Brevet FR2750143A1 — publié le 19971226

Ferroalliage pour l'inoculation des fontes à graphite sphéroïdal Domaine de l'invention L'invention concerne un ferroalliage à base de ferrosilicium destiné au traitement d'inoculation des fontes à graphite sphéroïdal. Etat de la technique Le traitement des fontes liquides pour leur conférer une structure à graphite sphéroïdal comporte la succession de 4 opérations: carburation, désulfuration, sphéroïdisation et inoculation. Cette dernière opération est généralement réalisée à l'aide d'un alliage à base de ferrosilicium comportant divers additifs. Un produit largement utilisé à cet effet est l'alliage SPHERIX , commercialisé par la demanderesse et couvert par le brevet français n 2511044, déposé le 4/08/1981 au nom de la société NOBEL-BOZEL. Il s'agit d'un ferrosilicium comprenant de 0,005% à 3% de terres rares et de 0,005% à 3% de l'un au moins des éléments bismuth, plomb et/ou antimoine. Les alliages de ce type contiennent environ de 1 à 1,5%, et toujours au moins 0,6% de calcium; l'expérience montre en effet que cet élément améliore le rendement du bismuth, du plomb et/ou de l'antimoine au moment de l'élaboration de l'alliage, et contribue à répartir ces éléments de manière homogène dans l'alliage. L'utilisation de ces alliages depuis de nombreuses années a permis de vérifier leur excellent pouvoir inoculant, mais a mis en évidence un inconvénient dans sa préparation. En effet, au cours du stockage, le produit tend à se déliter et sa granulométrie évolue vers un accroissement des fines. Lors du conditionnement final, un pourcentage important d'alliage à granulométrie trop fine doit être éliminé pour satisfaire les spécifications requises. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient tout en maintenant les bons résultats de l'alliage comme inoculant. Elle a pour objet un alliage du type de celui décrit dans le brevet FR 2511044, c'est à dire un ferrosilicium contenant (en poids) de 0,005% à 3% de terres rares et de 0,005% à 3% de bismuth, de plomb et/ou d'antimoine, ainsi que de 0,3 à 3% calcium, caractérisé en ce qu'il contient également du magnésium en quantité comprise entre 0,3 et 3%. Description de l'invention Ayant constaté la dégradation progressive au cours du temps de la granulométrie des inoculants au bismuth, au plomb ou à l'antimoine, la demanderesse a étudié le phénomène et l'a relié à la décomposition par l'humidité atmosphérique d'une phase calcium-bismuth rassemblée aux joints de grain des inoculants. Le calcium est un élément d'addition nécessaire à la fixation du bismuth, du plomb ou de l'antimoine, peu solubles dans les phases fer-silicium C'est particulièrement important dans le cas du bismuth, le plus volatil mais aussi le plus efficace des trois éléments en terme de germination du graphite de la fonte, car il permet de maintenir un rendement satisfaisant en bismuth. La demanderesse a recherché un substitut au calcium et découvert fortuitement que le magnésium permettait d'éviter les pertes en bismuth par volatilisation et d'assurer la stabilité de l'inoculant vis-à-vis de l'humidité. On note en effet, de façon inattendue, que les phases binaires bismuth-magnésium ne sont pas attaquées par l'eau; c'est le cas par exemple de la phase Bi2Mg3. On constate également, de manière encore plus inattendue, que les phases ternaires bismuth-magnésium-calcium sont, elles aussi, résistantes à l'eau, ce qui permet éventuellement de maintenir un certaine quantité de calcium dans le produit. Ainsi, pour obtenir à la fois un rendement en bismuth satisfaisant, une répartition homogène du bismuth, du plomb ou de l'antimoine dans l'alliage, la stabilité granulométrique du produit final et un pouvoir inoculant satisfaisant, l'alliage inoculant doit contenir de 0,3 à 3% en poids de calcium, et de préférence de 0,5 à 2%, et de 0,3 à 3% de magnésium, de préférence de 0,5 à 1,5%. L'alliage peut être introduit dans la fonte liquide sous forme de grains tamisés de granulométrie comprise entre 2 et 7 min, ou sous forme de fil fourré contenant de tels grains Exemples On a préparé 3 alliages inoculants A, B,C de composition chimique (% en poids): Si Ca TR Bi AI Mg Fe A 71,5 1,52 0,49 1,02 0,83 B 71,8 1,37 0,47 1,04 0,78 1,03 bal. C 72,7 0,42 0,48 1,03 0,72 1,67 bal. L'alliage A correspond à une composition habituelle de SPHERIX , les alliages B et C sont conformes à l'invention. Les alliages ont été broyés en morceaux puis tamisés à une taille comprise entre 2 et 7 mm et sont stockés pendant 1 mois dans des conditions normales d'entreposage. A l'issue de ce stockage, l'alliage A contenait 34% en poids de particules de taille inférieure à 2 mm et ne pouvait être utilisé avant d'être retamisé à 2 ram, alors que les aliages B et C en contenaient respectivement 2,5% et 2,2%. Un creuset de fonte liquide, traitée avec 0,85% en poids par un alliage Ni-Mg à 15% de Mg, a été inoculé à 1410 C avec 0,7% en poids d'alliage A. Le même essai a été ensuite répété avec les alliages B et C. Les 3 creusets ont été utilisés pour couler des plaques de 6, 12 et 24 mm d'épaisseur. On a mesuré sur ces plaques, par microscopie optique, le nombre moyen de sphéroïdes par mm2, et les résultats ont été les suivants: épaisseur 6 mm 12 mm 24 mm A 390 180 150 B 380 180 155 C 385 185 145 Ces résultats montrent que le pouvoir inoculant des 3 alliages est à peu près identique. REVENDICATIONS 1. Ferroalliage pour l'inoculation des fontes à graphite sphéroïdal à base de ferrosilicium et contenant (en poids) de 0,005% à 3% de terres rares, de 0,005% à 3% de bismuth, de plomb et/ou d'antimoine, et de 0,3 à 3% de calcium, caractérisé en ce qu'il contient de 0,3 à 3% de magnésium 2. Ferroalliage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient de 0,5 à 2% de calcium 3. Ferroalliage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il contient de 0,5 à 1,5% de magnésium. 4 Ferroalliage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est ajouté à la fonte sous forme de fil fourré.