Brevet FR2711376A1 — publié le 19950428

FIL COMPOSITE POUR L'INTRODUCTION DE MAGNESIUM DANS UN METAL LIQUIDE DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine du traitement des métaux liquides, en particulier la fonte, par le magnésium, qui peut agir par exemple comme désulfurant et/ou nodulisant. ART ANTERIEUR Le magnésium est couramment utilisé dans le traitement de la fonte liquide et, à la température d'utilisation qui se situe entre 1300 et 1700"C, celui-ci se vaporise très rapidement, entrainant une réaction violente et des rendements médiocres. Un des moyens utilisés pour introduire des additifs dans un bain de fonderie est de réaliser un fil composite, appelé "fil fourré" où le produit d'addition, généralement sous forme de poudre ou de granulés, est enfermé dans un fourreau cylindrique, le plus souvent en acier. Ainsi, le brevet US 3921700 (CATERPILLAR) décrit un fil fourré pour l'addition à un métal ferreux fondu de produits métalliques volatils tels que le magnésium. Le fil comporte une âme en produit d'addition, une gaine externe en acier et, entre les deux, une zone annulaire remplie d'un matériau isolant en particules. Le brevet EP 15662 (INTERNATIONAL HARVESTER) décrit un traitement en poche de nodulisation et de désulfuration de la fonte dans lequel le magnésium est ajouté sous forme d'un fil composite avec une gaine extérieure d'épaisseur minimale 1,015 mm en acier ou en métal dont le point d'ébullition est nettement supérieur à celui du magnésium. Les essais conduits par la demanderesse montrent que le fil fourré magnésium à gaine acier, introduit dans la fonte à 1500"C, donne un rendement magnésium faible, de l'ordre de 30 à 40%, à cause de la faible profondeur de pénétration dans la poche de métal liquide, qui ne dépasse guère une vingtaine de cm, et ceci quelles que soient l'épaisseur de la gaine et la vitesse d'introduction. D'autres solutions, ne comportant pas de gaine acier ont été proposées. Le brevet FR 2022302 (=US 3768999 NIPPON KOKAN) décrit l'introduction d'un additif dans un métal fondu à l'aide d'un fil composite comportant un fil métallique axial de renforcement et un revêtement extérieur formé de l'additif à introduire, sous forme pulvérulente, et d'un liant, par exemple une résine PTFE, assurant la cohésion de l'additif. Parmi les nombreux additifs cités figurent le magnésium et ses alliages. La demande de brevet français n" 92-02867 de la demanderesse est relative à un fil composite pour l'introduction d'additifs à des bains de métal liquide comprenant une âme constituée d'un mélange du produit d'addition en poudre, qui peut être du magnésium et/ou du carbure de calcium, et de polymère thermoplastique extrudé, et une gaine thermoplastique également extrudée. On peut y adjoindre un fil métallique de renforcement pour améliorer la résistance mécanique du fil composite. Dans ces deux cas, on utilise le magnésium sous forme de poudre dont la manipulation, au cours de la fabrication du produit, peut être dangereuse à cause des risques d'explosion et la prévention de ces risques conduit à des coûts supplémentaires, à cause, par exemple, de l'utilisation de gaz inerte pour le stockage et la manutention des poudres. BUT DE L'INVENTION Le but de l'invention est de permettre l'introduction de magnésium dans un bain de métal liquide, à une température supérieure à la température de vaporisation du magnésium, par un fil composite, avec un rendement élevé en magnésium grâce à une bonne profondeur de pénétration et une bonne dispersion dans le bain et dont la fabrication soit sans risque et d'un coût peu élevé. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un fil composite pour l'introduction de magnésium dans un bain de métal liquide à une température supérieure à la température de vaporisation du magnésium, constitué d'un fil de magnésium ou d'alliage de magnésium corroyé entouré d'une gaine de matière plastique extrudée. DESCRIPTION DE L'INVENTION La demanderesse a en effet constaté que cette solution particulièrement simple, mais à laquelle personne n'avait songé auparavant, permettait de résoudre les différents problèmes posés par l'utilisation du magnésium pour le traitement des alliages ferreux dans les meilleures conditions de coût. L'âme est constituée d'un fil de magnésium ou d'alliage de magnésium, par exemple d'alliage magnésium-aluminium (Al La gaine peut être du même type que celle des fils et câbles électriques isolés, c'est à dire en polymère tel que le polyéthylène, le polyuréthane, le polypropylène et les polyamides ou un élastomère naturel ou synthétique tel que le styrène-butadiène ou le nitril-butadiène. On évitera simplement d'introduire, par le biais de la matière plastique, des éléments indésirables pour la fonte, en particulier des halogènes (C1, F, Br) ou du soufre. La gaine a une épaisseur comprise entre 0,1 et 2 mm. L'opération de gainage peut se faire par les techniques industrielles habituelles d'extrusion utilisées dans la fabrication des fils métalliques plastifiés. Si l'on souhaite ajouter, en plus du magnésium, d'autres additifs, par exemple pour ajuster la composition chimique du laitier dans le cas de la désulfuration, on peut incorporer dans la gaine, au moment de l'extrusion, des poudres minérales telles que le carbure de calcium, la chaux, l'alumine, la magnésie ou le silicate dicalcique, avec une granulométrie inférieure à 1 mm. Le fil composite selon l'invention combine les avantages: -du fil fourré par rapport à l'injection directe de poudre: facilité de mise en oeuvre, investissement plus faible pour l'équipement d'introduction -du fil corroyé par rapport à la poudre: sécurité lors de la fabrication du fil fourré, grammage plus important au mètre de fil, dû à la densité plus grande du fil corroyé, entraînant un coût plus bas ramené au kg de magnésium introduit -de la gaine en matière plastique par rapport à la gaine acier: coût de fabrication moins élevé, meilleur rendement en magnésium à l'introduction, dégagement de gaz de décomposition de la matière plastique assurant une meilleure dispersion du magnésium dans le bain. Le fil composite selon l'invention peut également être utilisé pour l'élaboration d'alliages nodulisants pour la fonderie de fonte à base de ferro-silico-magnésium EXEMPLES Exemple 1 On a introduit dans un bain de 250 kg de fonte à 1500 C, en vue d'un traitement de nodulisation, un fil fourré de l'art antérieur, constitué d'une gaine acier de diamètre 9 mm, remplie de grenaille de magnésium de granulométrie 0,2 à 0,8mm représentant une quantité de 50 g/m. On introduit ainsi 5,7 m de fil à la vitesse de 0,8 m/s. Sur la fonte coulée après cette opération, l'analyse chimique indique une teneur en magnésium de 0,04%, soit un rendement d'introduction de 35%. Exemple 2 On refait une opération analogue avec le même type de fil, mais cette fois on immerge verticalement, de façon quasi instantanée, 0,2 m de fil auquel on impose un mouvement circulaire d'axe vertical et de diamètre 0,2 m. La durée du contact entre le fil fourré et la fonte liquide est mesurée en enregistrant la résistance électrique entre la fonte et le fil; le contact est rompu quand le fil est consommé. Dans ces conditions on mesure t = 1,18 s. Exemple 3 On refait l'expérience de l'exemple 2 avec un fil de magnésium corroyé de diamètre 6 mm, d'une masse linéaire de 50 g/m, gainé de polyéthylène d'épaisseur 1,2 mm. On mesure alors t = 1,50 s. Exemple 4 On refait l'expérience de l'exemple 1, avec la même vitesse d'introduction de 0,8 m/s, en utilisant le fil de l'exemple 3 et en limitant la longueur introduite à 4 m. Sur la fonte coulée après l'opération, on mesure une teneur en magnésium de 0,045%, ce qui correspond à un rendement d'introduction du magnésium de 57%. Sachant que la profondeur de pénétration du fil dans un bain de fonte dépend de la durée de vie du fil au contact de la fonte liquide, les exemples 2 et 3 montrent que le fil selon l'invention permet une plus grande profondeur de pénétration, ce qui se traduit par un meilleur rendement d'introduction du magnésium, comme le montre la comparaison des exemples 1 et 4. REVENDICATIONS 1) Fil composite pour l'introduction de magnésium dans un bain de métal liquide à une température supérieure à la température de vaporisation du magnésium, constitué d'une âme contenant le magnésium à introduire et d'une gaine en matière plastique extrudée, caractérisé en ce que l'âme est un fil corroyé en magnésium ou en alliage à base de magnésium. 2) Fil composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gaine contient des additifs minéraux tels que le carbure de calcium, la chaux, l'alumine, la magnésie ou le silicate dicalcique en poudres de granulométrie inférieure à 1 mm. 3) Fil composite selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fil corroyé est en alliage magnésium-aluminium à moins de 9% d'aluminium contenant éventuellement de faibles additions de zinc, manganèse, silicium, strontium, lithium ou terres rares. 4) Fil composite selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fil corroyé est en alliage magnésium-calcium à moins de 3% de calcium. 5) Fil composite selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fil corroyé est en alliage magnésium-aluminium-calcium. 6) Fil composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la gaine est en polyéthylène. 7) Fil composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur de la gaine est comprise entre 0,1 et 2 mm. 8) Utilisation du fil composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour l'élaboration d'alliages nodulisants à base de ferro-silico-magnésium.