Procédé de fabrication de fonte de fer Il est bien connu d'introduire du magnésium dans la fonte en fusion afin de produire de la fonte de fer contenant du graphite sphéroïdal, soit à l'état tel que moulé, soit après traitement thermique. Quelle que soit la façon d'ajouter le magnésium, la tempé rature du fer tend à baisser pendant l'addition et pendant l'attente subséquente, et la fonte en fusion traitée perd également progressivement du magné sium pendant l'attente, jusqu'à ce qu'il n'en reste pas suffisamment pour donner la structure de graphite sphéroïdal désirée.
Pour ces raisons, il n'a pas été possible jusqu'ici de maintenir une réserve de fonte traitée qui soit disponible pour la coulée suivant les besoins. Au contraire, les opérations de traitement et de moulage ont dû être étroitement coordonnées.
Un certain nombre de techniques sont utilisées pour le traitement de la fonte au magnésium. La fonte peut être fondue continuellement dans. un cu- bilot ou par fournées dans un four électrique. Dans tous les cas, elle est en général coulée directement dans une poche préchauffée, le magnésium est in troduit dans la poche et la fonte traitée est ensuite coulée dans les moules. Un avant-creuset chauffé peut être employé comme réservoir de fonte en fu sion non traitée provenant du cubilot.
La poche employée pour le traitement peut être un récipient à pression fermé et la fonte peut être traitée avec plus de magnésium qu'il n'est finalement nécessaire, puis mélangée à une quantité supplémentaire de fonte non traitée dans une seconde poche ou dans un four non continu dans lequel la fonte a été chauffée. En fin, afin d'assurer un bon mélange et le maintien de la température pendant l'introduction du magnésium et l'ensemencement subséquent usuel à l'aide d'un agent graphitisant, la fonte peut être surchauffée dans un four non continu, coulée dans une poche, puis coulée à nouveau dans le four, sur l'alliage d'addi tion de magnésium, et finalement coulée sur l'agent d'ensemencement dans la poche.
Dans toutes ces opérations, la température de la fonte tombe progressivement à partir du moment où elle est soutirée du four, et elle n'est plus chauffée à nouveau après son traitement par le magnésium. La fonte traitée est remise au four seulement après que le chauffage a été interrompu.
Jusqu'ici, on pensait que la perte de magnésium au repos était due à l'oxydation à la surface du bain. Contrairement à cette croyance, on a découvert que le revêtement du récipient dans lequel la fonte est conservée joue un rôle très important dans la perte de magnésium. Jusqu'ici les poches et autres réci pients dans lesquels la fonte est traitée au magné sium puis conservée avaient des revêtements acides composés principalement de silice, car ces revête ments, sont bien meilleur marché et plus stables que les revêtements basiques. ou neutres. On a maintenant constaté que ces revêtements acides réagissent rapi dement avec le magnésium du bain.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de fonte de fer contenant du graphite sous forme sphéroïdale ou susceptible de prendre la forme sphéroïdale sous l'effet d'un traitement ther mique de graphitisation, comprenant la coulée d'une fonte contenant du magnésium dans lequel on a obvié aux inconvénients susmentionnés.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on main tient le bain de fonte en fusion contenant du ma gnésium, jusqu'au moment de la coulée, dans un ré cipient ayant un revêtement réfractaire basique ou neutre propre, la surface dudit bain étant exempte de laitier fluide, ce récipient étant chauffé pour éle ver la température de la fonte à la température de moulage ou voisine de celle-ci ou pour la maintenir à la température de moulage ou au voisinage de celle-ci.
Dans ces conditions, on constate que le magné sium ne se perd que lentement, et le bain peut être chauffé à l'air pendant des durées telles que, si on l'avait laissé reposer normalement à l'air aussi lon- temps, il aurait perdu une grande partie et le plus souvent la totalité de son magnésium, et donne néan moins du graphite sphéroïdal lors de la solidifica tion ou au cours d'un traitement thermique de gra- phitisation subséquent. En général, on constate que la fonte peut être chauffée pendant au moins 15 mi nutes avant le moulage.
Bien entendu, la fonte doit être moulée pendant qu'elle contient encore une quantité de magnésium efficace pour former du gra phite sphéroïdal dans la fonte telle que moulée ou par traitement thermique de graphitisation subsé quent.
Comme il est bien connu, la fonte est moulée à une température, par exemple de 1450o C, bien inférieure à celle à laquelle le magnésium est rapide ment perdu par volatilisation. Le chauffage ne doit pas élever la température du bain, même localement à un point tel qu'il se produise une perte rapide de magnésium. Pour cette raison, les fours à arc di rect, qui entraînent normalement une surchauffe lo cale considérable de la surface, ne conviennent pas pour la mise en aeuvre du présent procédé. Le réci pient le plus avantageux pour chauffer la fonte est un four électrique à induction, quia pour avantage que le chauffage est pratiquement uniforme dans tout le bain et qu'il n'y a pas de surchauffe locale en surface.
Le matériau du revêtement, sa propreté et l'ab sence de laitier à la surface du bain sont tous des facteurs importants pour maintenir les pertes de ma gnésium à un faible niveau.
Comme les revêtements acides réagissent avec le magnésium, le revêtement doit être basique ou neu tre, et, de préférence, il est composé principalement de magnésie et est pratiquement exempt de silice. La chrome-magnésite est un matériau de revêtement neutre approprié et un réfractaire à base de magnésite est un matériau basique approprié.
Un revêtement basique ou neutre neuf est bien entendu propre et donne des résultats satisfaisants. On constate cependant en général que, durant l'uti lisation, il se recouvre d'un dépôt adhérent que l'on admet consister principalement en magnésium con tenant des inclusions du bain. Lorsque le bain est coulé hors du récipient, un peu de la fonte se trouve retenu dans le dépôt, et ce dépôt et la fonte retenue sont oxydés par exposition à l'air. Si le récipient est alors utilisé pour recevoir une nouvelle charge de fonte contenant du magnésium, le dépôt oxydé réa git rapidement avec le magnésium et en élimine une partie ou la totalité. On entend ici par revêtement propre un revêtement exempt de tout dépôt oxydé de cette sorte.
Un revêtement portant un dépôt oxydé du genre décrit doit être nettoyé avant de pouvoir être utilisé à nouveau. Le nettoyage peut s'effectuer en surchauf fant de la fonte en fusion dans le récipient. Ceci dé tache le dépôt du revêtement et le fait monter à la surface de la fonte sous forme d'un laitier épais, semi-solide, qui peut être écumé. La température de surchauffage est de préférence d'au moins 1550 C et un chauffage de 5 à 10 minutes à 1600 C suffit en général pour enlever complètement le dépôt. Le temps nécessaire dépend naturellement de l'épaisseur du dépôt et de la température de surchauffage.
La fonte utilisée pour nettoyer le revêtement est de préférence exempte de magnésium. La fonte con tenant du magnésium convient également, mais dans ce cas une partie du magnésium est perdue par ré action avec le dépôt pendant l'opération de nettoyage.
Lorsque le revêtement a été ainsi nettoyé, le ré cipient peut être utilisé pour conserver de la fonte contenant du magnésium sans perte appréciable due à une réaction avec le revêtement. Pendant cette con servation, il se forme un nouveau dépôt qui s'oxyde à son tour par oxydation à l'air et doit être éliminé avant une nouvelle utilisation du récipient.
La présence de laitier fluide à la surface du bain paraît accélérer l'oxydation du magnésium à l'inter face métal-laitier, et il faut donc enlever avec soin tout laitier fluide se formant dans le récipient, de préférence avant d'introduire le magnésium dans la fonte. Pendant le traitement du bain au magnésium, il se forme un laitier semi-sofide, pulvérulent, com posé principalement de sulfure de magnésium et d'oxyde de magnésium, et il est préférable d'éliminer également ce laitier.
Cependant, lorsque tout laitier a été éliminé, et pendant la conservation de la fonte contenant du magnésium on constate qu'il se forme à la surface du bain une pellicule consistant essen tiellement en oxyde de magnésium granulaire, et la présence de cette pellicule semble utile pour empê cher l'oxydation du magnésium de se poursuivre à la surface. La pellicule persiste tant qu'il reste plus d'environ 0,01 % de magnésium dans la fonte, mais lorsque la teneur en magnésium tombe en dessous de cette valeur, elle se désagrège et il se forme à nouveau un laitier fluide résultant de l'oxydation du silicium, du manganèse et des impuretés de la fonte.
Si la pellicule superficielle d'oxyde de magné sium est rompue, par exemple par suite d'une tur bulence excessive du bain dans un four à induction, elle se reforme instantanément par une nouvelle oxy dation du magnésium du bain.
A titre de précaution contre une perte de magné sium par cette oxydation, on peut recouvrir sensible ment toute la surface du bain par une plaque de graphite. Une telle plaque peut être utilisée dans n'importe quel type de récipient, mais elle est parti culièrement avantageuse dans un four à induction, car le graphite est chauffé par induction et contri bue à empêcher une perte de chaleur par la surface du bain. La surface du bain tend à prendre la forme d'un ménisque convexe, spécialement dans un four à induction, et pour faire en sorte que la plaque se trouve en contact avec le bain sur sensiblement toute la surface de celui-ci, on peut la charger de poids ou la maintenir vers le bas d'une autre façon.
Comme le graphite est légèrement perméable aux gaz, il est désirable d'étanchéifier la plaque, au moins sur la face en contact avec le métal fondu, au moyen d'une glasure réfractaire fondue. On forme une gla- sure appropriée en étendant à la brosse une mince couche d'un mélange d'alumine finement divisée avec du borax comme fondant, et en fondant cette couche par un chauffage à environ 10001, C pendant envi ron 2 minutes.
Une autre composition de glasure appropriée consiste en un mélange de 50 0/0 SiO#,, 20 % Al.O3, 10 % CaO et 20 % de borax. Il est avantageux d'étendre sur la plaque une très mince couche préliminaire d'un ciment réfractaire comme couche d'ancrage avant d'appliquer la glasure, et de préférence le dessus de la plaque,
qui est exposé à l'air, est également revêtu d'une matière réfractaire pour l'empêcher de brûler et pour augmenter ainsi la durée de, service de la plaque.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre de diverses façons pour obtenir et conserver une réserve de fonte de fer contenant du magnésium à une température convenant au moulage.
Dans un mode d'exécution, on fond la fonte dans un four pourvu d'un revêtement propre basique ou neutre et on emp'.oie ce four comme récipient dans lequel le chauffage conforme à l'invention a lieu. On ajoute le magnésium à la fonte se trouvant dans le four et la température de la fonte durant cette addition est de préférence basse, par exemple de 1100 à 1300 C. On écume ensuite la surface du métal fondu et on chauffe la fonte dans le four jusqu'à ce qu'on en ait besoin. La température de moulage peut être par exemple de 1450 C. A titre de variante, on peut ajouter le magnésium à la fonte en dehors du récipient puis introduire la fonte trai tée dans le récipient et la chauffer si nécessaire.
Une technique particulièrement avantageuse con siste à produire, dans le four ou hors du four, une fonte contenant plus de magnésium qu'il n'est né cessaire pour rendre le graphite final sphéroïdal. Ceci peut être effectué par exemple dans un réci pient fermé sous pression, ou même sans emploi de pression si la fonte est à une température suffisam ment basse. La fonte traitée est alors mélangée dans le four avec une quantité de fonte non traitée, de sorte que le mélange résultant est une fonte complè tement traitée, et on chauffe ce mélange dans le four de façon qu'il soit disponible à la température de moulage.
Une autre possibilité est d'effectuer l'addition de magnésium en fondant ensemble dans le four des matières premières ferreuses telles que des gueuses de fonte ou des déchets de fer ou d'acier ou des mé langes appropriés de ces matériaux, et une source de magnésium, par exemple un alliage de magnésium, pour former une fonte traitée qui, après écumage du laitier, est chauffée dans le four à la température de moulage.
Pour mettre en aeuvre le procédé selon l'inven tion, on peut encore produire de la fonte en fusion contenant du magnésium, en fondant dans le four des gueuses de fonte contenant du magnésium et en chauffant la masse fondue résultante, qui doit conte nir au moins suffisamment de magnésium pour rendre le graphite final sphéroïdal, jusqu'à une température convenant au moulage. Si la quantité de magnésium présente est suffisante, on peut ajouter dans le four une quantité supplémentaire de fonte non traitée, soit à l'état solide soit à l'état fondu.
Lorsqu'il est nécessaire de nettoyer un revête ment sale en surchauffant de la fonte dans le réci pient, on peut couler la fonte dans le récipient à l'état fondu ou on peut la fondre dans le récipient. Dans les deux cas, on la surchauffe ensuite à une température et pendant une durée suffisantes pour que le dépôt oxydé se détache du revêtement et flotte à la surface à l'état de laitier. Pendant le chauffage, il convient de veiller à ce que le bain entre en contact avec la totalité du revêtement qui est recouvert par le dépôt oxydé. Ensuite, on écume la surface du bain et on introduit le magnésium.
Si le magnésium doit être ajouté à la fonte directe ment dans le four, il faut d'abord refroidir la fonte pour augmenter la récupération du magnésium.
Pour éviter la nécessité du refroidissement et pour tirer parti de la chaleur contenue dans la fonte surchauffée, on peut préparer dans un autre réci pient un bain de fonte contenant plus que la quan tité désirée de magnésium, avantageusement en intro duisant du magnésium à une basse température, puis mélanger le produit avec la fonte surchauffée.
Le magnésium peut être introduit dans la fonte sous l'une de ses formes usuelles, soit sous forme d'un alliage d'addition contenant du magnésium, soit sous forme de magnésium métallique à condition de prendre les précautions appropriées. Cependant, on constate que la perte de magnésium d'un bain chauffé est diminuée par la présence de nickel, et il est par conséquent avantageux d'introduire le magnésium sous forme d'un alliage nickel-magnésium,
par exemple contenant 85 % de nickel et 15 % de ma- gnésium.
Quelle que soit la forme dans laquelle le ma gnésium est introduit initialement, une perte éven tuelle de magnésium due à un chauffage très pro longé de la fonte dans le récipient peut être com pensée par de petites additions subséquentes de ma gnésium, par exemple sous forme d'un alliage de magnésium, faites, directement dans le récipient chauffé.
Il est clair que si l'on ne coule qu'une partie d'un bain de fonte contenant du magnésium, le dé- pôt se trouvant sur la partie supérieure du revête ment du four se trouve exposé et est oxydé, à moins qu'il soit protégé, par exemple par une atmosphère de gaz inerte. Si le four est ensuite rechargé de fonte et qu'une nouvelle quantité de magnésium est ajou tée, on perd un peu de magnésium par réaction avec ce dépôt oxydé, et il faut tenir compte de cette perte dans le calcul de la quantité de magnésium à ajouter, afin que cette quantité soit suffisante à la fois pour réagir avec le dépôt et pour rétablir la teneur en magnésium du bain.
Cette manière de faire conduit à une rapide augmentation de l'épais seur du dépôt dans la partie supérieure du four, et après avoir partiellement vidé et rempli le four par exemple quatre ou cinq fois, celui-ci doit être com plètement vidé et le revêtement doit être nettoyé.
Pour fabriquer de la fonte de fer contenant du graphite sphéroïdal à l'état tel que moulée, il est généralement nécessaire d'ajouter à la fonte un agent d'ensemencement de la graphitisation avant le mou lage, par exemple du ferro-silicium. Cet ensemen cement peut être effectué dans le four à condition que la température du métal soit maintenue en des sous de 15501, C. Le métal ensemencé peut alors être coulé directement du four dans des poches à fourche pour la coulée dans les moules. Lorsque l'ensemencement n'est pas effectué dans le four, l'agent d'ensemencement peut être ajouté au métal après sa sortie du four.
Par exemple, on peut le placer au fond de la poche et couler le métal pro venant du four sur l'agent, ou on peut l'ajouter sur la surface du métal se trouvant dans la poche et re muer pour le faire pénétrer dans le bain, ou on peut l'ajouter à la goulotte du four ou dans la poche pen dant le remplissage de cette dernière.
Dans les exemples ci-après, on a prélevé des échantillons de fonte en fusion immédiatement après l'addition du magnésium, puis à différents intervalles de temps. Les échantillons ont été coulés sous forme de tins de cale sèche de 2,5 cm, la fonte coulée pour chaque moulage étant ensemencée avec 0,5 % de si- licium, sous forme de Fesi. Les teneurs en magné sium des moulages ont été déterminées, ainsi que les microstructures de ceux-ci.
Les résultats sont donnés dans le tableau I. <I>Exemple 1</I> On a préparé un bain de fonte de fer dans un four électrique à induction à haute fréquence de 350 kg en fondant 280 kg de fonte affinée. Le four avait un revêtement basique neuf d'un réfractaire à base de magnésite connu sous la désignation H.F.
80 et ayant la composition 86 0/a Mg, 10 % AW3, 1 % CaO, 2 % SiOs, 1 % Fe.,Os et 0,2 % TiOs. Une fois le bain complètement fondu,
on l'a chauffé à 1450o C, on l'a écumé pour le débarrasser du lai- tier fluide et on l'a traité avec 1,
2 % d'alliage d'ad- dition de composition 85 % Ni et 15 % Mg, après quoi on a remué le bain et on l'a écumé à nouveau pour éliminer le laitier formé pendant ce traitement. On a ensuite conservé le bain pendant 90 minutes à une température de 14500 C par chauffage dans le four.
La teneur en magnésium à différents mo ments est donnée au tableau I. Dans tous les échan tillons, la structure du graphite est sensiblement complètement sphéroïdale, l'échantillon à 90 minutes ayant 95 % de son graphite sous forme sphéroïdale dans une matrice perlitique, le reste du graphite étant du graphite compact. <I>Exemple 2</I> On a vidé le four utilisé dans l'exemple 1 et on l'a laissé refroidir.
On a alors constaté qu'il portait un lourd dépôt sur les côtés et sur le fond du re vêtement, dépôt qui s'est rapidement oxydé à l'air en virant d'un brun sale à une couleur bleuâtre. On a alors préparé un nouveau bain de fonte dans ce four et on l'a traité comme précédemment, la tem pérature ne dépassant jamais 1450C. Après élimi nation du laitier, on a conservé le bain à 1450 C dans le four, on a prélevé des échantillons de temps en temps au cours de 60 minutes et on les a analy sés et examinés comme précédemment. Les résultats du tableau I montrent qu'après seulement 30 minu tes, la teneur en magnésium est tombée à moins de 0,01 %.
La structure graphitique de l'échantillon de 20 minutes est 80 % de graphite sphéroïdal, le reste étant du graphite compact, dans une matrice perliti- que. Les échantillons de 30 minutes et les échantil lons. suivants contiennent uniquement du graphite en écailles. Après avoir vidé le four, on a constaté que les dépôts oxydés étaient encore présents sur le revêtement.
On a alors rechargé le four avec des gueuses de fonte que l'on a fondues puis surchauffées à 16000 C pendant 10 minutes. Pendant ce temps, le dépôt oxydé s'est détaché du revêtement et est monté à la surface du bain. On a écumé le laitier résultant, on a laissé la fonte refroidir à 1400 Cet on l'a traitée comme précédemment avec 1,2 0/0 d'un alliage à 85 % Ni et 15 % Mg. Après avoir écumé à nou- veau,
on a chauffé la fonte à 1450 C et on l'a conservée pendant 60 minutes en coulant des échan tillons de temps en temps, comme précédemment. Comme on le voit dans le tableau I, la perte en magnésium a de nouveau été très faible et l'échan tillon prélevé au bout de 60 minutes contient encore 0,022 % de magnésium ;
95 % de son graphite est sphéroïdal et 5 % compact, dans une matrice per- litique. <I>Exemple 3</I> On a répété l'exemple 1 en remplaçant le re vêtement basique par un revêtement neutre neuf en réfractaire chrome-magnésite,
connu sous la désigna- tion Magal II , dont la composition est 76,6 % MgO, 8,1 % Cr.,03, 3 % SiO., 4 % A1,>03, 5,2 % Fe#03,
2,6 % CaO et 0,15 % TiO.. On a maintenu le bain à 1440 Cet les teneurs en magnésium après différents intervalles de temps jusqu'à 90 minutes sont données dans le tableau I.
Le graphite de l'échantillon de 90 minutes est sphéroïdal à raison de 95 % dans une matrice perlitique. Après avoir vidé le four, on a trouvé un dépôt adhérent sur les côtés et sur le fond du revêtement, dépôt qui s'est rapide ment oxydé à l'air en prenant une couleur bleuâtre.
Le tableau I donne également les résultats de fusions semblables maintenues à d'autres températu res dans des fours comportant des revêtements chrome-magnésite propres. Après un séjour de 90 minutes à 1400 ou 1500 C, la structure graphi- tique est sensiblement entièrement sphéroïdale, tan dis qu'après un séjour de 60 minutes à 15500 C, le graphite de l'échantillon est à 95 % sphéroïdal, et après 90 minutes le graphite de l'échantillon est sphéroïdal à raison de 70 %.
on a revêtu la face inférieure d'une couche de 1,5 cm d'un mélange de 50 % SiO2, 20 % A1203, 10 0/0 CaO et 20 % de borax,
que l'on a soigneusement lissée puis préfrittée à 1000-10601> C pendant envi ron 1 h. On a employé cette plaque pour couvrir un bain de fonte préparé et traité dans un four pourvu d'un revêtement de chrome-magnésite propre, exac tement comme décrit pour la plaque de graphite non étanchéifiée. Les chiffres du tableau I montrent que la perte de magnésium a été un peu plus lente qu'avec la plaque non étanchéifiée.
Après l'utilisation, on a constaté que la face inférieure de la plaque était recouverte d'un dépôt adhérent qui s'est oxydé à l'air, mais ce dépôt et le revêtement réfractaire ont pu être facilement déta chés et la plaque a pu être réutilisée après avoir été revêtue à nouveau d'une glasure réfractaire. <I>Exemple 4</I> On a répété l'exemple 2 en employant le four avec, sur son revêtement, le dépôt oxydé provenant de la fusion de l'exemple 3 qui avait été conservée à 1440 C.
Les analyses du tableau I montrent que lorsque le dépôt oxydé n'a pas été éliminé, la teneur en magnésium est tombée à environ 0,01% en 20 minutes seulement.
Dans l'échantillon de 20 mi- nutes, seulement 60 % de graphite est sphéroïdal, le reste étant du graphite compact, et les échantil lons ultérieurs ne contiennent pratiquement que du graphite en écailles.
Après avoir éliminé le dépôt en surchauffant un bain de fonte dans le four à 1600 C pendant 10 mi nutes, la vitesse de la perte de magnésium a de nouveau été réduite à environ la même valeur qu'avec un revêtement neuf. Une teneur en magné- sium de 0,011 % a subsisté après 90 minutes,
et l'échantillon de 90 minutes a plus de 95 % de son graphite sous forme sphéroïdale dans une matrice perlitique. <I>Exemple 5</I> Pour illustrer l'emploi d'une plaque de couver ture, on a préparé un bain de fonte contenant du magnésium comme dans, l'exemple 3, dans un four comportant un revêtement de chrome-magnésite pro pre.
Après avoir écumé le laitier provenant de l'ad dition du magnésium, on a mis en place sur la sur face de la fonte une plaque circulaire de graphite d'un diamètre d'environ 1,2 cm inférieur à celui de l'intérieur du four, et on a chauffé le bain pendant 45 minutes à 1450 C. Les teneurs en magnésium à différents intervalles de temps sont indiquées dans le tableau I.
On a préparé une seconde plaque de graphite en la chauffant à 9001) C à l'air pour attaquer la sur face en brûlant les fines particules éventuellement présentes. On a ensuite soufflé de l'air sur la plaque pour la débarrasser de toute matière non fermement retenue, et on l'a entièrement enduite à la brosse d'une mince couche de ciment réfractaire.
Ensuite, <I>Exemple 6 à titre</I> comparatif Pour montrer l'effet de l'emploi d'un revêtement acide, on a répété l'exemple 1 dans un four com portant un nouveau revêtement acide de la compo- si.ion 94,7 % Si02, 0,5 % A1203, 0,6 % Fe2O3, 2,7 % TiO2, 0,
07 % CaO, 0,04 % MgO, 0,5 % K20 et 0,
2 % Niz0. Les résultats figurant dans le tableau I montrent que la perte de magnésium a été très rapide et qu'il en est resté moins de 0,01 % après 15 minutes.
Déjà au bout de 10 minutes, tout le graphite de l'échantillon est sous forme d'écailles. On a répété l'exemple en employant une plaque de couverture avec revêtement réfractaire, mais il n'en est résulté aucun ralentissement appréciable de la perte de magnésium.
<I>Exemple 7</I> On a préparé un bain de 350 kg de fonte de fer dans un four électrique à haute fréquence pourvu d'un revêtement neutre de chrome-magnésite, en fon dant une charge consistant en 280 kg de gueuses de fonte affinée et 70 kg de gueuses de fonte contenant 0,3 % de magnésium. Sitôt qu'un bain complètement fondu a été formé (à environ 1150-12000 C),
on a placé au contact de la surface du bain une plaque de graphite revêtue d'un ciment réfractaire et d'une glasure réfractaire fondue par la technique préférée décrite plus. haut, et on l'a maintenue en place pen dant que l'on surchauffait le bain à 1500o C. Ceci a pris 20 minutes. On a alors retiré la plaque et on a coulé la fonte dans une poche pour le moulage. Tous les moulages produits ont des structures gra- phitiques entièrement sphéroïdales et la teneur rési duelle moyenne en magnésium est de 0,05 ()/o.
Les résultats obtenus dans les exemples ci-dessus et rassemblés dans le tableau I illustrent une autre caractéristique importante de l'invention. On cons tate qu'en maintenant la fonte en fusion à la tempé rature de moulage ou au voisinage de celle-ci, avan tageusement à une température de 14300 C à 14500 C, on peut obtenir une fonte dans laquelle le graphite est entièrement ou principalement sous forme sphé- roïdale, dans l'état tel que moulé ou après un trai tement thermique de graphitisation,
malgré une te- neur résiduelle en magnésium inférieure à 0,03 %, par exemple de 0,02 à 0,01 %. Jusqu'ici, ceci n'a été possible qu'en désulfurant la fonte jusqu'à des très faibles teneurs en soufre avant de la traiter par le magnésium.
En maintenant la fonte pendant de longues durées, par exemple de 15 minutes ou da vantage, il se dépose du sulfure de magnésium et d'autres inclusions contenant du magnésium prove nant du traitement de la fonte par le magnésium, sur le revêtement du récipient et également sur la face inférieure de la plaque de couverture si l'on en utilise une, et seul le magnésium qui agit pour changer la forme du graphite reste dans la fonte. Cette élimina tion des inclusions est favorisée par le brassage qui se produit lorsque la fonte est conservée dans un four à induction.
L'élimination des inclusions et la diminution de la teneur en magnésium de la fonte ont toutes deux pour effet d'améliorer la propreté des moulages et de diminuer la tendance à la formation de moulages encrassés. Les crasses se forment le plus facilement sur la surface horizontale d'un moulage et provien nent de la séparation d'inclusions présentes dans le bain pendant la solidification du moulage. Si on laisse les inclusions se séparer avant la coulée du moulage, elles ne peuvent plus entrer dans le moulage. D'au tre part, la diminution de la teneur en magnésium diminue la tendance à la formation de nouvelles cras ses d'oxyde de magnésium par oxydation du magné sium pendant la coulée du moulage à l'air et dans la cavité du moule, spécialement au cas où il se pro duit un écoulement turbulent.
Pour obtenir des mou lages de fonte à graphite sphéroïdal de propreté améliorée à partir d'un bain de fonte contenant ini- tialement plus de 0,04 % de magnésium,
il convient donc d'enlever la scorie du bain et de le conserver avant le moulage jusqu'à ce que la teneur en ma- gnésium soit tombée en dessous de 0,03 % et de préférence en dessous de 0,02 %, dans un récipient chauffé ayant un revêtement basique ou neutre pro pre. L'amélioration qui peut en résulter est illustrée par l'exemple suivant.
<I>Exemple 8</I> On a préparé un bain de fonte en fondant une fonte affinée dans un four électrique à haute fré quence pourvu d'un revêtement basique de magné site de la composition indiquée dans l'exemple 1. Après avoir écumé le laitier fluide, traité avec 1,2 0/0 d'alliage à 85 % Ni et 15 % Mg et écumé à nou- veau,
on a conservé la fonte à l'air à 1450 C sans plaque de couverture et on a coulé des échantillons ayant une surface supérieure horizontale importante après 0, 15 et 30 minutes, chaque moulage étant ensemencé avec 0,5 % de silicium sous forme de ferrosilicium. Les analyses des moulages sont don nées dans le tableau II ci-après,
et les résultats d'es sais mécaniques dans le tableau IIl. Tous les mou lages ont des structures graphitiques sensiblement en tièrement sphéroïdales, mais les surfaces horizonta les supérieures des échantillons coulés à 0 mn sont très encrassées, alors que les échantillons coulés après 15 minutes n'ont que quelques grains de sco ries et ceux coulés après 30 minutes sont complète ment propres.
L'élimination progressive du bain des inclusions contenant du soufre ressort de la chute progressive des teneurs en soufre (tableau II) et l'amélioration ré sultant de la propreté des moulages s'accompagne de l'amélioration des propriétés mécaniques (ta bleau III).
EMI0006.0069
TABLEAU <SEP> II
<tb> <I>Changement <SEP> de <SEP> la <SEP> composition <SEP> en <SEP> fonction <SEP> du <SEP> temps</I> <SEP> (exemple <SEP> 8)
<tb> Moulage <SEP> Composition <SEP> (d/o) <SEP> Durée <SEP> de
<tb> N <SEP> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> S <SEP> P <SEP> Ni <SEP> Mg <SEP> conservation
<tb> 1 <SEP> 3,3 <SEP> 2,3 <SEP> < 0,1 <SEP> 0,014 <SEP> 0,03 <SEP> 1,0 <SEP> 0,041 <SEP> 0
<tb> 2 <SEP> <B> <SEP> <SEP> </B> <SEP> 0,003 <SEP> <B> <SEP> D</B> <SEP> 0,020 <SEP> 15
<tb> 3 <SEP> <B> <SEP> D</B> <SEP> <SEP> 0,002 <SEP> <B> <SEP> </B> <SEP> 0,
014 <SEP> 30
EMI0006.0070
TABLEAU <SEP> III
<tb> <I>Propriétés <SEP> mécaniques</I> <SEP> *(exemple <SEP> 8)
<tb> Moulage <SEP> Limite <SEP> d'élasticité <SEP> 0,2 <SEP> a/o <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> Allongement
<tb> N <SEP> (kg/mm') <SEP> (kg/mmz) <SEP> ( /o)
<tb> 1 <SEP> 60,5 <SEP> 78,5 <SEP> 5
<tb> 2 <SEP> 63,0 <SEP> 94,9 <SEP> 4
<tb> 3 <SEP> 59,9 <SEP> 94,5 <SEP> 5
<tb> <B>*</B>Après <SEP> normalisation <SEP> de <SEP> 3 <SEP> h <SEP> à <SEP> 900e <SEP> C <SEP> et <SEP> refroidissement <SEP> à <SEP> l'air.
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