une importante surface de contact entre le métal liquide et le matériau inoculant permettant d'éliminer efficacement les impuretés. Dans la réalisation de la figure 5, la face de la plaque en matière inoculante 16 adjacente au fond de la cavité 5 de la plaque réfractaire 2 présente un évidement 17 délimité par un rebord périphérique 18 qui repose sur le fond de la cavité 5. Cette plaque 16 présente des trous 19 de passage du métal liquide. Comme dans les réalisations précédentes, les trous 19 de la plaque 16 en matériau inoculant ont une section plus grande que celle des trous 8 de la plaque 2. De ce fait, le métal liquide qui est coulé sur la plaque 16 traverse les trous 19 puis remplit l'évidement 17, avant de s'écouler par les ouvertures 8 de la plaque 2. De ce fait, le métal liquide qui est coulé sur la plaque 16 traverse les trous 19 puis remplit l'évidement 17, avant de s'écouler par les ouvertures 8 de la plaque 2. En remplissant l'évidement 17, le métal liquide est en contact avec une grande partie de la surface du matériau inoculant 16, ce qui permet d'éliminer efficacement les inclusions. Dans l'exemple de la figure 6, le matériau inoculant est sous la forme d'une plaque 3a à trous 8a de forme identique à celle des plaques en matière réfractaire 2, 4 et occupant la place de l'une de cellesci. Par ailleurs, dans les exemples des figures 1, 3 et 6, au moins l'une des cavités des plaques 2, 3, 4 en matière réfractaire est remplie d'une matière filtrante 20, par exemple en fibres réfractaires. De préférence, cette matière filtrante 29 est disposée dans une cavité 7 située (voir figures 1 et 3), en aval d'une cavité 5 ou 6, renfermant un matériau inoculant 9 ou 13 relativement au sens D du passage du métal liquide. Ce matériau filtrant 20 ajoute son efficacité propre pour augmenter encore davantage les performances du filtre selon l'invention. A titre d'exemples non limitatifs, le matériau inoculant est choisi parmi les composés suivants alliage de fer (par exemple alliage Fe-Si), magnésium et composés du magnésium, calcium et ses composés, composés de lithium, composés de strontium et composés de baryum, silicium, zirconium, aluminium, terres rares, graphite et carbone. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée auv exemples de réalisation que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Filtre pour métal liquide comprenant au moins deux plaques (2, 3) en matière réfractaire, en contact les unes avec les autres, par leur périphérie et définissant entre elles une ou plusieurs cavités (5, 6), ces plaques comportant chacune une série de trous (8) permettant le passage et la filtration du métal liquide, caractérisé en ce qu'au moins l'une des cavités (5, 6) renferme un matériau (9, 13, 16) ayant des propriétés inoculantes vis-à-vis du métal liquide. 2. Filtre conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau inoculant (9, 13, 16) est sous forme de plaque pouvant comporter un ou des trous (10, 19) de passage du métal liquide. 3. Filtre conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins la face de ladite plaque (9) adjacente au fond de la cavité (5, 6) comporte une série d'évidements (11). 4. Filtre conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits évidements (11) sont constitués par une série de dièdres parallèles. 5. Filtre conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que l'autre face de ladite plaque (9) comporte également des évidements (12). 6. Filtre conforme à l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les trous (10) de ladite plaque (9) en matière inoculante ont une section plus grande que celle des trous (8) des plaques (2, 3) en matière réfractaire. 7. Filtre conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau inoculant (13) est sous forme de barreaux (14, 15) espacés s'étendant sur sensiblement toute la longueur et la largeur d'une cavité (5, 6). 8. Filtre conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que les barreaux (14, 15) sont disposés suivant au moins deux couches superposées et croisées. 9. Filtre conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la face de ladite plaque (16) en matière inoculante adjacente au fond de la cavité (5) présente un évidement (17) délimité par un rebord périphérique (18) qui repose sur le fond de la cavité (5). 10. Filtre conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau inoculant est sous la forme d'une plaque à trous (8a) de forme identique à celle desdites plaques (2, 4) en matière réfractaire et occupant la place de l'une de celles-ci. 11. Filtre conforme à l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins l'une des cavités (7) desdites plaques (4) est remplie d'une matière filtrante (20). 12. Filtre conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que la matière filtrante (20) est disposée dans une cavité (7) située en aval d'une cavité (5, 6) renfermant un matériau inoculant (9, 13) relativement au sens (D) du passage du métal liquide. 13. Filtre conforme à l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit matériau inoculant (9, 13) est choisi parmi les composés suivants : alliage de fer, magnésium et composés du magnésium, calcium et ses composés, composés de lithium, composés de strontium et composés de baryum, silicium, zirconium, aluminium, terres rares, graphite, carbone.