Brevet FR2691654A1 — publié le 19931203

La présente invention concerne un procédé pour traiter du métal en fusion pendant une opération de coulée en moule avec interposition d'un filtre, ce procédé comportant l'étape qui consiste à placer avant la coulée du métal en fusion un matériau de traitement dudit métal en un poirt du canal adapté à guider ledit métal jusqu'au filtre, L'invention concerne également un filtre pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. 3'habitude, les agents de traitement sont tout simplement disposés dans les canaux pour le passage du métal en fusion, ce qui est fastidieux. I1 est aussi connu de prevoir la distribution des produits destinés au traitement du métal en interposant les produits de traitement dans des sachets destructibles que l'on place dans un recoin ou un cul-desac des canaux de passage du métal se trouvant avant ie filtre; ce procédé présente l'inconvénient de ne pas garantir que tout le métal entre en contact avec les agents de traitement, Il arrive en effet que du fait des turbulences liées à la coulée du métal dans les canaux de coulée, les sachets destructibles soient chassés de l'endroit où ils ont été déposés et soient refoulés en amont dans l'entonnoir dans lequel on verse le métal en fusion. I1 y a alors perte de matériau de traitement inutilisé et rebut des pièces coulées dont le métal est insuffisamment traité. Par ailleurs, le métal en fusion n'entre pas totalement en contact avec le matériau de traitement, et le métal coulé dans le moule risque 'être hétérogène. I1 est également connu de traiter le métal liquide en plaçant en amont du filtre des pastilles des produits de traitement agglomérés à l'aide d'un liant ou par pression et/ou frittage et/ou moulage : là encore, on n'a pas la garantie que tout le métal a été traité. De plus, cela représente une manipulation supplémentaire. Le but de ia présente invention est de remédier aux inconvénients des procédés connus, et de proposer un procédé du type précité permettant de faire en sorte que tout le métal en fusion coulé soit traité de façon aussi régulière et homogène que possible, et que le matériau de traitement soit entièrement utilisé pour traiter ledit métal. Le but de la présente invention est également de proposer un filtre pour la mise en oeuvre dudit procédé. Suivant l'invention, le procédé du type précité est caractérisé en ce qu'on utilise un filtre pour métal en fusion comprenant une série d'au moins deux plaques en matière minérale 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, et en ce qu'on introduit le matériau de traitement dans i'une au moins des cavités avant de mettre en place le filtre dans le moule. On est ainsi certain que le matériau de traitement, retenu entre deux plaques, ne pourra pas être chassé de la cavité par les turbulences liées à l'écoulement du métal en fusion, et sera entièrement utilisé pour le traitement du métal, On supprime ainsi tout risque de rebut de pièces coulées pour défaut de traitement du métal. En outre, tout le métal en fusion traversant le filtre est mis en contact avec le matériau de traitement. Ce contact s'effectue de plus dans a cavité du filtre dans laquelle le métal circule à une vitesse plus faible que celle qu'il a dans les canaux. La demanderesse a constaté que le métal coulé suivant le procédé de 'invention présente une répartition du produit de traitement et une homogéneité de traitement supérieures à celles obtenues avec les procédés connus. Sans prétendre que ce soit la seule explication possible de ce résultat inattendu et surprenant, la demanderesse suppose que ceci est dû à la vitesse de passage très ralentie du métal dans la cavité du filtre par rapport-aux vitesses nettement pius élevées de passage dans les trous des plaques. il en résuite un brassage énergique et très régulier entre le métal non traité arrivant à grande vitesse à l'intérieur de la cavité et le métal déjà traité qui séjourne dans cette cavité avant d'être évacué par les trous de la seconde plaque, ce brassage se prolongeant pendant toute la durée de la coulée. Ce brassage, combiné au fait que le produit de traitement est piégé à l'intérieur de la cavité et ne peut en aucun cas en être chassé, explique probablement la répartition très régulière du produit de traitement dans le métal de la pièce coulée et l'excellente homogénéité du résultat du traitement dudit métal a l'intérieur de ladite pièce. Selon un autre aspect de l'invention, le filtre visé par celle-ci pour la mise en oeuvre du procédé précité conforme au premier aspect de l'invention comprend une série d'au moins deux plaques en matière minérale 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 ia filtration du métal liquide. Suivant i'invention, ce filtre est caractérisé en ce que l'unie au moins des cavités contient un matériau pour ie traitement dudit métal. Ceci permet la préparation de filtres préfabriqués contenant une dose prédéterminée de produit de traitement: de tels filtres, très adaptés à des productions en série, facilitent la tâche des ateliers de moulage et simplifient les problèmes de gestion des stocks des produits et matériaux consommables de ces ateliers. Suivant une version intéressante de l'invention, le filtre comporte au moins deux plaques assemblées le long de leur périphérie par un oint, la cavité ménagée entre les deux plaques est remplie de matériau de traitement pulvérulent, et les trous des plaques sont obturés par une pellicule en une matière susceptible de fondre, de carboniser ou de se calciner au contact du métal liquide à traiter, disposée sur la face intérieure ou sur la face extérieure de chaque plaque. Le matériau de traitement peut ainsi être facilement maintenu par une telle pellicule isolé de manière étanche de l'humidité atmosphérique et rester parfaitement sec, ce qui permet un stockage sans inconvénient de filtres préfabriqués. D'autres particularités et avantages de 1 invention apparaîtront encore dans la description ciaprès. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue en coupe suivant T-I à la figure 2 d'un filtre à deux étages conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est une vue en plan du filtre de la figure 1; - la figure 3 est une vue semblable à la figure 1 d'un filtre ne comportant qu'une seule cavité; - la figure E est une vue agrandie en coupe d'un filtre conforme à un autre mode de réalisation de a présente invention; - la figure 5 est une vue semblable à la figure 4 représentant en deux demi-vues accolées deux variantes du filtre représenté à ladite figure; - la figure 6 est une vue en coupe suivant VI-VI à la figure 7; - la figure 7 est une vue de dessus, en deux demi-vues, la plaque supérieure ayant été enlevée, de deux variantes d'un autre mode de réalisation de ia présente invention. Comme représenté aux figures, le procédé visé par l'invention pour traiter du métal en fusion pendant une opération de coulée en moule avec interposition d'un filtre 1, la, lb, lc, Id, comporte l'étape qui consiste à placer avant la coulée du métal en fusion un matériau 12 de traitement dudit métal en un point du canal adapté à guider ledit métal jusqu'audit filtre. Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'on utilise un filtre 1, la, lb, lc, ld, pour métal liquide comprenant une série d'au moins deux plaques 2, 2a, 2b, en matière minérale réfractaire en contact les unes avec les autres par leur périphérie et définissant entre elles une ou plusieurs cavités 4, 5, 6, ces plaques 2, 2a, 2b, comportant chacune une série de trous 3, 3a, 3b, permettant le passage et la filtration du métal liquide, et en ce qu'on introduit le matériau 12 de traitement dans l'une au moins des cavités 4, 5, 6, avant de mettre en place le filtre 1, la, lb, Sc, Id, dans un moule (non représenté). On choisit le matériau 12 de traitement parmi les produits désulfurants, thermogènes, inoculants, sphéroïdisants, recarburants, affinants, modificateurs, et les alliages d'addition. Le poids du matériau 12 de traitement peut varier entre 0,01 % et 1 % environ du poids du métal liquide, suivant la nature du traitement que l'on veut appliquer. Le filtre la représenté à la figure 1 comporte trois plaques 2, 2a, 2b. Les plaques 2 et 2a comportent chacune un rebord périphérique 11 en saillie adapté à venir en contact avec ia plaque adjacente, 2a, 2b, correspondante qui est ainsi maintenue à distance pour ménager une cavité, respectivement 4, 5. La plaque 2b ne comporte pas de tel rebord, qui augmenterait inutilement la hauteur du filtre 1. La plaque supérieure, qui est normalement placée côté amont, est percée de trous 3, 3a, 3b, de diamètres différents croissant dans cet ordre. Les plaques 2a, 2b ont également des trous de diametres égaux ou différents. Les trous de la plaque 2a intermédiaire sont disposés en quinconce par rapport aux trous des plaques extrêmes 2 et 2b. Les trous 3, 3a, 5 peuvent avoir des sections autres que circulaires. Les plaques 2, 2a, 2b sont de manière connue réalisées en une matière minérale réfractaire céramique, par exemple en silice, et sont capables de supporter sans déformation la température du métal coulé. Le filtre 1 représenté à la figure 2 comporte une plaque 2 présentant des trous 3 sensiblement de même diamètre. Le filtre lb représenté à la figure 3 est constitué de deux plaques 2a dont les bords périphériques 11 sont adjacents et réunis l'un avec l'autre par un collage 10. Les hauteurs des rebords Il sont représentées identiques mais pourraient être différentes. Les deux plaques délimitent une cavité 6. Les figures t et 5 d'une part, 6 et 7 d'autre part, représentent respectivement un filtre lc, ld, constitué de deux plaques 2a en contact par leur bord périphérique Il pour deiimiter une cavité 6. Comme représenté aux figures, et suivant 1 invention, l'une au moins des cavités 4, 5, 6 du filtre 1, la, lb, ic, ld contient un matériau pour le traitement du métal en fusion à traiter. Dans la réalisation des figures 1, 3, a et 5, le matériau 12 de traitement est sous forme pulvérulente et est retenu par une pellicule 13 en une matière susceptible de fondre, de carboniser ou de se calciner au contact du métal liquide à traiter. La granulométrie du matériau de revêtement est choisie en fonction des conditions de traitement que l'on souhaite. La pellicule 13 en une matière susceptible de fondre, de carboniser ou de se calciner au contact du métal à traiter est par exemple une feuille d'aluminium ou de papier ou un film en matière plastique, ou encore une feuille composite. Dans la réalisation des figures 1 et 3, le matériau 12 de traitement est contenu dans des sachets 7, 7a, 7b, réalisés avec ladite pellicule 13 et placés dans ladite cavité 4, 5, 6. Les cavités 4 et 5 de la figure 1 contiennent chacune un sachet, respectivement 7, 7a, qui remplit partiellement ou presque complètement la cavité 4, 5, correspondante. Ces sachets 7, 7a, peuvent être identiques ou avoir des capacités différentes. La cavité 6 à la figure 3 contient un sachet 7b disposé, à titre d'exemple, de manière excentrée dans ladite cavité 6. Dans la réalisation des figures 4 et 5, la cavité 6 ménagée entre les deux plaques 2 est remplie de matériau 12 de traitement pulvérulent, et les trous 3 des plaques 2a sont obturés par une pellicule 13 du type précité disposée sur la face intérieure ou sur la face extérieure de chaque plaque 2a. Dans l'exemple de la figure 4, une pellicule 13 est fixée, par exemple collée, sur la face intérieure de a plaque supérieure. Une autre pellicule 13 est fixée sur la face extérieure de la plaque inférieure, les trous 3 étant remplis de matériau 12 de traitement. Dans l'exemple de la figure 5, ies pellicules 13 sont fixées sur les faces intérieures des plaques dans la demi-vue de gauche et sur les faces extérieures de ces plaques dans la demi-vue de droite. Ce dernier cas correspond au volume maximum de matériau 12 de traitement contenu dans le filtre c. Dans ia réalisation des figures 6 et 7, ie matériau 12 de traitement pulvérulent est sous forme comprimée ou frittée, et se présente sous forme de plaques nota, 14b ou barres. Les dimensions des plaques lova, 14b ou barres sont inférieures aux dimensions intérieures de ia cavité 6, pour que ces plaques ou barres puissent être mobiles à l'intérieur de la cavité 6 dès le début de la coulée sous l'action des turbulences engendrées par l'arrivée du métal en fusion dans la cavité 6. On a représenté, à titre d'exemple, dans les demi-vues de gauche une plaque 14a de contour hexagonal et dans les demi-vues de droite une plaque 14b de forme annulaire. De telles plaques 14a, 14b sont par exemple comprimées avec un liant tel que stéarate ou analogue; on peut également agglomérer sous pression élevée le matériau 12 de traitement préparé par exemple sous forme cristallisée. La plaque 14a comporte un trou 15 central pour ie passage du métal. Elle pourrait comporter d'autres trous de formes et dimensions diverses. Les matériaux de traitement peuvent être des agents de désulfuration, par exemple du magnésium et/ou du carbure de calcium, et/ou être des agents thermogènes, par exemple du carbure de calcium, et/ou être des agents d'inoculation et/ou de post-inoculation, par exemple à base de silicium, de ferrosilicium, de carbure de silicium, de calcium, de magnésium, de lithium, de zirconium, de carbone, de baryum, de strontium, de terres rares, et/ou des agents de sphéroïdisation, par exemple du magnésium et/ou des terres rares et/ou du ferrosilicomagnésium, et/ou des agents d'alliages d'addition, par exemple des alliages au molybdène, au bore, au silicium, au ferrosilicium, au manganèse, au chrome, au titane, au ferroaluminium, au silicomischmétal, des agents de recarburation, par exemple à base de carbone ou de graphite, des fondants pour modifier la structure du métal, tels que sels de sodium, de phosphore, de bore, de titane, de strontium, etc... Bien entendu, l'Invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention. On peut ainsi remplacer les plaques ou barres comprimées ou frittées par des plaques ou barres massives moulées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour traiter du métal en fusion pendant une opération de coulée en moule avec interposition d'un filtre (1, la, lb, ic, ld), ce procédé comportant l'étape qui consiste à placer avant la coulée du métal en fusion un matériau (12) de traitement dudit métal en un point du canal adapté à guider ledit métal jusqu'au filtre, caractérisé en ce qu'on utilise un filtre (1, la, lb, lc, ld) pour métal en fusion comprenant une série d'au moins deux plaques (2, 2a, 2b) en matière minérale réfractaire en contact les unes avec les autres par leur périphérie et définissant entre elles une ou plusieurs cavités (4, 5, 6), ces plaques (2, 2a, 2b) comportant chacune une série de trous (3, 3a, 3b) permettant le passage et la filtration au métal en fusion, et en ce qu r os introduit ie matériau (12) de traitement dans l'une au moins des cavités (4, 5, 6) avant de mettre en place le filtre (1, a, lb, lc, Id) dans le moule. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'on choisit le matériau (12) de traitement parmi les produits désulfurants, thermogènes, inoculants, sphéroïdisants, recarburants, affinants, modificateurs, et les alliages d'addition. 3. Procédé conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le poids du matériau (12) de traitement peut varier entre 0,01 % et 1 % environ du poids du métal en fusion. & , litre (1, la, lb, Ic, Id) pour métal en fusion, adapté à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, ce filtre comprenant une série d'au moins deux piques (2, 2a, 2b) en matière minérale réfractaire en contact les unes avec les autres par leur périphérie et définissant entre elles une ou plusieurs cavités (t, 5, 6X, ces plaques comportant chacune une série de trous (3, 3a, 3b) permettant le passage et la filtration du métal en fusion, caractérisé en ce que 1 une au moins des cavités (4, 5, 6) contient un matériau (i2) pour le traitement dudit métal. 5. Filtre conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau (12) de traitement est sous forme pulvérulente et est retenu par une pellicule (13) en une matière susceptible de fondre, de carboniser ou de se calciner au contact du métal en fusion à traiter. 6. Filtre conforme à ia revendication 5, caractérisé en ce que le matériau (12) de traitement est contenu dans des sachets !7, 7a, 7b) réalisés avec ladite pellicule (13) et placés dans ladite cavité (4, 5, 6). 7. Filtre conforme à la revendication 5, comportant au moins deux plaques (2a) assemblées ie long de leur périphérie par un joint (10), caractérisé en ce que la cavité (6) ménagée entre les deux plaques (2a) est remplie de matériau (12) de traitement pulvérulent, et en ce que les trous (3) des plaques (2a) sont obturés par une pellicule (13) du type précité disposée sur ia face intérieure ou sur la face extérieure de chaque plaque (2a). 8. Filtre conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau (12) de traitement pulvérulent est sous forme comprimée ou frittée. 9. Filtre conforme à l'une des revendications 4 ou 8, le matériau (12) de traitement se présentant sous forme de plaques (14a, 14b) ou barres, caractérisé en ce que les dimensions desdites plaques (14a, 14b) ou barres sont inférieures aux dimensions intérieures de la cavité (6) adaptée à les recevoir.