Brevet FR2835209A1 — publié le 20030801

TSN* est de 0.1 seconde environ. Produits pour la protection des moules de coulée continue des tuyaux de fonte s Domaine de l'invention L' invention concerne un produit sous forme de poudre, destiné à la protection des moules de coulée des tuyaux de fonte fabriqués par coulée centrifugée, les moules de coulée utilisés sont communément désignés sous le nom de " coquilles ". Etat de la technique s Les revêtements utilisés pour la protection des coquilles de coulée centrifugée des tuyaux de fonte ont d' abord été constitués d' inoculants et de matériaux réfractaires en poudre, ainsi que de mélanges de silice et de bentonite, mis en place par projection d'une suspension aqueuse. De tels revêtements sont décrits par exemple dans le brevet US 4.058.153 de Pont à-Mousson. Par la suite, ces produits ont été remplacés par des poudres projetées à sec sur la coquille avant coulée de la fonte, technique désignée sous le nom de " dry spray ". Quelle que soit la technique utilisée pour leur mise en place, ces produits sont utilisés pour obtenir d'une part un effet de barrière thermique limitant la montée en température de la coquille et contribuant ainsi à augmenter sa durée de vie, et d'autre part un effet inoculant sur la fonte coulée de 2s façon à contr81er la structure métallurgique du tuyau. I1 est bien connu qu'une inoculation insuffisante entrame dans la fonte la formation de carbures, un retrait important au refroidissement et un démoulage rapide, gage d'une productivité élevée. Mais les pièces ainsi obtenues nécessitent un traitement thermique ultérieur qui peut s'avérer coûteux. On peut, selon les cas, préférer inoculer davantage, quitte à ralentir la cadence de production pour éviter le traitement thermique final, ou au contraire inoculer peu, pousser la productivité, et traiter thermiquement la pièce en fonte en aval. Le pouvoir inocul ant du " dry spray " peut donc se po sitionner dans des limites as sez larges, par contre les autres effets demandés au produit sont l' objet d'exigences plus constantes. Les produits utilisés comme exemple bien adaptée. o Objet de l'invention L ' invention a pour obj et un produit en poudre pour la protection des moules de coulée centrifugée des tuyaux de fonte, comprenant un alliage métallique inoculant et éventuellement des poudres minérales, ainsi qu'un agent métallique fortement réducteur et volatil à la température de la fonte liquide. Description de l' invention Les produits de l' art antérieur utilisés comme " dry spray >> dans la fabrication des tuyaux de fonte par coulée centrifugée présentent quelques inconvénients. La charge minérale inerte ajoutée au mélange contribue à augmenter les risques d'encrassement des moules et de formation d' inclusions minérales inertes dans la fonte, pouvant faire apparâître des déLauts de surface sur les tayaux. Par ailleurs la demanderesse a constaté que, si l' aj out d'un agent fortement réducteur 2s améliore la protection des coquilles et leur durée de vie, il peut, dans certains cas, augmenter le risque d' apparition de piqûres à la surface des tuyaux, détaut considéré comme inacceptable. Ainsi l'aluminium ne peut être utilisé qu'avec précaution. Après de multiples essais, la demanderesse a mis au point des produits évitant ces inconvénients. Ces produits comprennent un alliage inoculant, par exemple à base de ferro silicium, ou un mélange d'alliages inoculants, éventuellement une charge minérale, et un agent réducteur, à une teneur comprise entre 0,3 et 18%, constitué d'un métal volatil à la température de la fonte liquide, pouvant être un métal du groupe 2, et de préférence 2a, de la classification périodique des éléments. Les métaux prétérés sont le calcium, ou le magnésium, ou les alliages contenant l'un au moins de ces deux métaux. Les alliages de silicium conviennent particulièrement bien, notamment les alliages de type FeSiMg ou CaSi. On peut ainsi utiliser avantageusement des alliages de composition (en poids): - Si: 49 - 53%, Mg: 8 - 10%, Al: O,2 - O,5%, solde principalement fer. -Si:58-65%, Ca: 28-35%, Fe:2-7%, Al: O,4-2%. Les quantités respectives des différents constituants dans la mélange final ont été évaluées en fonction des déLauts que peuvent faire apparaître des surdosages. Par ailleurs, pour des raisons de sécurité liées à la préparation des produits, les métaux ou alliages réducteurs utilisés ne sont pas utilisés seuls, mais sous forme d'un pré-mélange avec 0 une substance inerte, de prétérence le fluorure de calcium, le fluorure de magnésium ou un mélange de ces deux fluorures. Pour un maximum d'efficacité, la teneur en métal ou alliage métallique fortement réducteur dans le pré-mélange se situe de préférence enhe 15 et 60%. La granulométrie des produits est inférieure à 400,um, et de préLérence inférieure à 250)lm. Les fines particules inférieures à 40 m, et de préLérence inférieures à 50 m, sont exclues s pour éviter les émissions de poussières lors de l'utilisation. Exemples Exemple N 1 On a préparé un mélange à partir des constituants suivants: % de ferrosilicium à 75,2% de Si, 1,3% de Ca et O,45% d'Al, à une graoulométrie comprise entre 50 et 200 m, et 15% de spath fluor de granulométrie comprise entre 10 et 1lm. 2s Utilisé en " dry spray" à titre d'essai de référence, ce produit a donné des résultats satisfaisants; les tuyaux se sont démoulés après 55 secondes de refroidissement et sur les tuyaux ainsi fabriqués, on a mesuré une épaisseur de fonte ferritique de 35 microns. On a noté par contre une logère attaque des coquilles. Exemple N 2 On a préparé un mélange à partir des constituants suivants: % de ferrosilicium à 75,2% de Si, 1,3% de Ca et 0,45% d'Al de granulométrie comprise entre 50 et 200 m, et 45% d'un mélange constitué de 1/3 de spath fluor entre 10 et 150 m, et 2/3 de siliciure de calcium à 60,1% de Si, 31,7% de Ca et 4,3% de Fe. Utilisé en " dry spray ", ce produit a donné des résultats satisfaisants; les tuyaux se sont démoulés après 45 secondes de refroidissement et sur les tuyaux ainsi fabriqués on a mesuré une épaisseur de fonte ferritique de 25 1lm. Par ailleurs, on n'a pas noté d'attaque visible des coquilles. Ce type de produit donne donc des résultats meilleurs que le produit cité à l'exemple N 1. 0 Exemple N 3 On a préparé un mélange de 50% de magnésium en poudre en granulométrie comprise entre et 250 m, 25% de fluorure de magnésium en granulométrie comprise entre 40 et 250 m, et 25% de spath fluor en granulométrie comprise entre 40 et 250 m. Ensuite on a préparé un mélange formé de 3% du mélange précédent et 97% de ferro silicium à 75,2% de Si, 1,3% de Ca et 0,45% d'Al de granulométrie comprise entre 50 et m. Utilisé à titre d'essai en de 30 1lm. L'état de surface des pièces a été jugé excellent. Il a également été constaté que la teneur optimale en magnésium du mélange se situe entre 0,3 et 4%, et de prétérence entre 0,5 et 2%. Au delà de 4% commence à appara^tre un début d'encrassement du moule de coulée sous forme de traces blanchâtres de MgO. On a conclu de ces essais que la volatilisation des métaux volatils contenus dans le produit peut avoir un effet endothermique favorable sur la thermique du système. Revendications s 1) Produit en poudre pour protection des moules de coulée centrifugée utilisés dans la fabrication des tuyaux de fonte, comprenant un alliage inoculant éventuellement additionné de poudres minérales, caractérisé en ce qu'il contient également un agent métallique à la fois fortement réducteur et volatil à la température de la fonte liquide. o 2) Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage inoculant utilisé est un mélanges de plusieurs alliages inoculants. 3) Produit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent métallique réducteur et volatil est un élément de la colonne 2 de la classification périodique des s éléments. 4) Produit selon la revendication 3, caractérisé en ce que l' agent réducteur utilisé est le magnésium ou le calcium. 5) Produit selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agent métallique réducteur et volatil utilisé constitue 0,3 à 18% en poids du produit. 6) Produit selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le métal réducteur utilisé est introduit sous forme d'un ou de plusieurs alliages. 2s 7) Produit selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il contient entre 0,3 et 4% en poids de magnésum. 8) Produit selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il contient entre 0,5 et 2% de magnésium. 9) Produit selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il contient 0,2 à 15% de poudre minérale inerte. ) Produit scion la revendication 9, caractérisé en ce que la poudre minérale inerte utilisée est un fluorure de calcium, un fluorure de magnesium, ou un mélange de ces deux fluorures.