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La présente invention concerne la désulfuration, l'amélioration de la qualité et la nodulation de la fonte et en particulier des moyens de parvenir à ces buts comportant l'addition de magnésium métallique élé- mentaire à la fonte en fusion.
On a antérieurement découvert que l'on peut produire de la fonte grise d'une meilleure qualité ou fonte nodulaire, possédant des propriétés supérieures à celles de la fonte grise ordinaire, en traitant la fonte en fusion de manière que, quand on la coule, le graphite s'y trouve sous forme compacte plutôt-qu'en paillettes. Un tel traitement comporte l'introduc- tion de magnésium dans un bain de fonte en fusion d'une composition telle que, si on le coulait normalement sans autre traitement, on obtiendrait, sous forme brute de coulée, une fonte grise ordinaire.
Avant que ce traite- ment au magnésium produise effectivement ce compactage du graphite, de fa- çon partielle (amélioration de la qualité) ou complète (nodulation de ma- nière que la fonte ne contienne sensiblement que du graphite sphéroïdal) il est ordinairement nécessaire d'éliminer le soufre d'une manière quelcon- que Il est d'une grande importance que l'ensemble du procédé soit réalisé de telle manière qu'on perde le moins de temps, et le moins de chaleur pos- sible et que le coût des agents de traitement soit le plus bas possible.
Le magnésium constitue un agent bien connu de nodulation ou compactageo Toutefois, les problèmes que pose l'addition du métal lui-même à la fonte en fusion sont tels que les brevets publiés sur ce sujet décla- rent qu'il est impossible d'ajouter du magnésium métallique à la fonte en fusion sans qu'il se produise une violente réaction avec perte complète du magnésium. Les difficultés ainsi rencontrées sont dues principalement au passage rapide du magnésium à l'état gazeux aux températures mises en jeu.
Le phénomène s'apparente à la chute de gouttes d'eau dans de la graisse bouillante. Un. autre facteur est la réaction du magnésium avec l'oxygène, qui se traduit par un "feu d'artifice".
La présente invention a pour objet un procédé perfectionné, ra- pide et économique de traitement de la fonte par injection, permettant d'in- troduire du magnésium élémentaire dans de la fonte en fusion, en vue d'assu- rer sa désulfuration et sa nodulation et d'en améliorer la qualité.
L'in- vention a également pour objet un agent de traitement destiné à la mise en oeuvre de ce prooédéo
Le procédé conforme à l'invention, dans lequel on part d'un bain de fonte qui, l'état brut de coulée, contiendrait du graphite sous for- me caractéristique de paillettes, est caractérisé en ce que l'on introduit dans le bain de fonte, au dessous de sa surface, un courant d'un gaz inerte tenant en suspension du carbure de calcium finement divisé et des particules de magnésium métallique, les particules de magnésium constituant 5 à 15 % du mélange et étant d'une finesse suffisante pour passer au tamis à mailles de 840 microns mais être retenues en presque totalité au tamis à mailles de
150 microns,
les particules de carbure de calcium étant d'une finesse suf- fisante pour passer au tamis à mailles de 840 microns, après quoi on coule le métal ainsi traitéDe préférence, le oarbure de calcium doit être rete- nu en majeure partie (90 % au moins) par le tamis à mailles de 75 microns,
25 % au moins étant retenus par le tamis à mailles de 150 microns. On ob- tient ainsi, après coulée, une fonte contenant du graphite sous forme com- pacte.
La densité du courant injecté doit de préférence être d'environ
15 à 125 litres de gaz par kilogramme d'agent de traitement constitué par le mélange de magnésium et de carbure de calcium. Bien entendu le gaz doit être maintenu sous une pression suffisante pour compenser la pression exer- @ par la fonte en fusion et ainsi empêcher l'entrée du métal dans le pas-
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sage par lequel on injecte le mélangeLe débit de mélange injecté peut varier entre environ 2,5 et 15 kg par tonne de fonte et par minute suivant la dimension de la. poche dans laquelle a lieu le traitement ou la quantité de'fonte et le type d'appareil d'injection. L'injection complète doit être effectuée de manière qu'elle ne demande pas plus de dix minutes environ.
La coulée doit être faite rapidement, c'est-à-dire qu'on doit la commencer dix minutes environ après l'injection.
Une désulfuration étant nécessaire dans la plupart des cas, il est nettement préférable d'injecter d'abord du carbure de calcium finement divisera l'aide d'un tube à injection de manière à réduire le taux de soufre à au plus 0,03 % et à de préférence moins que cela, par exemple 0,01 % environ, puis d'injecter le mélange de carbure et de magnésium immédiatement après, par le même tube d'injection,, Dans la plupart des cas, il est également préférable d'introduire, dans la fonte traitée, après traitement du ferrosilicium à 75 % de silicium ou un agent d'addition analogue.
La quantité de magnésium injectée peut varier entre environ 250 et 6.000 g et, de préférence, entre 500 et 30000 g par tonne de fonte, selon les cas. On utilise plus de magnésium si on ne désire pas désulfurer d'abord à 0,03 % de soufre par traitement au moyen de carbure de calcium ou si on doit effectuer une coulée importante. Si on procède à une désulfuration. préalable, on injecte moins de magnésium.
En outre la quantité de magnésium varie suivant qu'on désire obtenir une simple amélioration de la quantité de la fonte, ou de la fonte nodulée. Pour que l'injection s'effectue sans difficulté et avec sécurité, les proportions de magnésium et de carbure de calcium doivent être telles que le magnésium constitue moins de 15% du mé- lange totalPour que le traitement soit efficace, il est nécessaire que le magnésium constitue au moins 5 % du mélange. On considère également comme essentiel que la dimension particulaire du magnésium soit inférieure à 840 microns environ mais supérieure à 75 microns. La. densité apparente de la poudre de magnésium doit être de préférence d'environ 0,7.
Dans les essais effectués, on n'a que légèrement tapoté le récipient gradué pour élimi- ner les vides.
La fonte améliorée par la présente invention est une fonte dont la composition initiale est celle de la fonte grise, c'est-à-dire qui, en l'absence de traitement, donnerait une fonte présentant une résistance à la traction et du graphite pailleté, caractéristiques de la fonte grisea La température du bain de fonte doit être inférieure à 1510 C au moment de l'in jeotion. Il est à noter que le produit obtenu conformément à la présente invention contient normalement du magnésium retenu en quantité qui, par ellemême, serait insuffisante pour produire le type de produit obtenu. Le fait qu'il suffit d'une moindre quantité de magnésium retenu pour obtenir une structure donnée est dû à l'action du carbure.
Pour effectuer l'injection de l'agent de traitement, on peut utiliser l'un des appareils quelconques connus permettant de débiter un courant de gaz et de solides d'une densité telle qu'il y ait environ 15 à 125 litres de gaz par kilogramme de solides, par exemple le dispositif d'alimentation à vis décrit dans le brevet des Etats Unis n 2.577.764, ou un dispositif d'injection par fluidification Le gaz inerte préféré utilisé pour l'injection des agents de traitement selon l'invention et du carbure de calcium est l'azote sec. On peut utiliser d'autres gaz tels que l'hélium, l'argon et l'anhydride carbonique. L'expression de gaz inerte désigne ici un gaz ne réagissant pas avec le magnésium ou la fonte dans les conditions décrites.
On prépare l'agent de traitement conforme à l'invention en mé- langeant intimement, par un moyen quelconque, 10 à 17 parties de carbure de calcium finement divisé avec 1 à 2 parties de magnésium en poudre, de maniè- re que le magnésium constitue moins de 15% du mélange. Le carbure de cal-
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cium peut être un produit de qualité marchande, totalement exempt d'impure- tés, tel qu'on l'obtient aux fours électriques à arc à l'aide d'oxyde de calcium et de coke de haute qualité. Ainsi qu'il a été indiqué, le carbure de calcium doit être d'une dimension telle qu'il passe en totalité au tamis à mailles de 840 microns et qu'il n'en passe'pas plus de 25 % au tamis à mailles de 150 microns.
Le magnésium en poudre est sous la forme de très petites particules de forme irrégulière. Au microscope, ces particules présentent des bords irréguliers, souvent enroulés. Comme il a été précisé, ces particules de magnésium doivent être d'une dimension telle qu'elles pas- sent au tamis à mailles de 840 microns et qu'il en reste 90 % au tamis à mailles de 150 microns. Une composition particulaire type de magnésium est de 100% de moins de 840 microns, 86,7 % de moins de 300 microns, 42 % de moins de 230 microns et 6,8 % de moins de 150 microns. Normalement, les par- ticules de carbure de calcium s'échelonnent également en dimensions, la ma- jeure partie de ces particules étant plus fines que celles de magnésium.
Les quantités des composants de l'agent de traitement à utiliser par tonne de fonte grise sont approximativement de 5 à 40 kg pour le carbure de calcium et de 0,250 à 6 kg pour le magnésium. En tout cas, la quantité de magnésium ne doit pas dépasser 15 % du total.
Dans les essais initiaux effectués à l'aide de petites particu- les de magnésium, il est apparu comme essentiel d'éviter le bouchage du tube d'injection indépendamment des considérations relatives à la quantité de magnésium injecté ou à l'efficacité de l'injection. Le respect des proportions et des dimensions l'articulaires indiquées permet en principe d'éviter le bouchage des tubes d'injection de divers diamètres.
Ainsi, les caractéristiques en cause résolvent à la fois le problème de l'introduction des particules de magnésium par un tube d'injection en carbone chauffé au rouge au dessous de la surface de la fonte en fusion et le problème sérieux que représente la possibilité d'une réaction violente quand une certaine quantité de magnésium entre en contact avec la fonte en fusion à une température supérieure à la température de vaporisation du magnésium. Ce dernier problème met en cause le risque résultant d'un changement d'état, c'est-à-dire du passage brusque d'un solide à l'état gazeux, le volume du gaz étant de très loin supérieur au volume du solide. Un autre risque est celui de l'oxydation du magnésium à la surface, avec l'inflammation qui peut en résulter.
La présente invention réduit au minimum ce risque d'inflammation, le magnésium étant dispersé au dessous de la surface, effectivement dissous dans la fonte et protégé partiellement en surface par la couche de laitier formée par le carbure. On conçoit également que le mélange considéré contribue à la sécu- rité d'entreposage et de manipulation. La séparation du magnésium ¯au cours de l'introduction est également réduite au minimum par suite de l'enchevê- trement des bords rugueux du magnésium et du carbure.
Un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention est décrit ci-après.
On a préparé un bain de fonte qui s'il avait été coulé tel quel, aurait donné une fonte grise contenant du graphite en paillettes. On a injecté dans ce bain, par un tube à injection, 7,3 kg de carbure de calcium pour réduire le pourcentage originel de soufre à 0,082 % et améliorer encore la qualité de la fonte. On a injecté, immédiatement après, par le même tube, un mélange intime homogène de magnésium et de carbure de calcium. On peut utiliser deux trémies, ou opérer un rechargement rapide de manière qu'il ne s'écoule pas plus d'une minute entre les injections. Le mélange avait été établi de manière à contenir 18 kg de carbure et 2 kg de magnésium par tonne de fonte de manière que la proportion de magnésium 'soit de 10 % environ. Le véhicule gazeux utilisé était l'azote sec.
L'injection a été opérée avec un débit de 18 kg environ de mélange par tonne de fonte et par minute. Le
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rapport du gaz aux solides était de 26 litres environ par kilogramme. Le tube d'injection en carbone était immergé à plus de la moitié de la profondeur du récipient à revêtement basique. Une profondeur d'au moins 15 cm est essentielle La température de la fonte était d'environ 1525 Co On a ajouté, immédiatement après l'injection, du ferrosilicium à 75 % de silicium dans la proportion d'environ 1 % par tonne. La fonte a été coulée dans les trois minutes suivant l'injection.
On a ainsi obtenu une fonte complètement nodulée Cette fonte présentait une résistance à la traction de 43,6 kg/mm2, une dureté Brinnell de 143, un allongement de 18,5 % sur 50,8 mm et une profondeur de trempe superficielle de 15,9 mm (voir plus loin).L'essai ci-dessus relaté est l'essai n 882-1 du tableau I ci-après, qui donnent les résultats analogues pour d'autres essais, ainsi que les analyses chimiques des fontes
Certaines fontes contiennent de petites quantités d'éléments considérés comme gênants ou nuisibles. Le plomb, -l'arsenic, l'étain et l'antimoine sont certains des éléments qui sont considérés comme nuisibles.
Quand on a affaire à de telles fontes, ce qu'on constate par des résultats différents de ceux que l'on obtient généralement par traitement au moyen de carbure de calcium et de magnésium, il est préférable d'introduire une petite quantité d'oxydes de terres rares dans le mélange de carbure et de magnésium. Ceci mis à part, il est préférable d'utiliser des oxydes de terres rares quand on désire obtenir du. graphite compact, la quantité de magnésium pouvant alors être faible du fait que les oxydes des terres rares ont eux-mêmes un effet de compactage. On utilise de préférence 500 à 1000 g d'oxydes de terres rares par tonne de fer. Ces oxydes sont finement divisés, leur dimension ne dépassant pas 840 microns.
Ils peuvent être constitués d'environ 50 % d'oxyde de cérium, 20 % d'oxyde de lanthane, le reste étant constitué de pourcentages décroissants d'autres composés des terres rares. Cette composition est caractéristique des terres rares que l'on trouve dans la nature. On entend ici par terres rares des matières telles que l'on vient de décrire ou des dérivés de ces matières, dans la proportion où on les trouve naturellement.
Dans le procédé préféré de mise en oeuvre, selon lequel on effectue d'abord une désulfuration et une valorisation, telle qu'une désoxydation, par injection de carbure de calcium, immédiatement avant d'effectuer le traitement principal de mise du graphite sous forme compacte à l'aide de magnésium et de carbure de calcium et de magnésium, ou de magnésium, de carbure de calcium et d'oxydes de terres rares, la quantité préférée de carbure que l'on ajoute est un peu supérieure à 10 kg de carbure par kg de soufre à éliminer, de sorte qu'un taux de soufre inférieur à 0,03 % s'obtient rapidement et que le carbure peut exercer une action plus favorable sur la fonte et la rendre plus sensible à l'action du magnésium.
Le tableau I ciaprès montre les proportions de produits à utiliser, les autres conditions opératoires et les résultats obtenus quand on effectue en premier lieu un traitement au carbure.
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TABLEAU I Mélange injecté Analyse chimique (kg7T)
EMI5.1
Essai NO 0 Ca O.T.R. Mg Temp . FeSi O"T" Si Mag S S P " OoEe R A A fo PoTe (00) (%) init final (fcg/o . (mm) mm2) 815=1 1090 - 295 1470 0,75 3,38 2968 0922 09013 0,006 0,03 4947 48,5' 163 18,5 x 1599
EMI5.2
<tb> 22,5
<tb> 867 1 <SEP> 10,0 <SEP> 0,5 <SEP> 1,0 <SEP> 1440 <SEP> 0,75 <SEP> 3,59 <SEP> 2,26 <SEP> 0,68 <SEP> 0,088 <SEP> 0,003 <SEP> 0,043 <SEP> 4,34 <SEP> 48,8 <SEP> 163 <SEP> 7,8 <SEP> x <SEP> 25,4
<tb> 8,5
<tb>
EMI5.3
879-1 8,0 1,0 2,0 1480 1,00 3,56 2957 0,12 0,082 0,003 0,028 4e43 44g 2 149 1890 x 3891 1790 880-1 8,0 190 2,0 1480 1,00 3,60 2954 0,12 0,1 07 0,022 4945 44'99 146 17,0 x 28t6 1790 881-1 8,0 0,580 1,19 1480 1,00 3956 2e57 0914 0,100 # 0,027 4943 4498 155 l9go x 2594 10g1 882-1 8,0 - 2,0 1480 1900 3,66 2,430,140,082 m 0,028 4,48 43,6 143 18,5 x 15,9 18,0 883-1 8,
0 0,666 19333 1480 1900 3955 2932 0,30 09113 # 0,033 4943 5699 186 11,5 x 19,0
EMI5.4
<tb> 11,3
<tb> 884-1 <SEP> 8,0 <SEP> 1,0 <SEP> 2,0 <SEP> 1480 <SEP> 1,00 <SEP> 3,55 <SEP> 2,46 <SEP> 0,33 <SEP> 0,103 <SEP> --- <SEP> 0,036 <SEP> 4,38 <SEP> 4794 <SEP> 162 <SEP> 9,5 <SEP> 25,4
<tb> 1790
<tb>
EMI5.5
9031 8,0 0,5 195 1480 1,00 3,57 2e44 0,37 0,096 # 0,034 4938 4698 159 1795 799
EMI5.6
<tb> 13,0
<tb>
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Dans ce tableau et dans ceux qui suivent les indications numériques figurant sous la mention "Analyse chimique" se rapportent au pourcentage final en silicium, manganèse et phosphore.
Sont également indiqués les pourcentages initial et final de soufree Les autres valeurs sont les poids en kg de matières injectées par tonne de fonte et les propriétés telles que la résistance à la traction (R), la dureté Brinell ( ), les allongements pour cent sur 50,8 mm (A % et la profondeur de trempe (P.T.).
La première quantité de carbure indiquée est celle qui est utilisée pour la désulfuration et la valorisation initiales. La seconde quantité est celle que l'on introduit dans le mélange pour la mise du graphite sous forme compacte "O.T.E." représente les quantités d'oxydes de terres rares ajoutés dans un certain nombre d'essais., "C.T." et "C.E." indiquent respectivement le carbone total et le carbone équivalent. La température est celle de la fonte au début du traitements Le pourcentage de FeSi se rapporte à la quan- tité deferrosilicium à 75 % de silicium ajoutée, par rapport à la fonte traitée. On a ajouté le ferrosilicium par transfert d'une poche dans une autre, bien qu'il puisse être injecté. Quand il n'y a pas de chiffre correspondant dans le tableau, c'est qu'on n'a pas ajouté de ferrosilicium.
Dans l'essai n 883-1, le magnésium était d'une dimension particulaire comprise entre les tamis de 230 et 150 microns. Cette poudre de magnésium passait au premier tamis et était retenue par le second. Cet essai montre l'efficacité du carbure en coopération avec de très petites particules de magnésium.
Le chiffre indiqué pour la profondeur de trempe superficielle dans ce tableau et ceux qui suivent a été obtenu en coulant un coin de fonte dans un moule de sable sur un support formé d'un bloc de graphite. Le coin formé avait 89 mm de haut, 22,2 mm de large au sommet et 11,1 mm à la base.
Les chiffres indiqués correspondent à la hauteur en millimètres de fonte ayant subi la trempe, à partir de la base du coin en contact avec le bloc.
Les fontes affectées d'un x après les valeurs d'allongement, dans le tableau I et ceux qui suivent étaient complètement nodulées, c'est- à-dire que le graphite n'y était présent qu'à l'état de nodules. Les autres fontes étaient de qualité améliorée, c'est-à-dire que le graphite y était présent, non pas à l'état de paillettes, mais se trouvait compacté partiellement à l'état de nodules et partiellement sous forme vermiculée (fils courts et épais).
Les paillettes se trouvaient éliminées dans sensiblement la totalité des essais présentement décrits. On a constaté de façon très nette que le graphitevermiculé est un facteur contribuant à la résistance. Des exemples de fontes à graphite compact sous forme d'un mélange de nodules et de formations vermiculées sont représentés par les essais 884-1. environ 60 % de nodules (au dessus), 871-1. environ 50 % de nodules (au dessous), et n 872-1, environ 50 % de nodules (au dessous) D'une manière générale, la résistance à la traction est d'autant plus élevée que le pourcentage de nodules est élevé.
Il peut quelquefois être avantageux d'effectuer le traitement au moyen de mélanges de magnésium et de carbure de calcium immédiatement avant le traitement au carbure de calcium. On peut opérer de cette manière quand on dispose de fonte à basse teneur en soufre ou quand, la fonte étant à forte teneur en soufre, il est avantageux de n'utiliser qu'un mélange comprenant du magnésium et du carbure. Le tableau II ci-après montre les proportions, les conditions et les résultats obtenus quand on injecte ensemble du magnésium et du carbure.
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TABLEAU II Mélange Analyse chimique injecté (kg/T)
EMI7.1
Essai C2Ca Mg Tempo FeSi CoT. Si Mg S S P CE* R A A P.T.
? C (%) init. final (kg/mm) (mm) 7833 1295 165 1504 0,60 3,61 2,34 0,42 0,077 0,015 0911 4,42 3599 t67 2,0 995 781-1 1890 2,0 1422 - 3961 2,08 0943 0,083 0,008 0,11 4934 4195 285 0 x 9395 781-2 l8go 2gf1 1422 0960 3961 2,48 0,43 0,083 0,009 0,11 4947 5497 176 7?5 x 799 789-3 2290 390 1491 0,75 3,15 2,57 0,42 0,088 0,017 0,11 4904 43,6 211 2,0 995 782-2 17,0 390 1455 0,60 3945 2942 0,51 0,087 0,013 0,11 4929 57,0 174 9,0 x 1599 791-3 22,0 390 1499 0,75 3g18 2,66 0,44 0,082 0,012 0,11 4,10 5596 187 890 x 12,7 792-3 22,0 3,0 1371 - 3942 2,21 0,21 0,023 0,006 0,03 4,14 4992 203 3g5 x 93,5 792-4 22,0 390 1371 0,60 3942 2958 0,21 0,023 0,006 0,03 4928 4591 149 21,8 x 1191 871-1 9,0 1,0 1482 1,40 3,41 2,770,13 0,006 0,006 0,024 4934 3994 143 897 1493
EMI7.2
<tb> 878-1 <SEP> 18,0 <SEP> 2,0 <SEP> 1482 <SEP> 1,00 <SEP> 3,40 <SEP> 2,55 <SEP> 0,14 <SEP> 0,022 <SEP> 0,003 <SEP> 0,
027 <SEP> 4,26 <SEP> 44,7 <SEP> 149 <SEP> 21,0 <SEP> x <SEP> 25,4
<tb> 858-1 <SEP> 18,0 <SEP> 2,0 <SEP> 1482 <SEP> 1,00 <SEP> 3,37 <SEP> 2,62 <SEP> 0,16 <SEP> 0,013 <SEP> 0,004 <SEP> 0,03 <SEP> 4,24 <SEP> 46,3 <SEP> 163 <SEP> 8,5
<tb>
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@ Il ressort du tableau II qu'il est possible de désulfurer une fonte à teneur en soufre relativement élevée et d'en compacter le graphite en n'utilisant qu'un mélange de magnésium et de carbure. C'est ainsi que l'essai n 781-2 montre un tel résultat la fonte étant complètement nodulée.
Il est à noter que l'on peut obtenir du graphite compacté à des températures ne dépassant pas 1370 C. Les essais n 7812 et 791-3 ont donné ce ré= sultat, avec obtention d'une fonte complètement noduléea- Les essais n 783-3 et 858-1 ont donné respectivement des fontes contenant 14 et 95 % du graphite sous forme de nodules,le reste du graphite étant du graphite vermiculé.
Le tableau III ci-après montre les proportions, les conditions et les résultats obtenus par utilisation de magnésium, d'oxydes de terres rares et de carbure de calcium sans désulfuration préalable immédiate, compte tenu de ce que la teneur initiale en soufre avait dans tous les essais, une valeur peu élevée, de l'ordre de celle qui peut facilement être et, de préférence, est, obtenue par traitement au carbure.
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TABLEAU III Mélange injecté Analyse chimique (kg/T)
EMI9.1
<tb> R <SEP> # <SEP> A <SEP> % <SEP> P.T.
<tb>
EMI9.2
Essai C2Ca O.T.R. Mg Tempo FeSi Coti Si Mg S S P Cota (kg (mm) NO (oc) (%) init final ) 836-1 100 095 190 1482 1960 3936 3938 0937 Og018 Og006 OîO4 4949 3976 167 590 392 839-1 1090 095 095 1482 1960 3g47 3g26 0932 9 15 0007 0904 4956 3878 156 520 ## 848-1 895 095 1?0 1482 0975 3938 2923 0,18 09018 =- 0,0254,12 3804 140 590 2096 850-1 8,5 095 190 1482 1900 397& 2945 0917 0,010 0g025 4y5$ 4137 139 1495 995 856-1 17g0 190 2eO 1482 1,00 330 2,47 0,15 0,0150,005 0,0294,12 4599 15218,5 x 25,4 872-1 895 095 190 1482 1,40 3,38 2976 0,17 0go17 Ogo06 09031 4,31 3766 150 590 1297
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On a également obtenu une fonte valorisée à partir d'une fonte hypoeutectique à basse teneur en soufre par injection de 7,5 kg de carbure et de 750 g de magnésium par tonne de fonte, suivie d'une injection de 0,5% de ferrosilicium.
Le magnésium constituait environ 7,5% du mélange. La résistance à la traction a été presque doublée bien qu'il ne se soit pas formé de nodules. Cet essai indique la quantité inférieure préférée et la proportion nécessaire de magnésium, c'est-à-dire environ 500 g par tonne de fonte et environ 5% du mélange.
Il est à noter que le procédé conforme à la présente invention s'applique particulièrement bien à l'obtention d'une fonte nodulêe à basse teneur en silicium, c'est-à-dire à moins de 2,5 % de silicium, en raison de ce que le seul silicium introduit l'est au cours de l'injection. Une fonte de ce type présente une résistance au choc supérieure à celle de nombre de fontes nodulaires contenant un pourcentage plus élevé de silicium et peut remplacer le laiton dans certaines applications.
En se reportant aux essais ci-dessus relatés, on peut voir que nombre de types de fontes peuvent être produits, allant des fontes complètement nodulées à des fontes améliorées ayant une résistance à la traction.atteignant environ 35 kg/mm2. Il est à noter que ces essais ont été effectués au moyen de fontes au point eutectique ou voisines de ce point, soit 4,3 % d'équivalent de carbone, qui est le pourcentage de carbone plus le tiers de la somme des pourcentages de silicium et de phosphore.
La gamme préférée d'équivalents de carbone est de 4 à 4,6 bien que, dans la présente invention, il soit possible de traiter des fontes comprises entre 3,8 et 5, On peut bien entendu utiliser des récipients ou poches à revêtements basiques ou acides ou des fours à soles avec l'un ou l'autre de ces revêtements
Les dimensions des particules sont toutes indiquées en microns et les pourcentages en poids.
Il doit être entendu que le procédé conforme à la présente invention peut comporter l'injection d'un mélange contenant, outre du magnésium en poudre, du carbure de calcium finement divisé et éventuellement des composés de terres rares, une petite quantité d'autres substances finement divisées telles que de l'oxyde de magnésium ou du graphite. Toutefois le carbure doit toujours constituer plus de 80 % du mélange et le magnésium ne doit pas dépasser 15 % du total., Dans un essai identique au n 783-3, sauf que l'on n'a pas procédé à une addition ultérieure de ferrosilicium, l'injection simultanée de carbure, de magnésium et de graphite (environ 0,3% de graphite relativement au fer) a donné de bons résultats.
Les quantités ci-dessus mentionnées de magnésium et d'autres agents, la manière de les introduire et la dimension des particules assurent une addition de magnésium sans violence excessive ni combustion excessive du magnésium à la surface de la fonte et permettent un traitement économique, rapide et amêlioré, Il est à noter que l'on pense que le laitier de structure granuleuse, analogue au laitier usuel de carbure seul, contribue à la diminution du risque d'inflammation du magnésium.
On conçoit que la présente invention procure un procédé pratique amélioré pour fabriquer de manière économique des fontes de qualité améliorée et des fontes nodulées. Ce procédé évite l'usage de coûteuses additions métalliques, ce qui provoque moins de refroidissement du produit fondu et il est très facile de fabriquer des fontes nodulées à basse teneur en silicium; il n'y a pas d'éléments d'alliage indésirables, 'le coût du traitement est nettement inférieur à celui du traitement par addition d'alliage et le métal traité et les poches de fonderie ne sont pas salies par des laitiers granuleux ou de l'écume. Des basses températures de la fonte au moment du traitement ne réduisent pas l'efficacité du traitement au moyen de carbure
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et de magnésium.
On réalise également que la présente invention supprime en principe ou réduit au minimum la violence de la réaction et l'inflamma- tion qui se produisent parfois quand on ajoute à la fonte du magnésium mé- tallique pur et, ce qui est également important, évite le bouchage du tube d'injection immergée
La présente invention est naturellement susceptible de variantes sans qu'on s'écarte pour autant de son cadre et de son esprit.
REVENDICATIONS.
1.Procédé de fabrication de fonte contenant du graphite sous forme compacte, à partir d'un bain de fonte qui, à l'état brut de coulée, contien- drait du graphite sous forme caractéristique de paillettes, caractérisé en ce que l'on introduit dans le bain de fonte, au dessous de sa surface, un courant d'un gaz inerte tenant en suspension du carbure de calcium fine- ment divisé et des particules de magnésium métallique, les particules de magnésium constituant 5 à 15% du mélange et étant d'une finesse suffisante pour passer au tamis mailles de 840 microns mais être retenues en pres- que totalité au tamis à mailles de 150 microns, les particules de carbure de calcium étant d'une finesse suffisante pour passer au tamis à mailles de 840 microns, après quoi on coule le métal ainsi traité.
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The present invention relates to the desulphurization, quality improvement and nodulation of pig iron and in particular to the means of achieving these objects including the addition of elemental magnesium metal to the molten iron.
It has previously been discovered that one can produce better quality gray iron or nodular iron, having properties superior to those of ordinary gray iron, by treating the molten iron in such a way that, when it is cast, the graphite is there in compact form rather than flakes. Such a treatment involves the introduction of magnesium into a bath of molten iron of a composition such that, if it were cast normally without further treatment, an ordinary gray iron would be obtained in as-cast form.
Before this magnesium treatment actually produces this compaction of the graphite, either partially (improvement in quality) or completely (nodulation so that the cast iron contains substantially only spheroidal graphite) it is usually necessary to d '' remove the sulfur in any way It is of great importance that the whole process is carried out in such a way that the least time and heat is lost and the cost treatment agents is as low as possible.
Magnesium is a well known nodulating or compacting agent. However, the problems posed by the addition of the metal itself to the molten iron are such that the patents published on this subject state that it is impossible to add from metallic magnesium to molten cast iron without a violent reaction occurring with complete loss of magnesium. The difficulties thus encountered are mainly due to the rapid passage of magnesium in the gaseous state at the temperatures involved.
The phenomenon is similar to the fall of water drops in boiling fat. Another factor is the reaction of magnesium with oxygen, which results in "fireworks".
The present invention relates to an improved, rapid and economical process for treating cast iron by injection, making it possible to introduce elemental magnesium into molten cast iron, with a view to ensuring its desulphurization and its purification. nodulation and improve its quality.
The invention also relates to a treatment agent intended for the implementation of this prooédéo.
The process according to the invention, in which one starts from a cast iron bath which, in the as-cast state, would contain graphite in the characteristic form of flakes, is characterized in that one introduces into the bath of cast iron, below its surface, a stream of an inert gas holding finely divided calcium carbide and particles of metallic magnesium in suspension, the particles of magnesium constituting 5 to 15% of the mixture and being of sufficient fineness to pass through the 840 micron mesh sieve but be retained almost entirely with the
150 microns,
the calcium carbide particles being of sufficient fineness to pass through an 840 micron mesh sieve, after which the metal thus treated is poured. Preferably, most of the calcium carbide should be retained (90% at less) by the 75 micron mesh sieve,
At least 25% being retained by the 150 micron mesh screen. In this way, after casting, a cast iron containing graphite in compact form is obtained.
The density of the injected current should preferably be about
15 to 125 liters of gas per kilogram of treatment agent consisting of the mixture of magnesium and calcium carbide. Of course, the gas must be maintained under sufficient pressure to compensate for the pressure exerted by the molten iron and thus prevent the entry of the metal into the passage.
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The flow rate of the mixture injected can vary between approximately 2.5 and 15 kg per tonne of cast iron and per minute depending on the size of the. pocket in which the treatment takes place or the amount of cast iron and the type of injection device. The complete injection should be done so that it does not take more than about ten minutes.
The pouring should be done quickly, that is, it should be started about ten minutes after the injection.
Since desulfurization is required in most cases, it is much better to inject finely divided calcium carbide first using an injection tube so as to reduce the sulfur level to at most 0.03% and preferably less than that, for example about 0.01%, and then to inject the mixture of carbide and magnesium immediately thereafter, through the same injection tube, In most cases it is also preferable to 'Introducing, after treatment, into the treated iron, ferrosilicon at 75% silicon or a similar addition agent.
The quantity of magnesium injected can vary between approximately 250 and 6,000 g and, preferably, between 500 and 30,000 g per tonne of cast iron, depending on the case. More magnesium is used if it is not desired to first desulfurize to 0.03% sulfur by treatment with calcium carbide or if a large pour is required. If we proceed to a desulfurization. beforehand, less magnesium is injected.
In addition, the quantity of magnesium varies according to whether it is desired to obtain a simple improvement in the quantity of cast iron, or of nodulated cast iron. In order for the injection to be carried out smoothly and safely, the proportions of magnesium and calcium carbide must be such that the magnesium constitutes less than 15% of the total mixture. For the treatment to be effective, it is necessary that the magnesium constitutes at least 5% of the mixture. It is also considered essential that the particle size of magnesium be less than about 840 microns but greater than 75 microns. The bulk density of the magnesium powder should preferably be about 0.7.
In the tests carried out, the graduated container was only lightly tapped to remove any voids.
The cast iron improved by the present invention is a cast iron whose initial composition is that of gray cast iron, that is to say which, in the absence of treatment, would give a cast iron having tensile strength and flake graphite. , characteristics of gray cast iron The temperature of the cast iron bath must be less than 1510 C at the time of injection. It should be noted that the product obtained in accordance with the present invention normally contains retained magnesium in an amount which, by itself, would be insufficient to produce the type of product obtained. The fact that a smaller quantity of retained magnesium is sufficient to obtain a given structure is due to the action of the carbide.
In order to effect the injection of the treatment agent, one can use any of the known apparatuses capable of delivering a stream of gas and solids of a density such that there is about 15 to 125 liters of gas per. kilogram of solids, for example the screw feed device described in United States Patent No. 2,577,764, or a fluidization injection device The preferred inert gas used for the injection of the treatment agents according to the invention and calcium carbide is dry nitrogen. Other gases such as helium, argon and carbon dioxide can be used. The expression inert gas here denotes a gas which does not react with magnesium or cast iron under the conditions described.
The treatment agent according to the invention is prepared by thoroughly mixing, by any means, 10 to 17 parts of finely divided calcium carbide with 1 to 2 parts of powdered magnesium, so that the magnesium constitutes less than 15% of the mixture. Cal carbide
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cium can be a commercial grade product, completely free of impurities, as obtained in electric arc furnaces using high quality calcium oxide and coke. As indicated, the calcium carbide should be of a size such that it passes entirely through the 840 micron mesh sieve and does not pass more than 25% through the mesh sieve. of 150 microns.
Magnesium powder is in the form of very small, irregular shaped particles. Under the microscope, these particles show irregular edges, often rolled up. As stated, these magnesium particles must be of such size that they pass through the 840 micron mesh screen and 90% remain on the 150 micron mesh screen. A typical particulate composition of magnesium is 100% less than 840 microns, 86.7% less than 300 microns, 42% less than 230 microns, and 6.8% less than 150 microns. Normally, calcium carbide particles also range in size, the majority of these particles being finer than those of magnesium.
The amounts of the treating agent components to be used per ton of gray iron are approximately 5 to 40 kg for calcium carbide and 0.250 to 6 kg for magnesium. In any case, the amount of magnesium should not exceed 15% of the total.
In the initial tests carried out using small particles of magnesium, it appeared essential to avoid plugging of the injection tube regardless of considerations relating to the quantity of magnesium injected or the effectiveness of the injection. injection. Respecting the proportions and dimensions of the articulated joints generally makes it possible to avoid blocking injection tubes of various diameters.
Thus, the characteristics in question solve both the problem of the introduction of the magnesium particles through a red-hot carbon injection tube below the surface of the molten iron and the serious problem of the possibility of 'a violent reaction when a certain quantity of magnesium comes into contact with the molten iron at a temperature above the vaporization temperature of the magnesium. This last problem involves the risk resulting from a change of state, that is to say from the sudden passage of a solid in the gaseous state, the volume of the gas being far greater than the volume of the solid. . Another risk is that of the oxidation of magnesium on the surface, with the inflammation that can result.
The present invention minimizes this risk of ignition, the magnesium being dispersed below the surface, effectively dissolved in the cast iron and partially protected at the surface by the layer of slag formed by the carbide. It is also understood that the mixture considered contributes to the safety of storage and handling. The separation of magnesium ¯ during feeding is also reduced to a minimum due to the entanglement of the rough edges of the magnesium and the carbide.
A particular example of implementation of the invention is described below.
A cast iron bath was prepared which, if it had been cast as is, would have given a gray cast iron containing flake graphite. 7.3 kg of calcium carbide were injected into this bath through an injection tube to reduce the original percentage of sulfur to 0.082% and further improve the quality of the cast iron. Immediately afterwards, through the same tube, a homogeneous intimate mixture of magnesium and calcium carbide was injected. You can use two hoppers, or you can reload quickly so that no more than a minute passes between injections. The mixture had been established so as to contain 18 kg of carbide and 2 kg of magnesium per tonne of cast iron so that the proportion of magnesium was about 10%. The gaseous vehicle used was dry nitrogen.
The injection was carried out with a flow rate of approximately 18 kg of mixture per tonne of cast iron and per minute. The
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gas to solids ratio was about 26 liters per kilogram. The carbon injection tube was submerged to more than half the depth of the basic coated vessel. A depth of at least 15 cm is essential. The temperature of the cast iron was about 1525 Co Immediately after the injection, ferrosilicon containing 75% silicon was added in the proportion of about 1% per tonne. Cast iron was poured within three minutes of injection.
A completely nodulated cast iron was thus obtained.This cast iron exhibited a tensile strength of 43.6 kg / mm2, a Brinnell hardness of 143, an elongation of 18.5% over 50.8 mm and a surface hardening depth of 15 , 9 mm (see below) The test reported above is test n 882-1 of Table I below, which gives the analogous results for other tests, as well as the chemical analyzes of the cast irons
Some fonts contain small amounts of material considered to be troublesome or harmful. Lead, arsenic, tin and antimony are some of the elements which are considered to be harmful.
When dealing with such cast irons, which can be seen by results different from those generally obtained by treatment with calcium and magnesium carbide, it is preferable to introduce a small quantity of oxides. of rare earths in the mixture of carbide and magnesium. Apart from this, it is preferable to use rare earth oxides when it is desired to obtain. compact graphite, the quantity of magnesium then possibly being small due to the fact that the rare earth oxides themselves have a compacting effect. Preferably 500 to 1000 g of rare earth oxides are used per tonne of iron. These oxides are finely divided, their size not exceeding 840 microns.
They can consist of approximately 50% cerium oxide, 20% lanthanum oxide, the remainder being made up of decreasing percentages of other rare earth compounds. This composition is characteristic of rare earths found in nature. The term “rare earths” is understood here to mean materials as just described or derivatives of these materials, in the proportion in which they are found naturally.
In the preferred method of implementation, according to which is first carried out a desulfurization and an upgrading, such as a deoxidation, by injection of calcium carbide, immediately before carrying out the main treatment of placing the graphite in compact form using magnesium and calcium and magnesium carbide, or magnesium, calcium carbide and rare earth oxides, the preferred amount of carbide that is added is just over 10 kg of carbide per kg of sulfur to be removed, so that a sulfur content of less than 0.03% is obtained quickly and the carbide can exert a more favorable action on the cast iron and make it more sensitive to the action of magnesium.
Table I below shows the proportions of products to be used, the other operating conditions and the results obtained when a carbide treatment is first carried out.
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TABLE I Injected mixture Chemical analysis (kg7T)
EMI5.1
Test NO 0 Ca O.T.R. Mg Temp. FeSi O "T" Si Mag SSP "OoEe RAA fo PoTe (00) (%) final init (fcg / o. (Mm) mm2) 815 = 1 1090 - 295 1470 0.75 3.38 2968 0922 09013 0.006 0, 03 4947 48.5 '163 18.5 x 1599
EMI5.2
<tb> 22.5
<tb> 867 1 <SEP> 10.0 <SEP> 0.5 <SEP> 1.0 <SEP> 1440 <SEP> 0.75 <SEP> 3.59 <SEP> 2.26 <SEP> 0, 68 <SEP> 0.088 <SEP> 0.003 <SEP> 0.043 <SEP> 4.34 <SEP> 48.8 <SEP> 163 <SEP> 7.8 <SEP> x <SEP> 25.4
<tb> 8.5
<tb>
EMI5.3
879-1 8.0 1.0 2.0 1480 1.00 3.56 2957 0.12 0.082 0.003 0.028 4e43 44g 2 149 1890 x 3891 1790 880-1 8.0 190 2.0 1480 1.00 3, 60 2954 0.12 0.1 07 0.022 4945 44'99 146 17.0 x 28t6 1790 881-1 8.0 0.580 1.19 1480 1.00 3956 2e57 0914 0.100 # 0.027 4943 4498 155 l9go x 2594 10g1 882- 1 8.0 - 2.0 1480 1900 3.66 2.430,140.082 m 0.028 4.48 43.6 143 18.5 x 15.9 18.0 883-1 8,
0 0.666 19333 1480 1900 3955 2932 0.30 09113 # 0.033 4943 5699 186 11.5 x 19.0
EMI5.4
<tb> 11.3
<tb> 884-1 <SEP> 8.0 <SEP> 1.0 <SEP> 2.0 <SEP> 1480 <SEP> 1.00 <SEP> 3.55 <SEP> 2.46 <SEP> 0 , 33 <SEP> 0.103 <SEP> --- <SEP> 0.036 <SEP> 4.38 <SEP> 4794 <SEP> 162 <SEP> 9.5 <SEP> 25.4
<tb> 1790
<tb>
EMI5.5
9031 8.0 0.5 195 1480 1.00 3.57 2e44 0.37 0.096 # 0.034 4938 4698 159 1795 799
EMI5.6
<tb> 13.0
<tb>
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In this table and in those which follow the numerical indications appearing under the mention "Chemical analysis" relate to the final percentage of silicon, manganese and phosphorus.
The initial and final percentages of sulfur are also indicated.The other values are the weights in kg of material injected per tonne of cast iron and properties such as tensile strength (R), Brinell hardness (), percent elongation 50.8mm (A% and quench depth (PT).
The first quantity of carbide shown is that which is used for the initial desulfurization and upgrading. The second quantity is that which is introduced into the mixture for placing the graphite in compact form "O.T.E." represents the amounts of rare earth oxides added in a number of tests., "C.T." And this." indicate total carbon and carbon equivalent, respectively. The temperature is that of the cast iron at the start of the treatment. The percentage of FeSi relates to the amount of ferrosilicon at 75% silicon added, relative to the treated cast iron. The ferrosilicon was added by transferring from one bag to another, although it could be injected. When there is no corresponding figure in the table, it means that no ferrosilicon has been added.
In Test No. 883-1, the magnesium was of a particle size between 230 and 150 micron screens. This magnesium powder passed through the first sieve and was retained by the second. This test shows the effectiveness of carbide in cooperation with very small particles of magnesium.
The figure given for the surface hardening depth in this table and those which follow was obtained by casting a wedge of cast iron in a sand mold on a support formed from a block of graphite. The wedge formed was 89mm high, 22.2mm wide at the top and 11.1mm at the base.
The figures shown correspond to the height in millimeters of the quenched cast iron, from the base of the wedge in contact with the block.
The cast irons marked with an x after the elongation values in Table I and those which follow were completely nodulated, that is to say that the graphite was only present there in the state of nodules. The other castings were of improved quality, that is to say that the graphite was present there, not in the state of flakes, but was compacted partially in the state of nodules and partially in vermiculated form (short strands and thick).
Flakes were eliminated in substantially all of the tests described herein. It has been found very clearly that vermiculated graphite is a factor contributing to strength. Examples of compact graphite cast irons in the form of a mixture of nodules and vermiculated formations are shown by tests 884-1. about 60% nodules (above), 871-1. about 50% nodules (below), and n 872-1, about 50% nodules (below) In general, the tensile strength is higher the higher the percentage of nodules.
It may sometimes be advantageous to carry out the treatment with mixtures of magnesium and calcium carbide immediately before the calcium carbide treatment. One can operate in this way when one has low sulfur content cast iron or when, the high sulfur content cast iron, it is advantageous to use only a mixture comprising magnesium and carbide. Table II below shows the proportions, the conditions and the results obtained when magnesium and carbide are injected together.
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TABLE II Mixture Chemical analysis injected (kg / T)
EMI7.1
C2Ca Mg Tempo FeSi CoT test. If Mg S S P CE * R A A P.T.
? C (%) init. final (kg / mm) (mm) 7833 1295 165 1504 0.60 3.61 2.34 0.42 0.077 0.015 0911 4.42 3599 t67 2.0 995 781-1 1890 2.0 1422 - 3961 2.08 0943 0.083 0.008 0.11 4934 4195 285 0 x 9395 781-2 l8go 2gf1 1422 0960 3961 2.48 0.43 0.083 0.009 0.11 4947 5497 176 7? 5 x 799 789-3 2290 390 1491 0.75 3, 15 2.57 0.42 0.088 0.017 0.11 4904 43.6 211 2.0 995 782-2 17.0 390 1455 0.60 3945 2942 0.51 0.087 0.013 0.11 4929 57.0 174 9.0 x 1599 791-3 22.0 390 1499 0.75 3g18 2.66 0.44 0.082 0.012 0.11 4.10 5596 187 890 x 12.7 792-3 22.0 3.0 1371 - 3942 2.21 0.21 0.023 0.006 0.03 4.14 4992 203 3g5 x 93.5 792-4 22.0 390 1371 0.60 3942 2958 0.21 0.023 0.006 0.03 4928 4591 149 21.8 x 1191 871-1 9.0 1.0 1482 1.40 3.41 2.770.13 0.006 0.006 0.024 4934 3994 143 897 1493
EMI7.2
<tb> 878-1 <SEP> 18.0 <SEP> 2.0 <SEP> 1482 <SEP> 1.00 <SEP> 3.40 <SEP> 2.55 <SEP> 0.14 <SEP> 0.022 <SEP> 0.003 <SEP> 0,
027 <SEP> 4.26 <SEP> 44.7 <SEP> 149 <SEP> 21.0 <SEP> x <SEP> 25.4
<tb> 858-1 <SEP> 18.0 <SEP> 2.0 <SEP> 1482 <SEP> 1.00 <SEP> 3.37 <SEP> 2.62 <SEP> 0.16 <SEP> 0.013 <SEP> 0.004 <SEP> 0.03 <SEP> 4.24 <SEP> 46.3 <SEP> 163 <SEP> 8.5
<tb>
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@ It emerges from Table II that it is possible to desulphurise a cast iron with a relatively high sulfur content and to compact the graphite therefrom using only a mixture of magnesium and carbide. Thus, test No. 781-2 shows such a result, the cast iron being completely nodulated.
It should be noted that compacted graphite can be obtained at temperatures not exceeding 1370 C. Tests n 7812 and 791-3 gave this result, with obtaining a completely nodulated cast iron. Tests n 783 -3 and 858-1 gave respectively cast irons containing 14 and 95% of the graphite in the form of nodules, the remainder of the graphite being vermiculated graphite.
Table III below shows the proportions, the conditions and the results obtained by using magnesium, rare earth oxides and calcium carbide without immediate prior desulphurization, taking into account that the initial sulfur content had in all the tests, a low value, of the order of that which can easily be and, preferably, is obtained by treatment with carbide.
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TABLE III Injected mixture Chemical analysis (kg / T)
EMI9.1
<tb> R <SEP> # <SEP> A <SEP>% <SEP> P.T.
<tb>
EMI9.2
C2Ca O.T.R. Mg Tempo FeSi Coti Si Mg SSP Cota (kg (mm) NO (oc) (%) final init) 836-1 100 095 190 1482 1960 3936 3938 0937 Og018 Og006 OîO4 4949 3976 167 590 392 839-1 1090 095 095 1482 1960 3g47 3g26 0932 9 15 0007 0904 4956 3878 156 520 ## 848-1 895 095 1? 0 1482 0975 3938 2923 0.18 09018 = - 0.0254.12 3804 140 590 2096 850-1 8.5 095 190 1482 1900 397 & 2945 0917 0.010 0g025 4y5 $ 4137 139 1495 995 856-1 17g0 190 2eO 1482 1.00 330 2.47 0.15 0.0150.005 0.0294.12 4599 15218.5 x 25.4 872-1895 095 190 1482 1.40 3.38 2976 0.17 0go17 Ogo06 09031 4.31 3766 150 590 1297
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An upgraded cast iron was also obtained from a hypoeutectic cast iron with a low sulfur content by injection of 7.5 kg of carbide and 750 g of magnesium per tonne of cast iron, followed by an injection of 0.5% of ferrosilicon.
Magnesium made up about 7.5% of the mixture. The tensile strength was almost doubled although no nodules formed. This test indicates the preferred lower amount and required proportion of magnesium, i.e. about 500 g per tonne of cast iron and about 5% of the mixture.
It should be noted that the process in accordance with the present invention is particularly applicable to obtaining a nodulated cast iron with a low silicon content, that is to say with less than 2.5% silicon, in because the only silicon introduced is introduced during injection. A cast iron of this type exhibits greater impact resistance than many nodular cast irons containing a higher percentage of silicon and can replace brass in some applications.
Referring to the above related tests, it can be seen that a number of types of cast irons can be produced, ranging from fully nodulated cast irons to improved cast irons having a tensile strength up to about 35 kg / mm 2. It should be noted that these tests were carried out by means of cast irons at the eutectic point or close to this point, i.e. 4.3% of carbon equivalent, which is the percentage of carbon plus a third of the sum of the percentages of silicon and phosphorus.
The preferred range of carbon equivalents is 4 to 4.6 although in the present invention it is possible to process cast irons between 3.8 and 5. Of course, containers or bags with basic coatings can be used. or acids or deck ovens with either of these coatings
The particle sizes are all indicated in microns and the percentages by weight.
It should be understood that the process according to the present invention may include the injection of a mixture containing, in addition to powdered magnesium, finely divided calcium carbide and optionally rare earth compounds, a small amount of other substances. finely divided such as magnesium oxide or graphite. However, the carbide must always constitute more than 80% of the mixture and the magnesium must not exceed 15% of the total., In a test identical to No. 783-3, except that no subsequent addition of ferrosilicon, the simultaneous injection of carbide, magnesium and graphite (about 0.3% graphite relative to iron) has given good results.
The above mentioned amounts of magnesium and other agents, the way of introducing them and the size of the particles ensure an addition of magnesium without excessive violence or excessive combustion of the magnesium on the surface of the cast iron and allow economical, rapid processing. It should be noted that the granular structure slag, analogous to the usual carbide slag alone, is believed to help decrease the risk of magnesium inflammation.
It is understood that the present invention provides an improved practical process for economically manufacturing improved quality cast irons and nodulated cast irons. This process avoids the use of costly metal additions, which causes less cooling of the molten product and it is very easy to manufacture low silicon nodulated cast irons; there are no unwanted alloying elements, the cost of the treatment is significantly lower than that of the alloy addition treatment and the metal treated and the foundry ladles are not soiled with granular slag or slag. scum. Low temperatures of the cast iron at the time of processing do not reduce the efficiency of the carbide processing
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and magnesium.
It is also realized that the present invention in principle eliminates or minimizes the violence of the reaction and the ignition which sometimes occurs when pure metallic magnesium is added to the melt and, which is also important, avoids the plugging of the submerged injection tube
The present invention is naturally susceptible to variations without departing from its scope and its spirit.
CLAIMS.
1.Process for manufacturing cast iron containing graphite in compact form, from a cast iron bath which, in the as-cast state, would contain graphite in the characteristic form of flakes, characterized in that one introduced into the cast iron bath, below its surface, a stream of an inert gas holding finely divided calcium carbide and particles of metallic magnesium in suspension, the particles of magnesium constituting 5 to 15% of the mixture and being of sufficient fineness to pass through an 840 micron mesh sieve but to be retained almost entirely by a 150 micron mesh sieve, the calcium carbide particles being of sufficient fineness to pass through an 840 mesh sieve microns, after which the metal thus treated is poured.