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PERFE6TIONNEIENTS <à<UNE.COMPOS ITION .DE STINEE <à.EIRE .àJOUTEE AU FER'OU A L'ACIER..
La présente invention a pour objet un composé nouveau pour régler et améliorer les propriétés physiques de la fonte et pour d'autres utilisations telles que le traitement de l'acier en fusion.
La fonte est un termegénéral¯ qui comprend les fontes grises. ,les fontes blanches, les fontes trempées et les fontes mal- léableso Les propriétés de ces métaux dépendent en partie de facteurs chimi- ques (principalement des pourcentages de carbone et de silicium) et en-par- tie de facteurs physiques, les uns et les autres dépendant de conditions se rapportant aux procédés de fabrication.
Il en est ainsi parce que la fonte est essentiellement le produit issu d'un traitement et on observe l'influence des détails du procédé dans les qualités du produit, L'introduction d'alliages est utilisée pour modifier les propriétés d'un certain nombre de fontes; cer- tains moulages de fonte soit alliés, soit non alliés sont également soumis à des traitements thermiques pour obtenir les résultats que l'on recherche dans les moulages destinés à des utilisations déterminées. La structure phy- sique (c'est-à-dire la nature et la répartition des microconstituants) et par suite les propriétés du métal sont influencées non seulement par ces di- vers facteurs mais aussi par le réglage de la température maximum atteinte par la fonte en fusion et l'allure du refroidissement à la fois pendant et après la solidification.
La fonte est quelque fois considérée comme une matière ne con- venant pas à la construction en raison de sa faible résistance et de-,son man- que de ductilité quand on la compare à l'acier et à certains autres alliages utilisés dans la technique. Quand on les compare, la fonte est généralement décrite comme étant essentiellement fragile;, particulièrement quand elle est brute de fonderie; cette fragilité peut être réduite seulement, dans de fai- bles limites par un traitement par la chaleur, excepté lorsqu'il s'agit de traitements longs et coûteux que l'on applique aux fontes dans la série des fontes malléables.
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La fonte la plus généralement utilisée industriellement dans la construction est toutefois la fonte grise, mais ce terme s'applique effecti- vement à une longue série de composés dont les propriétés correspondantes va- rient dans de larges limites. La composition de la fonte grise se tient géné- ralement entre 0,5 et 2,75 % de silicium et 2,70 à 3,60 % de-carbone-total.
Dans l'étendue de cette composition, la résistance à la traction peut varier de 10 kgs. 5 à 42 kgs, 2 par millimètre carré et quelquefois être plus éle- vee.
Quoiqu'une partie du carbone de la fonte grise puisse être-sous forme combinée, comme le carbure de fer, la plus grande proportion se trouve sous une forme élémentaire telle que le graphite. Les teneurs relatives de carbone libre et de carbone combiné; aussi bien que la forme, la dimension et la distribution de ces éléments dépendent de la composition chimique fi- nale de la fonte et des influences précitées à savoir la température maximum à l'état liquide, l'allure du refroidissement pendant et après la solidifi- cation et la nature des traitements par la chaleur éventuellement appliqués à un moulage solidifié
Les constituants qui peuvent intervenir dans la production de' la fonte peuvent augmenter ou diminuer ses propriétés telles que la résistan- ce, la ténacité et la ductilité On maintient généralement la teneur en sou- fre,
par exemple, aussi basse que possible, car quoiqu'il augmente la résis- tance de la fonte jusqu'à un certain point, il réduit notablement la ducti- lité. L'ajustement de la teneur ensoufre dépend toutefois des matières premiè- res et du procédé et souvent ne peut pas être maintenu à des valeurs très bas- ses parce que l'on ne peut se procurer que des matières premières riches en soufre, le coût de l'affinage au four électrique étant prohibitif et le trai- tement chimique pouvant ne pas convenir ou n'être pas suffisamment régulier.
Le phosphore quelquefois augmente la résistance de la fonte, mais à des te- neurs élevées la rend tout-à-fait fragile.
Certains éléments généralement considérés comme des produits in- tervenant dans les alliages ont été ajoutés pour régler la structure et les propriétés de la fonteo En certains cas, l'addition de tels alliages a pour effet d'améliorer une propriété au détriment d'une autre; par exemple la ré- sistance peut être améliorée mais la ténacité de la fonte peut être réduite, à moins que l'on utilise certaine forme appropriée de traitement par la cha- leur pour conserver la ténacité. En d'autres cas, l'augmentation de la ré- sistance s'accompagne d'une réduction dans la facilité d'usinage de la fon- te ; dans certains de ces cas, un traitement par la chaleur tel que le recuit, peut rétablir la facilité d'usinage.
On sait qu'une addition de magnésium à de la fonte qui autrement coulerait sous forme de fonte grise ou sous une forme approchante contri- bue à donner à cette fonte une forte résistance et une certaine ductilité.
On a reconnu dans certains cas que la ductilité pouvait être augmentée par un traitement de recuit avec une réduction relativement faible de cette ré- sistance maxima.
Toutefois, de sérieuses difficultés ont accompagné des tentati- ves pour rendre pratiquement l'utilisation du magnésium telle qu'elle procu- re avec certitude la reproduction successive, dans des opérations continues de fabrication, d'articles en fonte de haute résistance et de haute résistan- ce et de ductilité satisfaisante. Le point d'ébullition du magnésium étant très inférieur à la fois aux températures de fusion des métaux avec lesquels on le combine de préférence pour fabriquer dés produits d'addition et infé- rieur aux températures auxquelles on coule ou on verse la fonte, il s'en- suite une très grande difficulté pour réaliser sûrement la récupération to- tale du magnésium en provenance des matières premières dans la fonte termi- née.
Le point d'ébullition du magnésium est voisin de 1110 C, ce qui a pour effet de très fortes pertes dues à la vaporisation du magnésium quand on l'ajoute à du cuivre fondu et à du nickel fondu pour réaliser des pro- duits d'addition tels qu'ils comprennent 20 % de magnésium et 80 % de cui-
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vre et 20 % de magnésium et 80 % de nickel. Une autre difficulté apparaît quand on essaie d'introduire du fer dans ces composés. Le fer est un métal de support très intéressant lorsque l'on doit introduire du magnésium dans des alliages de fer tels que la fonte grise ou l'acier. Toutefois l'intro- duction du fer dans les alliages à base de cuivre ou de nickel précités a pour seul effet d'augmenter les pertes déjà élevées en magnésium pendant la fabrication.
Etant donné que la température d'écoulement de la fonte à par- tir du cubilot est normalement de l'ordre de 1260 à 1537 C, il est évident que des pertes supplémentaires se produiront par vaporisation au moment où l'on ajoute des alliages de magnésium à la fonte. Lorsque l'on ajoute du magnésium métallique pur à la fonte à de telles températures de coulée;,, sa volatilisation peut prendre un caractère explosif. La vaporisation du ma- gnésium se poursuit aussi longtemps que la fonte reste en fusion et le facteur temps combiné avec la violente réaction initiale a pour effet des pertes variables et des variations de propriétés échappant au contrôle in- dustriel normal.
L'utilisation de tels produits alliés d'addition tels que les composés précités formés de 20 % de magnésium et 80 % de cuivre et de 20 % de magnésium et de 80 % de nickel ne résoud pas ces difficultés de manière satisfaisante. Par exemple si la fonte à laquelle on ajoute de tels alliages se trouve à une température située dans la partie élevée de l'é- chelle de température ci-dessus, il se produira une violente réaction avec des pertes élevées de magnésium par volatilisation ainsi qu'une perte de métal et le risque pour les travailleurs de recevoir des projections de fonte en fusion. Si, par contre,la température de la fonte est basse il peut survenir une dissolution incomplète, ayant pour effet des segrégations et des variations à la fois de structure et de propriétés dans toute la mas- se du produit.
La demanderesse a découvert, au cours de recherches étendues orientées pour l'élaboration d'un procédé donnant satisfaction en vue de la production de fonte contenant du magnésium et présentant des proprié- tés susceptibles d'être prévues à l'avance et d'être reproduites, que par un procédé comprenant la fabrication et l'utilisation de certains composés de préférence sous forme d'alliage, de magnésium, de silicium et de plomb, avec ou sans fer ou fer et manganèse, on apporte une solution inattendue à ces problèmes. En premier lieu la présente invention a pour objet un pro- cédé grâce auquel où l'on met le magnésium sous une forme convenant au traitement de la fonte avec une récupération complète accrue de magnésium en provenant des matières premières dans la fonte terminée.
Plus particulièrement la présente invention a pour objet une certaine combinaison précise des proportions de magnésium, de silice et de plomb, avec ou sans fer ou fer et magnanèse, qui augmente sensiblement la récupération du magnésium dans la fabrication du produit d'addition aus- si bien que pendant l'addition de ce produit à la fonte en fusion. La com- binaison de ces effets apporte une économie remarquable. Il est encore tou- tefois plus remarquable que lorsqu'on utilise des composés dans les limi- tes de la présente invention on peut obtenir les améliorations désirées dans la fonte finie plus rapidement et avec une plus grande régularité.
Quoique l'on ait pu obtenir fréquemment de la fonte dans laquelle la tota- lité du carbone était sensiblement sous forme de granules ou sphéroïdes on a éprouvé de la difficulté pour obtenir des moulages de structure par- faite dans des conditions de production comportant une grande variété d'u- sines, de matériels de fusion, de matières premières et autres particula- rités de fonderie. On peut s'approcher de beaucoup plus près de la per- fection quand on utilise des alliages conformes à l'invention.
Les compositions qui ont donné les avantages précités contien- nent environ 5 à 30 % de magnésium, environ 15 à 40 % de silicium et en- viron 20 à 70 % de plomb. Cette composition peut également contenir du fer ou du fer et du manganèse. Le ferne doit pas dépasser 28 % et le manganèse ne doit pas dépasser 12 %. Les impuretés habituelles et les éléments moins importants tels que le carbone, le soufre., le phosphore, etc.. peuvent
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exister en quantité n'excédant pas un total d'environ 4 %.
Le nickel ne fait pas partie de ces éléments secondaires; il se trouve de nos jours dans quelques fontes en gueuse et dans la plupart des riblons de fonte et d'acier et par suite peut exister dans ces alliages en quantité pouvant s'é- lever à environ 2 % et ne nuit pas à l'action des alliages. Dans les compo- sitions conformes à la présente invention l'aluminium est un élément nuisi- ble. Il doit être maintenu au-dessous de 1 % et de préférence au-dessous de 0,6 %.
La quantité d'alliage ajoutée à la fonte en fusion destinée à être coulée sous forme de moulage en fonte grise varie avec la nature de la fonte (telle qu'elle dépend des matières premières utilisées et des condi- tions de fabrication pendant la fusion), avec la température maximum attein- te par la fonte en fusion, la température à laquelle on effectue 1-'addition, la teneur en soufre de la fonte et peut être d'autres facteurso En général l'addition est voisine de 0,12 à 0,20 % du magnésium contenu., plus une quan- tité de magnésium égale à une fois et demie la teneur en soufre de la fonte.
Ceci n'est pas une quantité absolue mais une quantité qui varie selon la composition exacte de l'alliage que l'on utilise, aussi bien que selon les divers facteurs agissant sur le caractère de la fonte en fusion, comme on l'a précisé ci-dessus, et selon le procédé d'addition de l'alliage à la fon- te en fusion. On aura toutefois intérêt, pour commencer, à effectuer la mi- se au point du procédé dans une fonderie déterminée possédant une expérien- ce particulière de la fusion de sorte qu'il suffise d'un nombre limité d'es- sais dans lesquels on fera varier l'addition en plus ou en moins, pour fi- xer rapidement l'addition optimum nécessaire.
En général la quantité d'al- liages ajoutée doit être telle qu'il reste dans la fonte solidifiée une te- neur totale en magnésium de 0,04 à 0910 %, de préférence de 0,05 à 0,08 %.
Ces produits d'addition sous forme d'alliages présentent en ou- tre l'avantage d'une augmentation de la récupération du magnésium à la fois pendant la fabrication et pendant l'utilisation dans le traitement de la fon- te grise. Des alliages dont la composition se trouve dans ces limites ont la propriété particulière de se dissoudre suffisamment facilement dans la fon- te pour qu'on puisse effectivement les utiliser aux températures de coulée habituellement très basses, qui caractérisent la pratique d'une fonderie in- dustrielle moderne. Par ailleurs, la dissolution est suffisamment lente pour que l'alliage et ses composés soient uniformément répartis dans la masse en fusion et le magnésium ne sera pas éliminé si rapidement qu'il ne puisse exercer son influence sur la masse toute entière de la fonte.
En dehors des précautions qu'il convient de prendre pour se protéger contre les vapeurs de plomb susceptibles de se dégager pendant le traitement de la fonte, il n'est besoin ni de précautions supplémentaires ni de modifications à la pra- tique courante antérieure; il suffit d'ajouter l'alliage à la fonte qui serait autrement coulée sous forme de fonte grise et présenterait.une résis- tance basse ou réduite.
On n'a pas éclairci la ou les raisons pour lesquelles ces alliages fondus dans des conditions précises telles qu'ils puissent être utilisés avec plein effet tout le long d'une échelle de températures de cou- lée aussi étendue mais toujours fondue suffisamment lentement pour que tous les composants et particulièrement le magnésium se répartissent uniformé- ment dans toute la fonte, mais les observations ont été suffisamment nombreu- ses pour être concluantes.
En améliorant les propriétés mécaniques de la fonte les alliages conformes à la présente invention régularisent la microstructure de la fon- te grise de telle sorte qu'il se produit du graphite en forme de nodules en quantité importante allant généralement jusqu'à la transformation complète du carbone sous cette forme.
Les procédés d'échantillonnage et d'analyse couramment utilisée montrent qu'après l'addition des alliages conformes à la présente invention la teneur en carbone et la teneur en soufre des fontes non traitées ont été réduites par le traitement. La réduction de la teneur en soufre est sans doute due à la combinaison de magnésium avec au moins une partie du soufre et son élimination sous forme de scorie ou d'un constituant entrant dans la
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composition de la scorie.
La raison de la modification de la teneur en car- bone n'est pas aussi évidente et il se peut que la modification soit appa- rente plutôt que réelle en raison de la différence dans la forme et la dis- tribution du carbone'. ce qui entraîne la nécessité de réaliser des procédés d'échantillonnage et d'analyse différents de ceux utilisés habituellemento
On n'a pas jusqu'ici imaginé ni découvert des procédés donnant entière sa- tisfactiono
Il a été jusqu'ici absolument nécessaire dans la production de la fonte, dont tout ou presque tout le carbone se présente sous la forme de granules ou sphéroides, d'y ajouter après l'addition de l'alliage de magné- sium une seconde addition riche en silicium tel que du ferro-silicium dont la quantité est importante dans la plupart des cas.
Quand on utilise les al- liages conformes à la présente invention, cette addition finale de ferro- silicium n'est pas nécessaire et l'on peut s'en passer dans la plupart des cas. La quantité de silicium représentée par l'addition des alliages con- formes à la présente invention est très inférieure à celle qu'il y aurait lieu d'ajouter conformément aux procédés antérieurs de la technique après l'incorporation de l'alliage de magnésium.
Mais dans ces cas, où l'on effec- tue une addition finale d'un alliage riche en siliciumg la teneur totale en silicium représentée par cette addition plus la teneur en silicium ajoutée par le moyen de l'alliage magnésium-silicium-plomb est nettement inférieure à la teneur en silicium ajoutée au titre d'une dernière addition de ferro- silicium conformément aux procédés antérieurement en usage dans la techni- que.
Lorsque l'on utilise effectivement la dernière addition de ferro-sili- cium en liaison avec les alliages conformes à la présente invention, la te- neur maximum de ferrite dans la microstructure peut être obtenue avec une addition minimum de silicium., ne laissant tout au plus qu'une très petite quantité de structure perlitique dans la masse des constituants et il en résulte un avantage au point de vue de la facilité d'usinage et de la ré- duction de l'usure des outils utilisés pour l'usinage. La production d'une fonte présentant un minimum de perlite a également pour effet une ductili- té maximum du composé de fonteo
Quoique des résultats franchement satisfaisants puissent être obtenus dans certains cas dans le traitement de la fonte avec' des composés compris dans les limites précitées,
se présentant non sous forme d'alliage mais sous forme de mélanges mécaniques, on obtient de bien meilleurs ré- sultats en utilisant ces compositions sous forme d'alliage.
On a également ajouté des alliages conformes à la présente in- vention à de l'acier fondu pour abaisser la teneur en soufre de l'acier.
Par exemple:, l'utilisation de ces alliages a provoqué un abaissement de la teneur en soufre de certains aciers depuis environ 0,03 % jusqu'à environ
0,02 %.
Il est bien entendu que l'on peut apporter diverses modifica- tions aux exemples de mise en oeuvre donnés ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
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PERFE6TIONNEIENTS <TO <A COMPOS ITION .DE STINEE <to.EIRE .ADDED TO THE FER'OR TO STEEL ..
The present invention relates to a novel compound for regulating and improving the physical properties of cast iron and for other uses such as the treatment of molten steel.
Cast iron is a general term that includes gray cast iron. , white cast irons, hardened irons and cast irons o The properties of these metals depend partly on chemical factors (mainly the percentages of carbon and silicon) and partly on physical factors, some and the others depend on conditions relating to the manufacturing processes.
This is so because cast iron is essentially the product of processing and the influence of process details in the qualities of the product is observed, The introduction of alloys is used to modify the properties of a number of fonts; some castings of castings, either alloyed or unalloyed, are also subjected to heat treatments to obtain the results desired in castings intended for specific uses. The physical structure (that is to say the nature and distribution of the micro-constituents) and consequently the properties of the metal are influenced not only by these various factors but also by the setting of the maximum temperature reached by the molten iron and the rate of cooling both during and after solidification.
Cast iron is sometimes regarded as an unsuitable material for construction because of its low strength and lack of ductility when compared to steel and certain other alloys used in the art. . When compared, cast iron is generally described as being essentially brittle, particularly when it is as foundry; this brittleness can be reduced only, to a small extent, by heat treatment, except in the case of long and expensive treatments which are applied to cast irons in the malleable cast iron series.
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The most widely used industrial cast iron in construction, however, is gray cast iron, but this term effectively applies to a long series of compounds, the corresponding properties of which vary widely. The composition of gray iron generally lies between 0.5 and 2.75% silicon and 2.70 to 3.60% total-carbon.
Within the scope of this composition, the tensile strength can vary from 10 kgs. 5 to 42 kgs, 2 per square millimeter and sometimes be higher.
Although some of the carbon in gray cast iron may be in a combined form, like iron carbide, the greater proportion is in an elemental form such as graphite. The relative contents of free carbon and combined carbon; as well as the shape, size and distribution of these elements depend on the final chemical composition of the cast iron and on the aforementioned influences, namely the maximum temperature in the liquid state, the rate of cooling during and after solidification. - cation and the nature of the heat treatments possibly applied to a solidified molding
The constituents which may be involved in the production of iron may increase or decrease its properties such as strength, toughness and ductility. The sulfur content is generally maintained,
for example, as low as possible, because although it increases the strength of the cast iron to some extent, it significantly reduces the ductility. The adjustment of the sulfur content, however, depends on the raw materials and the process and often cannot be kept very low because only raw materials rich in sulfur can be obtained, the cost the refining in an electric furnace being prohibitive and the chemical treatment being able to be unsuitable or not to be sufficiently regular.
Phosphorus sometimes increases the strength of the iron, but at high contents it makes it quite brittle.
Certain elements generally regarded as products intervening in the alloys were added to regulate the structure and the properties of the fonteo In some cases, the addition of such alloys has the effect of improving one property to the detriment of another ; for example strength can be improved but the toughness of the cast iron can be reduced, unless some suitable form of heat treatment is used to maintain toughness. In other cases, the increase in strength is accompanied by a reduction in the ease of machining of the cast iron; in some of these cases heat treatment such as annealing can restore ease of machining.
It is known that the addition of magnesium to cast iron which would otherwise flow as gray iron or in some similar form helps to give that iron high strength and ductility.
It has been recognized in some instances that ductility could be increased by an annealing treatment with a relatively small reduction in this maximum strength.
However, serious difficulties have accompanied attempts to make the use of magnesium practically so as to provide with certainty the successive reproduction, in continuous manufacturing operations, of high strength and high strength cast iron articles. satisfactory strength and ductility. Since the boiling point of magnesium is much lower both than the melting temperatures of the metals with which it is preferably combined to make adducts and lower than the temperatures at which it is poured or poured, it s It is therefore very difficult to achieve the complete recovery of the magnesium from the raw materials reliably in the finished pig iron.
The boiling point of magnesium is close to 1110 C, which has the effect of very high losses due to the vaporization of the magnesium when it is added to molten copper and molten nickel to produce carbonate products. addition such that they include 20% magnesium and 80% copper
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glass and 20% magnesium and 80% nickel. Another difficulty arises when trying to introduce iron into these compounds. Iron is a very interesting support metal when magnesium has to be introduced into iron alloys such as gray cast iron or steel. However, the introduction of iron into the aforementioned copper- or nickel-based alloys has the sole effect of increasing the already high losses of magnesium during manufacture.
Since the flow temperature of the pig iron from the cupola is normally in the range of 1260-1537 ° C, it is evident that further losses will occur through vaporization when adding alloys of magnesium to cast iron. When pure metallic magnesium is added to the cast iron at such casting temperatures, its volatilization can take on an explosive character. The vaporization of magnesium continues as long as the iron remains molten, and the time factor combined with the initial violent reaction results in varying losses and variations in properties beyond normal industrial control.
The use of such alloy adducts such as the above compounds formed from 20% magnesium and 80% copper and 20% magnesium and 80% nickel does not satisfactorily solve these difficulties. For example, if the cast iron to which such alloys are added is at a temperature in the high part of the above temperature scale, a violent reaction will occur with high losses of magnesium by volatilization as well as 'loss of metal and the risk for workers of receiving molten iron splashes. If, on the other hand, the temperature of the melt is low incomplete dissolution may occur, resulting in segregations and variations in both structure and properties throughout the mass of the product.
The Applicant has discovered, in the course of extensive research directed towards the development of a satisfactory process for the production of cast iron containing magnesium and exhibiting properties capable of being foreseen in advance and of being. reproduced, that by a process comprising the manufacture and use of certain compounds, preferably in the form of an alloy, of magnesium, of silicon and of lead, with or without iron or iron and manganese, an unexpected solution is provided to these problems . In the first place the object of the present invention is a process by which the magnesium is brought into a form suitable for processing pig iron with an increased complete recovery of magnesium from the raw materials in the finished pig iron.
More particularly the present invention relates to a certain precise combination of the proportions of magnesium, of silica and of lead, with or without iron or iron and maganese, which substantially increases the recovery of magnesium in the manufacture of the adduct as well. although during the addition of this product to the molten iron. The combination of these effects brings remarkable savings. It is still more remarkable, however, that when compounds are used within the limits of the present invention the desired improvements in the finished cast iron can be obtained more quickly and with greater consistency.
Although cast iron has been frequently obtained in which all of the carbon is substantially in the form of granules or spheroids, difficulty has been encountered in obtaining perfectly structured castings under high production conditions. variety of plants, smelting equipment, raw materials and other foundry specialties. Much closer to perfection can be approached when alloys according to the invention are used.
The compositions which have given the above advantages contain about 5 to 30% magnesium, about 15 to 40% silicon and about 20 to 70% lead. This composition can also contain iron or iron and manganese. The fern should not exceed 28% and the manganese should not exceed 12%. Common impurities and less important elements such as carbon, sulfur, phosphorus, etc. can
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exist in an amount not exceeding a total of about 4%.
Nickel is not one of these secondary elements; it is found nowadays in some pig iron and in most scrap and iron and therefore can exist in these alloys in an amount which may amount to about 2% and does not harm the action of alloys. In the compositions according to the present invention aluminum is a deleterious element. It should be kept below 1% and preferably below 0.6%.
The amount of alloy added to the molten iron intended to be cast as a gray iron casting varies with the nature of the cast iron (as it depends on the raw materials used and the manufacturing conditions during the melting) , with the maximum temperature reached by the molten iron, the temperature at which the addition is carried out, the sulfur content of the iron and possibly other factors. In general the addition is close to 0.12 to 0.20% of the magnesium contained, plus an amount of magnesium equal to one and a half times the sulfur content of the iron.
This is not an absolute quantity but an amount which varies according to the exact composition of the alloy which is used, as well as according to the various factors acting on the character of the molten iron, as has been specified. above, and according to the method of adding the alloy to the molten melt. However, to begin with, it will be advantageous to carry out the development of the process in a determined foundry having particular experience in melting so that a limited number of tests in which one suffices. will vary the addition more or less, to quickly set the optimum addition needed.
In general, the amount of alloys added should be such that a total magnesium content of 0.04 to 0910%, preferably 0.05 to 0.08%, remains in the solidified cast iron.
These alloying adducts have the further advantage of increasing the recovery of magnesium both during manufacture and during use in treating smelting. Alloys whose composition falls within these limits have the particular property of dissolving sufficiently easily in the melt that they can actually be used at the usually very low casting temperatures which characterize the practice of an internal foundry. modern industrial. Furthermore, the dissolution is slow enough so that the alloy and its compounds are evenly distributed in the molten mass and the magnesium will not be removed so quickly that it cannot exert its influence on the entire mass of the cast iron.
Apart from the precautions which should be taken to protect against the lead vapors which may be given off during the treatment of the pig iron, neither additional precautions nor modifications to the previous current practice are necessary; it suffices to add the alloy to the cast iron which would otherwise be cast as gray cast iron and have low or reduced strength.
It has not been clarified as to the reason (s) why these alloys melted under specific conditions such that they can be used to full effect throughout such a wide but still melted casting temperature scale. that all components and especially magnesium are distributed evenly throughout the cast iron, but the observations have been numerous enough to be conclusive.
By improving the mechanical properties of the cast iron, the alloys in accordance with the present invention regularize the microstructure of the gray melt such that graphite is produced in the form of nodules in large quantities, generally up to the complete transformation of the iron. carbon in this form.
The methods of sampling and analysis currently used show that after the addition of the alloys according to the present invention the carbon content and the sulfur content of the untreated cast irons have been reduced by the treatment. The reduction in the sulfur content is undoubtedly due to the combination of magnesium with at least part of the sulfur and its elimination in the form of slag or a constituent entering into the
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composition of the slag.
The reason for the change in carbon content is not so obvious and the change may be apparent rather than real due to the difference in the shape and distribution of the carbon. which entails the need to carry out sampling and analysis procedures different from those usually used o
So far we have neither imagined nor discovered any process giving full satisfaction.
It has hitherto been absolutely necessary in the production of cast iron, all or almost all of the carbon of which is in the form of granules or spheroids, to add thereto after the addition of the magnesium alloy a second addition rich in silicon such as ferro-silicon, the amount of which is large in most cases.
When using the alloys according to the present invention, this final addition of ferro-silicon is not necessary and can be dispensed with in most cases. The amount of silicon represented by the addition of the alloys according to the present invention is much less than that which would have to be added according to prior art methods after the incorporation of the magnesium alloy.
But in those cases where a final addition of a silicon-rich alloy is made, the total silicon content represented by this addition plus the silicon content added by means of the magnesium-silicon-lead alloy is significantly lower than the silicon content added as a final addition of ferro-silicon in accordance with methods previously in use in the art.
When effectively using the last addition of ferro-silicon in conjunction with the alloys according to the present invention, the maximum content of ferrite in the microstructure can be obtained with a minimum addition of silicon, leaving all behind. at most a very small amount of pearlite structure in the bulk of the components and this results in an advantage from the standpoint of ease of machining and reduction of wear of the tools used for machining. Producing a cast iron with minimal perlite also results in maximum ductility of the fonteo compound.
Although frankly satisfactory results may be obtained in certain cases in the treatment of cast iron with 'compounds included within the above-mentioned limits,
not being in the form of an alloy but in the form of mechanical mixtures, much better results are obtained using these compositions in the form of an alloy.
Alloys according to the present invention have also been added to molten steel to lower the sulfur content of the steel.
For example :, the use of these alloys has caused a decrease in the sulfur content of some steels from about 0.03% to about
0.02%.
It is understood that various modifications can be made to the examples of implementation given above without departing from the scope of the invention.
CLAIMS.