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"PROCEDE DE TRAITEMENT DE METAL FONDU"
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La présente invention est relative à un procédé de traitement de métal fondu, à un appareil pour la réalisation de ce procédé et aux produits obtenus par l'application de ce procédé, qui constitue un perfectionnement à un procédé généra de ce genre décrit dans la demande de brevet belge n 382.408 déposée par le demandeur le 14 septembre 1949.
Dans le procédé faisant l'objet de la demande de bre- vet susdite, la poche auxiliaire où se fait le traitement du métal fondu n'est pas isolée de l'air ambiant. Dans le cas spécifique où le traitement a pour but l'incorporation dans le métal fondu d'éléments très oxydables tels que le magnésium le lithium et/ou autres, comme cela se présente dans la fabri- cation de fontes dites "nodulaires", il est reconnu que des pertes de métaux d'apport se produisent du fait de la com- bustion dans l'air d'une partie de ceux-ci. Cette circonstan- ce rendait extrêmement difficile une incorporation de ces mé- taux à un taux convenable à la fonte de fer, et les échecs des premiers expérimentateurs ont souvent été dus à cette cause.
Dans le cas où l'on emploie, non des métaux purs, mais des alliages de ceux-ci, l'oxydation du métal léger se produit aussi, et il en résulte un mauvais rendement de l'opération.
Le procédé décrit dans la demande n 382.408 remédie dans une large mesure à ces inconvénients. Néanmoins, son application se faisant à l'air libre, une certaine oxydation des métaux d'apport reste inévitable, et la poche auxiliaire étant largement ouverte à sa partie supérieure, une partie des produits d'oxydation formés s'échappe dans l'air ambiant et l'on perd de ce fait une certaine proportion de métaux d'apport.
Il est connu depuis longtemps d'effectuer certaines réactions en atmosphère neutre, de manière à éviter des oxy- dations (ou autres réactions) intempestives. Toutefois, dans le problème actuel, il serait peu économique et d'ailleurs
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difficilement praticable d'opérer en vase entièrement clos.
Le procédé faisant l'objet du présent perfectionnement évite ces inconvénients en ce que, tout en déversant le métal fondu dans une poche auxiliaire à paroi perforée où se trou- vent des morceaux d'au moins un corps contenant la matière à incorporer au métal fondu, dans des conditions telles que le métal fondu en entraîne des particules par érosion, fusion et/ou dissolution, et traverse ensuite la dite paroi perforée, on introduit dans la poche auxiliaire au moins un gaz qui n'est pas susceptible, dans les conditions de réalisation du procédé, de réagir chimiquement avec la matière à incorporer au métal fondu.
Suivant une particularité de la présente invention, l'on maintient la pression de la phase gazeuse dans la poche à une valeur supérieure à celle de la pression atmosphérique, en introduisant continuellement dans cette poche au moins un gaz sous pression qui n'est pas susceptible, dans les condi- tions de réalisation du procédé, de réagir chimiquement avec la matière à incorporer au métal fondu.
D'une manière générale, dans la présente demande, un gaz satisfaisant à ces conditions sera désigné par l'expres- sion de "gaz neutre".
Suivant une modalité, non exclusive, d'application de la présente invention, on insuffle le gaz introduit dans la masse des matières en contact contenues dans la poche, de manière à produire un brassage de ces matières en contact.
Suivant une autre modalité, non exclusive, d'applica- tion de la présente invention, au cours de l'introduction continue, dans la poche auxiliaire, d'au moins un gaz neutre, on introduit dans cette poche, par fractions successives ou de corps de manière continue, des morceaux/contenant la matière à in- corporer au métal fondu.
D'autres particularités du procédé suivant l'invention et de l'appareil conçu en vue de son application, ressortiront @
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de la description subséquente, donnée à titre illustratif et non limitatif, d'une forme de réalisation du dit procédé et d'un appareil destiné à cette réalisation, en se référant au dessin annexé au présent mémoire.
Sur ce dessin, qui représente une installation de no- dulation de fonte de fer par incorporation à la fonte de magné sium, on a désigné par 1 l'appareil de fusion où se trouve emmagasinée la fonte; l'est une goulotte de déversement, 2 un entonnoir revêtu de matière réfractaire et présentant un canal 2'; 3 désigne la poche auxiliaire dont le fond est perforé et qui contient, en 8, des morceaux de matière à incorporer au métal, constitués dans le cas présent d'alliage de magnésium.
La fonte traitée s'écoule ensuite dans la poche 9. Un lut réfractaire 4 empêche que les gaz contenus dans la poche 3 ne s'échappent dans l'atmosphère. On désigne par 5 un réser- voir contenant le gaz neutre sous pression qui est ici de l'azote, par 7 le robinet qui en règle le débit, et par 6 la conduite d'adduction du gaz à la poche auxiliaire. Ces re- présentations sont purement schématiques. Immédiatement avant le traitement proprement dit, on ouvre le robinet 7 : l'azote, neutre vis à vis du magnésium, pénètre dans la poche auxiliair- et chasse l'air qui y était contenu.
Celui-ci s'échappe par les perforations du fond de la poche, et à travers le canal de l'entonnoir; on commence alors le traitement en laissant écou- ler la fonte par la goulotte 1'; pendant toute la durée du traitement, on maintient le courant d'azote et cela aveo un débit suffisant pour créer une certaine supression dans la poche, empêchant des rentrées d'air par les ouvertures du fond de la poche.
Il est évident qu'en opérant ainsi on crée à l'inté- rieur de la poche auxiliaire une atmosphère très peu oxydante, puisque l'apport d'oxygène se réduit sensiblement à celui qui provient des rentrées d'air entraîné par l'écoulement de fonte dans l'entonnoir 2. Un, régime d'écoulement convenable peut
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d'ailleurs éviter entièrement ces rentrées d'air. La perte de l'élément oxydable contenu dans les morceaux d'alliage 8, c'est à dire ici de magnésium, sera diminuée d'une manière appréciable. En conséquence, le rendement d'incorporation de magnésium est augmenté et le prix de revient de l'opération est diminué puisque le même effet peut être obtenu avec une quantité plus faible de l'élément à incorporer.
Dans d'autres formes de réalisation de l'invention, le gaz est introduit sous pression plus forte et la disposi- tion du tube d'adduction permet un barbotage de ce gaz dans la masse fluide contenue dans la poche, ce qui contribue au bras- sage de cette mase. Il est évident que le fait de réaliser un contact plus ou moins intime du gaz avec la masse fluide ne sort pas du cadre de l'invention. Il est évident aussi que si l'étanchéité de la poche auxiliaire n'est pas parfaite en certains endroits, le gaz en surpression dans l'intérieur de la poche peut s'écouler dans l'atmophère avec un débit dont on est entièrement maître. C'est ainsi qu'on peut, si on le trouve avantageux, par exemple par mesure de sécurité, suppri- mer le luttage 4 et laisser intentionnellement libre un pas- sage annulaire pour l'écoulement d'une partie de la phase ga- zeuse.
La surpression intérieure empêchera toute rentrée d'air dans la poche.
L'entonnoir peut être partie intégrante de la poche auxiliaire, et il est possible, sans sortir du cadre de l'in- vention, de prévoir d'autres ouvertures dans la poche, soit pour introduire, dans un processus plus ou moins ininterrompu, des quantités variables de matière à incorporer sans pour cela cesser l'introduction de gaz, soit pour y organiser des soupa- pes de sûreté, ou encore pour y introduire d'autres gaz dont certains peuvent même exercer une action chimique sur les matières contenus dans la poche auxiliaire.
Toutes ces dispositions et d'autres encore peuvent être adoptées sans s'écarter de l'esprit de l'in vention.
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"PROCESS FOR THE TREATMENT OF MELTED METAL"
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The present invention relates to a process for treating molten metal, to an apparatus for carrying out this process and to the products obtained by the application of this process, which constitutes an improvement to a general process of this type described in the application. Belgian Patent No. 382,408 filed by the applicant on September 14, 1949.
In the process forming the subject of the aforementioned patent application, the auxiliary ladle where the treatment of the molten metal takes place is not isolated from the ambient air. In the specific case where the aim of the treatment is the incorporation into the molten metal of highly oxidizable elements such as magnesium, lithium and / or others, as occurs in the manufacture of so-called "nodular" cast irons, it is It is recognized that losses of filler metals occur due to the combustion in the air of a part of these. This circumstance made it extremely difficult to incorporate these metals at a rate suitable for smelting, and the failures of early experimenters were often due to this cause.
In the case where one employs, not pure metals, but alloys thereof, the oxidation of the light metal also takes place, and a poor efficiency of the operation results.
The process described in application No. 382.408 overcomes these drawbacks to a large extent. However, its application being in the open air, some oxidation of the filler metals remains inevitable, and the auxiliary pocket being wide open at its upper part, a part of the oxidation products formed escape into the air. ambient and a certain proportion of filler metals is therefore lost.
It has long been known to carry out certain reactions in a neutral atmosphere, so as to avoid untimely oxidation (or other reactions). However, in the present problem, it would be uneconomical and for that matter
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difficult to operate in a completely closed environment.
The process forming the subject of the present improvement avoids these drawbacks in that, while pouring the molten metal into an auxiliary pocket with a perforated wall in which there are pieces of at least one body containing the material to be incorporated into the molten metal , under conditions such that the molten metal entrains particles thereof by erosion, melting and / or dissolution, and then passes through said perforated wall, at least one gas is introduced into the auxiliary pocket which is not susceptible, under the conditions of carrying out the process, to react chemically with the material to be incorporated into the molten metal.
According to a feature of the present invention, the pressure of the gas phase in the pocket is maintained at a value greater than that of atmospheric pressure, by continuously introducing into this pocket at least one pressurized gas which is not susceptible to pressure. , under the conditions for carrying out the process, to react chemically with the material to be incorporated into the molten metal.
In general, in the present application, a gas satisfying these conditions will be designated by the expression "neutral gas".
According to a non-exclusive method of application of the present invention, the gas introduced into the mass of the materials in contact contained in the pocket is blown, so as to produce a stirring of these materials in contact.
According to another, non-exclusive mode of application of the present invention, during the continuous introduction into the auxiliary pocket of at least one neutral gas, this pocket is introduced in successive fractions or of body continuously, pieces / containing the material to be incorporated into the molten metal.
Other features of the process according to the invention and of the apparatus designed for its application will emerge.
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of the subsequent description, given by way of illustration and not by way of limitation, of an embodiment of said method and of an apparatus intended for this embodiment, with reference to the drawing appended to this memory.
In this drawing, which represents an installation for the modulation of cast iron by incorporation into the magnesium cast iron, the melting apparatus in which the cast iron is stored is designated by 1; is a discharge chute, 2 a funnel coated with refractory material and having a channel 2 '; 3 designates the auxiliary pocket, the bottom of which is perforated and which contains, at 8, pieces of material to be incorporated into the metal, in this case made of a magnesium alloy.
The treated cast iron then flows into the pocket 9. A refractory lute 4 prevents the gases contained in the pocket 3 from escaping into the atmosphere. The term 5 denotes a tank containing the pressurized neutral gas, which here is nitrogen, 7 denotes the valve which regulates the flow rate thereof, and 6 the pipe for supplying gas to the auxiliary ladle. These representations are purely schematic. Immediately before the actual treatment, the valve 7 is opened: the nitrogen, neutral with respect to the magnesium, enters the auxiliary pocket and expels the air which was contained therein.
This escapes through the perforations at the bottom of the pocket, and through the channel of the funnel; the treatment is then started by allowing the cast iron to flow through the chute 1 '; throughout the treatment, the stream of nitrogen is maintained and this has a sufficient flow rate to create a certain pressure in the bag, preventing air from entering through the openings in the bottom of the bag.
It is obvious that by operating in this way, a very little oxidizing atmosphere is created inside the auxiliary pocket, since the supply of oxygen is substantially reduced to that which comes from the inflows of air entrained by the flow. of melt in funnel 2. A suitable flow regime can
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moreover entirely avoid these inflows of air. The loss of the oxidizable element contained in the pieces of alloy 8, that is to say here of magnesium, will be appreciably reduced. As a result, the magnesium incorporation efficiency is increased and the cost of the operation is reduced since the same effect can be obtained with a smaller amount of the element to be incorporated.
In other embodiments of the invention, the gas is introduced under higher pressure and the arrangement of the adduction tube allows this gas to bubble into the fluid mass contained in the pocket, which contributes to the arm. - wise of this mase. It is obvious that the fact of making a more or less intimate contact of the gas with the fluid mass does not depart from the scope of the invention. It is also obvious that if the sealing of the auxiliary pocket is not perfect in certain places, the gas at overpressure in the interior of the pocket can flow into the atmosphere with a flow rate over which one is entirely in control. Thus, if it is found to be advantageous, for example as a safety measure, it is possible to eliminate the control 4 and intentionally leave an annular passage free for the flow of part of the gas phase. zeuse.
The internal overpressure will prevent any air from entering the pocket.
The funnel can be an integral part of the auxiliary pocket, and it is possible, without departing from the scope of the invention, to provide other openings in the pocket, either to introduce, in a more or less uninterrupted process, variable quantities of material to be incorporated without stopping the introduction of gas, either to organize safety valves, or to introduce other gases, some of which can even exert a chemical action on the materials contained in the auxiliary pocket.
All of these provisions and others can be adopted without departing from the spirit of the invention.