EP0127521A1 - Process and device for the treatment of a low-pressure cast metal, especially for the inoculation of the melt - Google Patents

Process and device for the treatment of a low-pressure cast metal, especially for the inoculation of the melt Download PDF

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EP0127521A1
EP0127521A1 EP84401001A EP84401001A EP0127521A1 EP 0127521 A1 EP0127521 A1 EP 0127521A1 EP 84401001 A EP84401001 A EP 84401001A EP 84401001 A EP84401001 A EP 84401001A EP 0127521 A1 EP0127521 A1 EP 0127521A1
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EP
European Patent Office
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mold
wire
liquid metal
chimney
inoculation
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EP84401001A
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EP0127521B1 (en
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Rio Bellocci
Claude Bak
Serge Colmet
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Pont a Mousson SA
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Pont a Mousson SA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/20—Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/007—Treatment of the fused masses in the supply runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/04—Low pressure casting, i.e. making use of pressures up to a few bars to fill the mould

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for treating a liquid metal molded under low pressure, for example cast iron to be inoculated.
  • inoculation of cast iron with lamellar graphite or spheroidal graphite, or with vermicular graphite can be carried out using an inoculant such as, for example, ferro-silicon, in the form of powder previously introduced into a mold, in the low pressure molding technique, that is to say the technique according to which liquid pig iron is forced into a mold, by ascending casting, under the action of a relatively low gas pressure , of the order of 0.2 to 1.5 bars.
  • an inoculant such as, for example, ferro-silicon
  • Patent FR-A-2,278,432 relates to the use of an inoculant in the form of an endless wire unwound from a coil to be introduced in vertical suspension in a basin provided in the mold.
  • This basin is located on the path of the liquid metal to be treated, a path which is accomplished through a pouring channel supplying the actual molding impression, between the vertical casting jet by gravity and said casting imprint. Because of the rapidity of passage of the liquid metal through this intermediate inoculation basin in which the lower end of the suspended inoculating wire is immersed, it is difficult to obtain a good homogeneity of inoculation of the liquid metal, therefore of the mass of metal introduced into the molding impression.
  • the ascending low pressure casting technique does not include a pouring channel or a basin upstream of the molding footprint capable of receiving an inoculating material.
  • the present invention solves this problem of inoculation by means of a wire from a metallic or sand mold, or else partially metallic and partially sand, in the low pressure molding technique.
  • the invention applies both to cast iron and to its inoculation as to other metals and alloys as indicated below and to treatments other than inoculation, for example that of deoxidation.
  • the invention also relates to a device for the implementation of this method, comprising a ladle for pouring liquid metal under low gas pressure, a mold having an internal molding imprint, placed above the ladle and communicating with this by an ascending pouring chimney, a pouring nozzle being interposed in leaktight manner between a lower orifice for supplying the mold and the upper end of the chimney, characterized in that the mold is pierced at its upper part d 'A passage along the vertical axis of the ascending casting chimney, adapted to receive the liquid metal treatment wire and opening into the molding cavity.
  • the wire coming from a spool, on which it is wound passes through the upper part of the mold provided with an orifice for this purpose and the lower part of the mold so that the lower end of the treatment wire exceeds the lower face of the mold substantially below the latter, the treatment wire thus passing through the mold from side to side.
  • the wire passes through the upper part of the mold through a hole so as to lead into the molding impression. Air tightness in the annular space between the through hole and the wire is optional.
  • the conditions for homogeneous inoculation and rapid introduction of the inoculated cast iron into the mold after inoculation are perfectly filled in the low pressure molding technique.
  • the inoculation phase lasts only an instant (a few seconds) before the introduction of the inoculated cast iron into the mold, itself very rapid, but however lasts a time sufficient for the complete melting of the wire immersed in the chimney or the riser tube, so that the cast iron which will enter the mold is completely inoculated.
  • the inoculation time is controllable at will.
  • the inocu lation in the mold depends on the supply system of the mold and the flow of the liquid metal to be inoculated, and it is done at the same time as the filling by gravity of the mold in liquid metal which solidifies. This results in an often incomplete and heterogeneous inoculation, for lack of time to be fully carried out.
  • the low pressure molding or casting device targeted by the invention comprises a ladle 1 under gas pressure and a blind mold A applied to the pouring nozzle of said pocket.
  • the pouring ladle is for example of the teapot type and comprises a chamber 2, almost completely closed, and a pouring chimney or pouring tube 3 communicating with the chamber 2 by an orifice 4 situated at the bottom of the ladle 1.
  • the liquid metal M contained in pocket 1, therefore both in the room 2 and the chimney or pipe 3, is placed under gas pressure by a conduit 5 for supplying pressurized gas, for example air or argon or nitrogen, opening at the upper part of the chamber 2.
  • This conduit 5 can also be connected to a discharge or to an exhaust by a dispenser drawer not shown.
  • the introduction of pressurized liquid metal into the pocket 1 takes place through a large opening in the upper part of the chamber 2, this wide opening being closed in leaktight manner by a cover 6.
  • the pocket 1 can be replaced by a pocket crossed approximately in the middle by an ascending pouring tube, and be equipped with a system for regulating the gas pressure and the level N of liquid metal M in the tube upward casting as described in patent FR-A-2 367 566.
  • the chimney 3 of axis XX carries at its upper part a nozzle 7 also called pouring nozzle, of frustoconical shape.
  • This nozzle 7 is intended to receive the pouring orifice of a mold A, by application in sealed contact.
  • the mold A for example in two parts 8 and 9 assembled along a horizontal joint plane, comprises a molding cavity 10 and a frustoconical pouring orifice 11 fitting tightly on the nozzle or the nozzle 7 also frustoconical.
  • the two mold parts 8 and 9 are kept in sealed contact, against the pressure of liquid metal which would tend to open the molding impression 10, by all appropriate means known to the founders, for example by a locking by means of clamps shown schematically in 12.
  • Mold A is blind in that it can sedes, for any opening, at its lower part 8 the pouring orifice 11 intended to be applied to the nozzle 7.
  • Its upper part 9 has no opening, its ceiling, that is to say the upper part of the mold impression 10, being completely closed.
  • the ceiling of its upper part 9 is perforated with an orifice 9a for the passage of an inoculating metal wire 13 in the axis XX of the orifice 11.
  • the device of the invention is completed by an inoculation means consisting of an inoculating metal wire 13 brought for example by a reel 14 (coil 14).
  • the inoculating wire 13 passes right through mold A, therefore the molding imprint 10, along the vertical axis XX of the chimney or pouring pipe 3 of the ladle 1.
  • the wire 13 d inoculation therefore crosses the ceiling or the upper part of the mold cavity 10, through the part 9 of mold A, is suspended through the mold cavity 10 and the pouring orifice 11, and is extended vertical suspension along the axis XX below the mold A, over a certain height, inside the casting chimney 3.
  • the wire 13 thus extends over a total length L below the upper face of the mold A, greater than the height h of the mold A measured above the base of the nozzle 7.
  • the length of wire descending below the lower face of the lower part 8 of the mold A is such that the length of wire immersable in the liquid metal inside the chimney 3 of upward casting, corresponds to the quantity of inoculant necessary to inoculate the liquid metal to be introduced in the molding impression 10.
  • the length of wire immersed in the liquid metal is marked H in FIG. 1.
  • the inoculation wire 13 crosses the ceiling of the upper part 9 by providing a needle hole through this ceiling, corresponding to the diameter of the wire 13.
  • the mold A is metallic ( Figures 1 and 3)
  • either its upper part is crossed by an orifice 9a for the passage of the wire 13 ( Figure 1), or else its upper part comprises an orifice 15 closed by a plug 16 in sand or other refractory material agglomerated by a binder, and the plug 16 is itself crossed by a passage hole 9a for the inoculating wire 13 (FIG. 3).
  • the liquid metal M can be spheroidal graphite cast iron or lamellar graphite cast iron or else a steel to be deoxidized or else a super alloy (that is to say an austenitic alloy containing more than 201 iron, thus than nickel and chromium or nickel, chromium and cobalt, or an alloy which contains less than 20% iron and which is based on nickel or based on cobalt).
  • the liquid metal M can also be aluminum or an aluminum alloy or a copper alloy.
  • the inoculation wire 13 is based on an inoculating product such as ferro-silicon (at 751, the rest being a steel support) in the case of spheroidal graphite or ductile iron, and in the case of lamellar graphite cast iron. It is also possible to use an inoculating wire based on ferro-silicon in the case where the liquid metal M is steel.
  • the treatment wire 13 can be made of magnesium, of an iron-silicon-magnesium alloy, of rare earths, of titanium, of bismuth.
  • the wire 13 can also be made of aluminum. in silico-calcium, silicon, manganese, rare earths.
  • the inoculating wire 13 may also comprise, in addition to ferro-silicon, rare earths which improve the nodulariation process of free graphite by promoting the production of nodules of round shape, and may contain also bismuth which increases the number of graphite nodules.
  • the treatment wire 13 can be strontium, or sodium.
  • chamber 2 is still not under pressure.
  • the level N remains the same as in 1) but the wire 13 passes right through the mold A along the axis XX of the chimney 3 and is suspended in the chimney 3 over a length corresponding to the quantity of wire to be used for inoculation.
  • the lower end of the wire 13 is close to the level N, above it.
  • a mold A is in place under the pouring nozzle 7 of the pouring chimney 3 as illustrated in FIG. 1.
  • gas pressure is introduced above the liquid iron M until the PO value called "pre-pressure".
  • This pre-pressure raises the cast iron in the chimney 3 to the level N, that is to say just below the upper part of the chimney 3, as close as possible to the underside of the mold A, c ' that is to say as close as possible to the molding footprint 10.
  • the inoculation wire 13 is in place in the ascending casting chimney 3, along its axis XX, through the mold A traversed right through, to an immersion depth H in the chimney 3, below of level N.
  • the depth H corresponds to the quantity of wire which must be dissolved in the cast iron N for a perfect inoculation of the cast iron which will subsequently solidify inside the mold cavity 10. If the quantity inoculant of height H is insufficient, we can unroll the wire 13 of the coil 14 until the quantity of wire 13 dissolved in the liquid metal M is sufficient.
  • This pre-pressure Po is maintained for a time corresponding to the segment or bearing ab of the diagram in FIG. 11 until the wire 13 immersed in the liquid iron M at a height H is completely dissolved.
  • the inoculation time under pre-pressure Po corresponding to the level ab does not exceed a few seconds (2 to 3 seconds on average). This time is also controllable.
  • the casting pressure PC is maintained in the pocket 1 for a certain time to allow the solidification of the cast iron contained inside the molding cavity 10 of the mold A.
  • This maintenance of the casting pressure PC corresponds to the upper bearing cd of Figure 12.
  • the inoculation wire 13 When the cast iron is solidified inside the molding cavity 10, after return of the excess liquid cast iron in the chimney 3, by fallout, the inoculation wire 13 is partly melted, partly embedded in the solid state in the solidified part.
  • the wire 13 can be cut flush with the upper face of the mold A before the evacuation, however during the demolding of the molded part, the wire inoculation 13 which could possibly be protruding from the outer wall of the molded part can also be cut flush with it.
  • the wire 13 can be removed from the mold A even before the start of filling of the mold A.
  • a mold B has vents 17 passing through its upper part 9 and connecting the cavity 10 to the atmosphere, and in particular a vent 17 in the axis XX of the orifice 11a for supplying liquid iron, the wire 13 easily passes through the mold B passing through the axial vent 17.
  • the pressure is then increased in the following manner, in the ladle, after inoculation, for filling the cavity 10 (FIG. 19):
  • Point b of the diagram in Figure 19 represents the pressure and time situation after inoculation and just before filling of mold B.
  • the ascending segment bc illustrates a rise in pressure in the chamber 2 of the pocket 1 to introduce the liquid iron into the cavity 10 until the upper face of the mold B.
  • the bearing ccl illustrates the maintenance of this pressure until the cast iron solidifies in the vents 17, which transforms the mold B into a blind mold. This solidification is rapid. The ccl bearing is therefore very short.
  • the ascending segment cl-c2- illustrates an increase in higher pressure in the chamber 2 of the pocket 1 to introduce into the molding cavity 10 an additional hot melt and thus compensate for the shrinkage and any shrinkage which are then filled.
  • FIG. 20 is illustrated the application of the invention to a mold C with a vertical joint plane, the trace of which merges with the axis XX, with mold impression 18 and with core 19 admitting the axis XX as axis of symmetry.
  • the mold C for example that of a tubing for an automobile engine, is in two parts 20 and 21 symmetrical with respect to the axis XX and with respect to the vertical joint plane.
  • the two parts 20 and 21 are clamped one against the other, for example by two press plates 22, 23.
  • the core 19 is for example suspended in the mold cavity 18 by an upper surface 24.
  • the mold C has an axial pouring orifice 11b on its underside. On the orifice 11b, the nozzle 7 of the ladle 1 is applied.
  • the core 19, for example in molding sand, is traversed right through by the inoculation wire 13 which descends along the axis XX of the 3 casting chimney.
  • the core 19 is advantageously crossed right through a passage conduit 25 in the axis XX.
  • the useful part of the wire 13 for inoculation is not that which passes through the mold C, that is to say the core 19, but that which, below the mold C, is immersed in the cast iron M contained in the chimney 3, before introduction of the cast iron into the annular molding cavity 18.
  • the inoculation and then the filling of the mold take place as before.
  • the wire 13 can be left trapped in the solidified cast iron at least at the bottom of the mold C or else the wire 13 can be removed as the cast iron rises in the mold C or even before the filling begins. mold C.
  • the effect of mixing the cast iron and the dissolved inoculating product, during the transfer of the cast iron inoculated from the chimney 3 to the cavity of the mold cavity 10, ensures excellent homogeneity of the inoculation in the mass of cast iron filling fingerprint 10.
  • the wire 13 can continue to be lowered into the chimney 3 as it melts, in the case where the wire segment 13 of height H does not would not be quantitatively sufficient for inoc- 1st all the cast iron intended to be introduced into the molding impression 10.
  • This inoculation method combined with the ascending low pressure casting method makes it possible to rapidly introduce the inoculated cast iron into the molding impression 10 (FIG. 15) without loss of time after inoculation and without having a long journey or course. to be accomplished, so that one is certain not to lose the inoculation effect of the liquid iron which, as we know, is of short-lived duration.
  • the inoculation according to the invention also makes it possible to lower the proportion of perlite in the structure of the molded part, which is advantageous for the manufacture of tubular parts for automobile engines.
  • the method and its implementation device make it possible to manufacture the parts molded in large series and at high speed with minimum time for inoculation.
  • the inoculation time which corresponds to the pre-pressure section Oab of FIG. 11 is that of the fusion of a certain length of inoculating wire 13 in the chimney 3, when the mold is already in place and in contact. watertight with the pouring nozzle 7 of the chimney 3.
  • This inoculation and casting process allows uniform inoculation of thin pieces as well as pieces of complicated shapes, while ensuring perfect uniformity of graphitization resulting from the uniformity of inoculation since the mode of inoculation of the chimney 3 is independent of the shape of the molded part and the feed rate of the mold in liquid metal.
  • the metal wire 13 can be suspended from the ceiling of the molding footprint 10, for example by giving the upper end of the wire 13 the shape of a hook and by providing a small ring on the ceiling of the em metallic molding preprint, the ring and the hook to be embedded in the molding cavity after solidification of the cast iron.
  • the inoculation wire must extend well below the underside of the mold A in order to be immersed in the chimney 3 of upward casting, as illustrated in FIG. 1.
  • a wire thus suspended can be used with a blind mold in sand A.
  • the only difference with the metal mold is that the upper end of the inoculation wire 13 can be hung and retained on the upper face of the mold, by example by widening in the form of a flat loop in a horizontal plane resting on said upper face, after crossing of the ceiling of the molding footprint by the wire 13.

Abstract

Procédé et dispositif de traitement d'un métal liquide (14) moulé sous basse pression, notamment pour l'inoculation de la fonte, dans lequel on moule sous basse pression et par coulée ascendante dans un moule (A) présentant une empreinte intérieure (10), le métal liquide (M) situé dans une poche de coulée (1) placée sous le moule (A) avec lequel elle communique par une cheminée ascendante (3). On traite le métal par un fil (13) suspendu à travers l'empreinte (10) sur une longueur (L) supérieure à la hauteur (h) du moule (A) afin de plonger sa partie inférieure dans le métal liquide remplissant la cheminée (3) on maintient la pression dans la poche (1) le temps nécessaire à la dissolution du fil (13) dans le métal (M), et on élève la pression jusqu'à une valeur provoquant l'emplisssage de l'empreinte de moulage (10) par le métal liquide ainsi traité. La phase de traitement est très rapide et le métal qui remplit ensuite le moule (A) est complètement inoculé.Method and device for treating a liquid metal (14) molded under low pressure, in particular for the inoculation of cast iron, in which one molds under low pressure and by upward casting in a mold (A) having an internal imprint (10 ), the liquid metal (M) located in a ladle (1) placed under the mold (A) with which it communicates by an ascending chimney (3). The metal is treated by a wire (13) suspended through the cavity (10) over a length (L) greater than the height (h) of the mold (A) in order to immerse its lower part in the liquid metal filling the chimney (3) the pressure is maintained in the pocket (1) the time necessary for the dissolution of the wire (13) in the metal (M), and the pressure is raised to a value causing the filling of the impression of molding (10) with the liquid metal thus treated. The treatment phase is very rapid and the metal which then fills the mold (A) is completely inoculated.

Description

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de traitement d'un métal liquide moulé sous basse pression, par exemple de la fonte à inoculer.The present invention relates to a method and a device for treating a liquid metal molded under low pressure, for example cast iron to be inoculated.

Comme on le sait, l'inoculation de la fonte à graphite lamellaire ou à graphite sphéroïdal, ou à graphite vermiculaire peut être réalisée à l'aide d'un inoculant tel que par exemple le ferro-silicium, sous forme de poudre préalablement introduite dans un moule, dans la technique de moulage sous basse pression, c'est-à-dire la technique suivant laquelle la fonte liquide est introduite de force, dans un moule, par coulée ascendante, sous l'action d'une pression gazeuse relativement basse, de l'ordre de 0,2 à 1,5 bars.As is known, inoculation of cast iron with lamellar graphite or spheroidal graphite, or with vermicular graphite can be carried out using an inoculant such as, for example, ferro-silicon, in the form of powder previously introduced into a mold, in the low pressure molding technique, that is to say the technique according to which liquid pig iron is forced into a mold, by ascending casting, under the action of a relatively low gas pressure , of the order of 0.2 to 1.5 bars.

D'une manière générale, on sait depuis longtemps que l'inoculation de la fonte à l'aide de ferro-silicium ou d'autres produits graphitisants a pour but de favoriser la graphitisation, c'est-à-dire la formation de graphite libre lors de la solidification de la fonte, en vue d'obtenir une bonne résilience du produit moulé, et que cette inoculation est d'autant plus efficace qu'elle est effectuée au plus près du moule, juste avant l'introduction de la fonte dans le moule. On a même effectué l'inoculation à l'intérieur du moule. En effet, l'effet d'inoculation de la fonte liquide n'est pas durable et tend à s'estomper en quelques minutes de sorte qu'il faut éviter un délai trop long entre l'inoculation et l'alimentation du moule en fonte liquide.In general, it has been known for a long time that the inoculation of cast iron with ferro-silicon or other graphitizing products is intended to promote graphitization, that is to say the formation of graphite. free during solidification of the cast iron, in order to obtain good resilience of the molded product, and since this inoculation is all the more effective as it is carried out as close as possible to the mold, just before the introduction of the cast iron in the mold. Inoculation was even carried out inside the mold. Indeed, the inoculation effect of liquid cast iron is not lasting and tends to fade in a few minutes so that it is necessary to avoid too long a delay between inoculation and the supply of the cast iron mold. liquid.

On connait par ailleurs un procédé'd'inoculation consistant à utiliser l'inoculant sous forme d'un fil sans fin. Le fil a pour avantages d'être facile à manipuler, de se prêter à une manutention mécanisée lorsqu'il est enroulé sur une bobine qu'il suffit de dérouler, d'assurer un dosage précis de la quantité de matériau inoculant, et enfin de fondre facilement dans une fonte liquide.There is also known a method "consisting of inoculation to use the inoculant in the form of an endless wire. The advantage of wire is that it is easy to handle, and lends itself to mechanized handling when it is wound on a spool that it Just unroll, ensure a precise dosage of the amount of inoculating material, and finally easily melt in a liquid cast iron.

C'est ainsi que l'on connaît par le brevet FR-A-2 276 124 un procédé d'addition d'un métal réactif sous forme d'un élément allongé suspendu à l'intérieur d'un moule que l'on emplit de métal liquide à traiter. Lorsque le niveau du métal liquide monte dans le moule, l'élément réactif allongé fond dans le métal en fusion en libérant le métal réactif dans la masse fondue. Le moule est alimenté en métal liquide par gravité. Donc la coulée est descendante. Aucun problème ne se pose pour la mise en suspension de l'élément réactif allongé à l'intérieur du moule. Cette mise en place s'effectue manuellement et l'inoculation s'effectue à l'intérieur du moule.This is how we know from patent FR-A-2 276 124 a process for adding a reactive metal in the form of an elongated element suspended inside a mold which is filled of liquid metal to be treated. When the level of liquid metal rises in the mold, the elongate reactive element melts in the molten metal, releasing the reactive metal in the melt. The mold is fed with liquid metal by gravity. So the flow is descending. No problem arises for the suspension of the elongated reactive element inside the mold. This establishment is carried out manually and the inoculation takes place inside the mold.

Le brevet FR-A-2 278 432 concerne l'emploi d'un inoculant sous forme d'un fil sans fin déroulé d'une bobine pour être introduit en suspension verticale dans un bassin prévu dans le moule. Ce bassin est situé sur le trajet du métal liquide à traiter, trajet qui s'accomplit à travers un chenal de coulée alimentant l'empreinte de moulage proprement dite, entre le jet de coulée vertical par gravité et ladite empreinte de coulée. En raison de la rapidité de passage du métal liquide à travers ce bassin intermédiaire d'inoculation dans lequel est immergée l'extrémité inférieure du fil inoculant suspendu, il est difficile d'obtenir une bonne homogénéité d'inoculation du métal liquide, donc de la masse de métal introduite dans l'empreinte de moulage. Ce risque de manque d'homogénéité de l'inoculation est d'autant plus grand que l'empreinte de moulage est plus volumineuse ou bien plus compliquée, notamment en vue du moulage de pièces minces. En effet, la solidification du métal liquide est alors si rapide qu'elle est achevée avant que le fil inoculant n'ait pu se dissoudre complètement dans le métal liquide, de sorte que l'inoculation est incomplète et hétérogène.Patent FR-A-2,278,432 relates to the use of an inoculant in the form of an endless wire unwound from a coil to be introduced in vertical suspension in a basin provided in the mold. This basin is located on the path of the liquid metal to be treated, a path which is accomplished through a pouring channel supplying the actual molding impression, between the vertical casting jet by gravity and said casting imprint. Because of the rapidity of passage of the liquid metal through this intermediate inoculation basin in which the lower end of the suspended inoculating wire is immersed, it is difficult to obtain a good homogeneity of inoculation of the liquid metal, therefore of the mass of metal introduced into the molding impression. This risk of lack of homogeneity of the inoculation is all the greater when the molding footprint is larger or much more complicated, in particular with a view to molding thin pieces. Indeed, the solidification of the liquid metal is then so rapid that it is completed before the inoculating wire could not completely dissolve in the liquid metal, so that the inoculation is incomplete and heterogeneous.

On connait encore par le document Giesserei-Praxis n* 3 du 10 Février 1982, pages 29 à 36, la technologie de l'inoculation de la fonte au moyen d'un fil susceptible d'être déroulé d'une bobine, ce fil d'inoculation étant introduit dans l'axe du jet de coulée gravitaire en provenance d'un bassin de coulée ou d'une poche de coulée à quenouille.We also know from the document Giesserei-Praxis n * 3 of February 10, 1982, pages 29 to 36, the technology of inoculating cast iron by means of a wire capable of being unwound from a coil, this wire d inoculation being introduced in the axis of the gravity casting jet coming from a casting basin or from a stopper ladle.

On peut ainsi espérer avoir une meilleure homogénéité d'inoculation étant donné que le métal liquide reste en contact avec le fil inoculant sur une certaine longueur de celui-ci, juste avant l'introduction dans le jet de coulée verticale du moule.We can thus hope to have a better homogeneity of inoculation since the liquid metal remains in contact with the inoculating wire over a certain length thereof, just before the introduction into the vertical casting jet of the mold.

Mais dans ces trois exemples antérieurs connus, il s'agit d'une coulée verticale par gravité et non pas d'une coulée verticale ascendante sous basse pression pour alimenter un moule.But in these three known prior examples, it is a vertical casting by gravity and not an ascending vertical casting under low pressure to feed a mold.

Or, le problème de l'inoculation au moyen d'un fil dans la technique de coulée ascendante de la fonte sous basse pression se pose car l'entrée du moule pour la fonte liquide, qui devrait être également l'entrée du fil; n'est pas acces-sible. En effet, elle est placée en contact étanche avec un ajutage supérieur d'une cheminée de montée de la fonte liquide ou d'un tube de coulée ascendante à partir de la poche de coulée sous pression. L'entrée du moule n'est donc pas accessible à un fil d'inoculation que l'on voudrait faire défiler. Ce problème se pose aussi bien pour des moules pourvus d'évents (empreinte de moulage communiquant avec l'atmosphère par des cheminées) que pour des moules borgnes (empreinte de moulage dépourvue d'évents), donc sans communication avec l'atmos- phèrel.However, the problem of inoculation by means of a wire in the upward casting technique of cast iron under low pressure arises because the mold entry for liquid cast iron, which should also be the entry of the wire; is not accessible. Indeed, it is placed in leaktight contact with an upper nozzle of a rising chimney of the liquid iron or of an ascending pouring tube from the pressure casting ladle. The entry of the mold is therefore not accessible to an inoculation wire which one would like to scroll. This problem arises as well for molds provided with vents (molding imprint communicating with the atmosphere by chimneys) as for blind molds (molding imprint without vents), therefore without communication with the atmosphere.

En outre, la technique de coulée ascendante sous basse pression ne comporte pas de chenal de coulée ni de bassin en amont de l'empreinte de moulage susceptible de recevoir un matériau inoculant.In addition, the ascending low pressure casting technique does not include a pouring channel or a basin upstream of the molding footprint capable of receiving an inoculating material.

La présente invention résout ce problème de l'inoculation au moyen d'un fil d'un moule métallique ou en sable, ou bien partiellement métallique et partiellement en sable, dans la technique de moulage sous basse pression.The present invention solves this problem of inoculation by means of a wire from a metallic or sand mold, or else partially metallic and partially sand, in the low pressure molding technique.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement d'un métal liquide moulé sous basse pression, notamment pour l'inoculation de la fonte, dans lequel on moule sous basse pression et par coulée ascendante dans un moule présentant une empreinte intérieure, le métal liquide situé dans une poche de coulée sous pression gazeuse, disposée au- dessous du moule, avec lequel elle communique par une cheminée de coulée ascendante raccordée manière étanche à un orifice d'alimentation du moule en métal liquide, caractérisé en ce qu'on exécute le traitement du métal liquide au moyen d'un fil suspendu à travers l'empreinte de moulage, sur une longueur supérieure à la hauteur du moule mesurée au-dessus d'un ajutage de coulée intercalé entre le "sommet de la cheminée et l'orifice d'entrée du moule, de manière que la partie inférieure du fil située audessous du moule et extérieure à celui-ci soit plongée dans le métal liquide à traiter sur une longueur déterminée sensiblement dans l'axe de la cheminée, procédé dans lequel

  • a) dans une phase précédant la coulée, l'extrémité inférieure du fil est située juste au-dessus du niveau du métal liquide dans la cheminée;
  • b) dans la phase suivante, on élève la pression gazeuse dans la poche de coulée de manière à faire monter le niveau du métal liquide à la hauteur de l'orifice d'alimentation du moule;
  • c) on maintient la pression et le niveau de coulée durant le temps nécessaire au traitement du métal liquide;
  • d) et on élève la pression dans la poche de coulée jusqu'à une valeur supérieure à la précédente afin de faire monter le

métal liquide dans l'empreinte de moulage pour remplir celle-ci.To this end, the subject of the invention is a process for treating a liquid metal molded under low pressure, in particular for the inoculation of cast iron, in which one molds under low pressure and by upward casting in a mold having an imprint. inside, the liquid metal located in a gaseous pressure casting ladle, placed below the mold, with which it communicates by an ascending casting chimney tightly connected to a supply port for the molten metal mold, characterized in that that the processing of the liquid metal is carried out by means of a wire suspended through the molding cavity, over a length greater than the height of the mold measured above a pouring nozzle interposed between the "top of the chimney and the mold entry orifice, so that the lower part of the wire situated below and outside the mold is immersed in the liquid metal to be treated over a determined length substantially on the axis of the chimney, a process in which
  • a) in a phase preceding the casting, the lower end of the wire is located just above the level of liquid metal in the chimney;
  • b) in the following phase, the gas pressure in the ladle is raised so as to raise the level of the liquid metal to the height of the feed orifice of the mold;
  • c) the pressure and the level of casting are maintained for the time necessary for the treatment of the liquid metal;
  • d) and the pressure in the ladle is raised to a value greater than the previous one in order to raise the

liquid metal in the mold cavity to fill it.

L'invention s'applique' aussi bien à la fonte et à son inoculation qu'à d'autres métaux et alliages comme indiqué ci-après et à d'autre traitements que l'inoculation, par exemple à celui de désoxydation.The invention applies both to cast iron and to its inoculation as to other metals and alloys as indicated below and to treatments other than inoculation, for example that of deoxidation.

L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant une poche de coulée de métal liquide sous basse pression gazeuse, un moule présentant une empreinte intérieure de moulage, disposé au-dessus de la poche et communiquant avec celle-ci par une cheminée de coulée ascendante, un ajutage de coulée étant interposé de manière étanche entre un orifice inférieur d'alimentation du moule et l'extrémitéé supérieure de la cheminée, caractérisé en ce que le moule est percé à sa partie supérieure d'un passage suivant l'axe vertical de la cheminée de coulée ascendante, adapté pour recevoir le fil de traitement du métal liquide et débouchant dans l'empreinte de moulage.The invention also relates to a device for the implementation of this method, comprising a ladle for pouring liquid metal under low gas pressure, a mold having an internal molding imprint, placed above the ladle and communicating with this by an ascending pouring chimney, a pouring nozzle being interposed in leaktight manner between a lower orifice for supplying the mold and the upper end of the chimney, characterized in that the mold is pierced at its upper part d 'A passage along the vertical axis of the ascending casting chimney, adapted to receive the liquid metal treatment wire and opening into the molding cavity.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le fil provenant d'une bobine, sur laquelle il est enroulé, traverse la partie supérieure du moule pourvue d'un orifice à cet effet et la partie inférieure du moule de manière que l'extrémité inférieure du fil de traitement dépasse la face inférieure du moule sensiblement au-dessous de celle-ci, le fil de traitement traversant ainsi le moule de part en part.According to another characteristic of the invention, the wire coming from a spool, on which it is wound, passes through the upper part of the mold provided with an orifice for this purpose and the lower part of the mold so that the lower end of the treatment wire exceeds the lower face of the mold substantially below the latter, the treatment wire thus passing through the mold from side to side.

Que le moule soit en sable ou qu'il soit métallique, le fil traverse la partie supérieure du moule par un trou de manière à déboucher dans l'empreinte de moulage. L'étanchéité à l'air dans l'espace annulaire entre le trou de passage et le fil est facultative.Whether the mold is made of sand or metallic, the wire passes through the upper part of the mold through a hole so as to lead into the molding impression. Air tightness in the annular space between the through hole and the wire is optional.

Grâce à ce procédé et à ce dispositif, et notamment lorsqu'il s'agit de l'inoculation de la fonte à l'aide d'un fil inoculant, les conditions d'inoculation homogène et d'introduction rapide de la fonte inoculée dans le moule après l'inoculation sont parfaitement remplies dans la technique de moulage sous basse pression. En effet, la phase d'inoculation ne dure qu'un instant (quelques secondes) avant l'introduction de la fonte inoculée dans le moule, elle-même très rapide, mais dure cependant un temps suffisant pour la fusion complète du fil immergé dans la cheminée ou le tube de coulée ascendante, de sorte que la fonte qui va entrer dans le moule est complètement inoculée. En outre, le temps d'inoculation est contrôlable à volonté.Thanks to this process and to this device, and in particular when it comes to the inoculation of the cast iron using an inoculating wire, the conditions for homogeneous inoculation and rapid introduction of the inoculated cast iron into the mold after inoculation are perfectly filled in the low pressure molding technique. Indeed, the inoculation phase lasts only an instant (a few seconds) before the introduction of the inoculated cast iron into the mold, itself very rapid, but however lasts a time sufficient for the complete melting of the wire immersed in the chimney or the riser tube, so that the cast iron which will enter the mold is completely inoculated. In addition, the inoculation time is controllable at will.

Dans ce procédé mis en oeuvre au moyen de ce dispositif, ce n'est pas la partie du fil d'inoculation traversant l'empreinte de moulage qui est utilisée pour l'inoculation mais c'est la partie située hors du moule, au-dessous de la face inférieure du moule, qui est utilisée pour l'inoculation.In this process implemented by means of this device, it is not the part of the inoculation wire passing through the molding impression which is used for inoculation but it is the part situated outside the mold, au- below the underside of the mold, which is used for inoculation.

En bref, dans la technique connue, l'inoculation dans le moule dépend du système d'alimentation du moule et du débit du métal liquide à inoculer, et elle se fait en même temps que le remplissage par gravité du moule en métal liquide qui se solidifie. Il en résulte une inoculation souvent incomplète et hétérogène, par manque de temps pour être pleinement réalisée.In short, in the known technique, the inocu lation in the mold depends on the supply system of the mold and the flow of the liquid metal to be inoculated, and it is done at the same time as the filling by gravity of the mold in liquid metal which solidifies. This results in an often incomplete and heterogeneous inoculation, for lack of time to be fully carried out.

Au contraire, dans la présente invention, il y a un temps (une phase d'inoculation) pour la dissolution de l'inoculant dans le métal liquide et il y a un temps (une phase d'alimentation) pour le remplissage du moule en métal inoculé, et ces deux temps, qui se succèdent rapidement, sont indépendants l'un de l'autre et de durées aisément contrôlables.On the contrary, in the present invention, there is a time (an inoculation phase) for the dissolution of the inoculant in the liquid metal and there is a time (a feeding phase) for filling the mold with inoculated metal, and these two successive times, are independent of each other and of easily controllable durations.

D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent plusieurs modes de réalisation non limitatifs.

  • - la Figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
  • - la Figure 2 est une vue schématique en coupe d'un moule borgne en sable auquel est appliquée l'invention;
  • - la Figure 3 est une vue schématique en coupe d'un moule métallique borgne auquel est appliquée l'invention;
  • - les Figures 4, 5, 6, 7 et 8 sont des vues partielles schématiques en coupe illustrant les différentes phases du procédé de coulée sous basse pression et l'inoculation suivant l'invention;
  • - les Figures 9, 10, 11, 12 et 13 sont des diagrammes schématiques illustrant les variations de pression de gaz dans la poche de coulée, en fonction du temps, et en correspondance avec les différentes phases illustrées aux Figures 4, 5, 6, 7 et 8;
  • - les Figures 14 et 15 sont des vues partielles schématiques illustrant en coupe une variante d'utilisation du fil d'inoculation;
  • - les Figures 16 et 17 sont des diagrammes schématiques correspondant aux Figures 14 et 15 pour les variations de pression dans la poche de coulée en fonction du temps;
  • - la Figure 18 est une vue en coupe analogue à la Figure 2 montrant l'application de l'invention à un moule pourvu d'évents;
  • - la Figure 19 est un diagramme des variations de pression dans la poche de coulée en fonction du temps, correspondant à la Figure 18;
  • - la Figure 20 est une vue en coupe montrant l'application de l'invention à un moule à plan de joint vertical et pourvu d'un noyau;
  • - les Figures 21 et 22 sont des micrographies au grossissement 100 de pièces en fonte à graphite sphéroldal inoculées dans le procédé de moulage sous basse pression respectivement suivant la technique antérieure et suivant l'invention.
Other characteristics and advantages will appear during the description which follows, made with reference to the accompanying drawings which illustrate several non-limiting embodiments.
  • - Figure 1 is a partial schematic sectional view of a device for implementing the method according to the invention;
  • - Figure 2 is a schematic sectional view of a blind sand mold to which the invention is applied;
  • - Figure 3 is a schematic sectional view of a blind metal mold to which the invention is applied;
  • - Figures 4, 5, 6, 7 and 8 are schematic partial sectional views illustrating the different phases of the low pressure casting process and inoculation according to the invention;
  • - Figures 9, 10, 11, 12 and 13 are schematic diagrams illustrating the variations in gas pressure in the ladle, depending of time, and in correspondence with the different phases illustrated in Figures 4, 5, 6, 7 and 8;
  • - Figures 14 and 15 are schematic partial views illustrating in section an alternative use of the inoculation wire;
  • - Figures 16 and 17 are schematic diagrams corresponding to Figures 14 and 15 for the pressure variations in the ladle as a function of time;
  • - Figure 18 is a sectional view similar to Figure 2 showing the application of the invention to a mold provided with vents;
  • - Figure 19 is a diagram of the pressure variations in the ladle as a function of time, corresponding to Figure 18;
  • - Figure 20 is a sectional view showing the application of the invention to a mold with a vertical joint plane and provided with a core;
  • - Figures 21 and 22 are micrographs at 100 magnification of cast iron parts with spheroidal graphite inoculated in the low pressure molding process respectively according to the prior art and according to the invention.

Suivant l'exemple d'exécution de la Figure 1, le dispositif de moulage ou de coulée sous basse pression visé par l'invention comprend-une poche de coulée 1 sous pression gazeuse et un moule borgne A appliqué sur l'ajutage de coulée de ladite poche.According to the embodiment of Figure 1, the low pressure molding or casting device targeted by the invention comprises a ladle 1 under gas pressure and a blind mold A applied to the pouring nozzle of said pocket.

La poche de coulée est par exemple de type théière et comprend une chambre 2, presque complètement fermée, et une cheminée de coulée ou tubulure de coulée 3 communiquant avec la chambre 2 par un orifice 4 situé au fond de la poche 1. Le métal liquide M contenu dans la poche 1, donc à la fois dans la chambre 2 et la cheminée ou tubulure 3, est placé sous pression gazeuse par un conduit 5 d'alimentation en gaz sous pression, par exemple de l'air ou de l'argon ou de l'azote, débouchant à la partie supérieure de la chambre 2. Ce conduit 5 peut également être relié à une décharge ou à un échappement par un tiroir distributeur non représenté. L'introduction de métal liquide sous pression dans la poche 1 s'effectue par une large ouverture à la partie supérieure de la chambre 2, cette large ouverture étant obturée de manière étanche par un couvercle 6.The pouring ladle is for example of the teapot type and comprises a chamber 2, almost completely closed, and a pouring chimney or pouring tube 3 communicating with the chamber 2 by an orifice 4 situated at the bottom of the ladle 1. The liquid metal M contained in pocket 1, therefore both in the room 2 and the chimney or pipe 3, is placed under gas pressure by a conduit 5 for supplying pressurized gas, for example air or argon or nitrogen, opening at the upper part of the chamber 2. This conduit 5 can also be connected to a discharge or to an exhaust by a dispenser drawer not shown. The introduction of pressurized liquid metal into the pocket 1 takes place through a large opening in the upper part of the chamber 2, this wide opening being closed in leaktight manner by a cover 6.

Bien entendu, la poche 1 peut être remplacée par une poche traversée à peu près en son milieu par un tube de coulée ascendante, et être équipée d'un système de régulation de la pression gazeuse et du niveau N de métal liquide M dans le tube de coulée ascendante tel que décrit au brevet FR-A-2 367 566.Of course, the pocket 1 can be replaced by a pocket crossed approximately in the middle by an ascending pouring tube, and be equipped with a system for regulating the gas pressure and the level N of liquid metal M in the tube upward casting as described in patent FR-A-2 367 566.

La cheminée 3 d'axe XX porte à sa partie supérieure une buse 7 appelée également ajutage de coulée, de forme tronconique. Cette buse 7 est destinée à recevoir l'orifice de coulée d'un moule A, par application en contact étanche.The chimney 3 of axis XX carries at its upper part a nozzle 7 also called pouring nozzle, of frustoconical shape. This nozzle 7 is intended to receive the pouring orifice of a mold A, by application in sealed contact.

Le moule A, par exemple en deux parties 8 et 9 assemblées suivant un plan de joint horizontal, comporte une empreinte de moulage 10 et un orifice de coulée 11 tronconique s'ajustant de manière étanche sur l'ajutage ou la buse 7 également tronconique.The mold A, for example in two parts 8 and 9 assembled along a horizontal joint plane, comprises a molding cavity 10 and a frustoconical pouring orifice 11 fitting tightly on the nozzle or the nozzle 7 also frustoconical.

Les deux parties de moule 8 et 9 sont maintenues en contact étanche, à l'encontre de la pression de métal liquide qui tendrait à ouvrir l'empreinte de moulage 10, par tous les moyens appropriés, connus des fondeurs, par exemple par un verrouillage au moyen de serre-joints représenté schématiquement en 12.The two mold parts 8 and 9 are kept in sealed contact, against the pressure of liquid metal which would tend to open the molding impression 10, by all appropriate means known to the founders, for example by a locking by means of clamps shown schematically in 12.

Le moule A est borgne en ce sens qu'il po- sède, pour toute ouverture, à sa partie inférieure 8 l'orifice de coulée 11 destiné à être appliqué sur la buse 7. Sa partie supérieure 9 ne possède aucune ouverture, son plafond, c'est-à-dire la partie supérieure de l'empreinte de moulage 10, étant complètement fermé. Conformément à l'invention, on perfore le plafond de sa partie supérieure 9 d'un orifice 9a de passage d'un fil métallique inoculant 13 dans l'axe XX de l'orifice 11.Mold A is blind in that it can sedes, for any opening, at its lower part 8 the pouring orifice 11 intended to be applied to the nozzle 7. Its upper part 9 has no opening, its ceiling, that is to say the upper part of the mold impression 10, being completely closed. According to the invention, the ceiling of its upper part 9 is perforated with an orifice 9a for the passage of an inoculating metal wire 13 in the axis XX of the orifice 11.

Le dispositif de l'invention est complété par un moyen d'inoculation consistant en un fil métallique inoculant 13 amené par exemple par un dévidoir 14 (bobine 14).The device of the invention is completed by an inoculation means consisting of an inoculating metal wire 13 brought for example by a reel 14 (coil 14).

Conformément à l'invention, le fil inoculant 13 traverse de part en part le moule A, donc l'empreinte de moulage 10, suivant l'axe XX vertical de la cheminée ou tubulure de coulée 3 de la poche 1. Le fil 13 d'inoculation traverse donc le plafond ou la partie supérieure de l'empreinte 10 de moulage, à travers la partie 9 du moule A, se trouve suspendu à travers l'empreinte de moulage 10 et l'orifice de coulée 11, et se prolonge en suspension verticale suivant l'axe XX au-dessous du moule A, sur une certaine hauteur, à l'intérieur de la cheminée de coulée 3. Le fil 13 s'étend ainsi sur une longueur totale L au- dessous de la face supérieure du moule A, supérieure à la hauteur h du moule A mesurée au-dessus de la base de l'ajutage 7.According to the invention, the inoculating wire 13 passes right through mold A, therefore the molding imprint 10, along the vertical axis XX of the chimney or pouring pipe 3 of the ladle 1. The wire 13 d inoculation therefore crosses the ceiling or the upper part of the mold cavity 10, through the part 9 of mold A, is suspended through the mold cavity 10 and the pouring orifice 11, and is extended vertical suspension along the axis XX below the mold A, over a certain height, inside the casting chimney 3. The wire 13 thus extends over a total length L below the upper face of the mold A, greater than the height h of the mold A measured above the base of the nozzle 7.

La longueur de fil descendant au-dessous de la face inférieure de la partie inférieure 8 du moule A est telle que la longueur de fil immergeable dans le métal liquide à l'intérieur de la cheminée 3 de coulée ascendante, corresponde à la quantité d'inoculant nécessaire pour inoculer le métal liquide à introduire dans l'empreinte de moulage 10. La longueur de fil immergé dans le métal liquide est repérée H sur la Figure 1.The length of wire descending below the lower face of the lower part 8 of the mold A is such that the length of wire immersable in the liquid metal inside the chimney 3 of upward casting, corresponds to the quantity of inoculant necessary to inoculate the liquid metal to be introduced in the molding impression 10. The length of wire immersed in the liquid metal is marked H in FIG. 1.

Lorsque le moule A est en sable (Figure 2), le fil d'inoculation 13 traverse le plafond de la partie supérieure 9 en prévoyant un trou d'aiguille à travers ce plafond, correspondant au diamètre du fil 13.When the mold A is made of sand (FIG. 2), the inoculation wire 13 crosses the ceiling of the upper part 9 by providing a needle hole through this ceiling, corresponding to the diameter of the wire 13.

Si le moule A est métallique (Figures 1 et 3), ou bien sa partie supérieure est traversée par un orifice 9a de passage du fil 13 (Figure 1), ou bien sa partie supérieure comporte un orifice 15 obturé par un bouchon 16 en sable ou autre matériau réfractaire aggloméré par un liant, et le bouchon 16 est lui-même traversé par un trou de passage 9a pour le fil inoculant 13 (Figure 3).If the mold A is metallic (Figures 1 and 3), either its upper part is crossed by an orifice 9a for the passage of the wire 13 (Figure 1), or else its upper part comprises an orifice 15 closed by a plug 16 in sand or other refractory material agglomerated by a binder, and the plug 16 is itself crossed by a passage hole 9a for the inoculating wire 13 (FIG. 3).

Le métal liquide M peut être de la fonte à graphite sphéroidal ou de la fonte à graphite lamellaire ou bien encore un acier à désoxyder ou encore un super alliage (c'est-à-dire un alliage austénitique contenant plus de 201 de fer, ainsi que du nickel et du chrome ou bien du nickel, du chrome et du cobalt, ou encore un alliage qui contient moins de 20% de fer et qui est à base de nickel ou à base de cobalt). Le métal liquide M peut encore être de l'aluminium ou un alliage d'aluminium ou un alliage cuivreux.The liquid metal M can be spheroidal graphite cast iron or lamellar graphite cast iron or else a steel to be deoxidized or else a super alloy (that is to say an austenitic alloy containing more than 201 iron, thus than nickel and chromium or nickel, chromium and cobalt, or an alloy which contains less than 20% iron and which is based on nickel or based on cobalt). The liquid metal M can also be aluminum or an aluminum alloy or a copper alloy.

Le fil d'inoculation 13 est à base d'un produit inoculant tel que le ferro-silicium (à 751, le reste étant un support en acier) dans le cas de la fonte à graphite sphéroïdal ou fonte ductile, et dans le cas de la fonte à graphite lamellaire. On peut également employer un fil inoculant à base de ferro-silicium dans le cas où le métal liquide M est de l'acier. Le fil inoculant 13-peut être un fil d'acier enrobé de produits inoculants ou bien un fil fourré c'est-à-dire un élément tubulaire contenant intérieurement le produit inoculant.The inoculation wire 13 is based on an inoculating product such as ferro-silicon (at 751, the rest being a steel support) in the case of spheroidal graphite or ductile iron, and in the case of lamellar graphite cast iron. It is also possible to use an inoculating wire based on ferro-silicon in the case where the liquid metal M is steel. The inoculating wire 13-can be a steel wire coated with inoculating products or a cored wire, that is to say a tubular element internally containing the inoculating product.

Pour le traitement de la fonte, le fil de traitement 13 peut être en magnésium, en alliage fer- silicium-magnésium, en terres rares, en titane, en bismuth.For the treatment of cast iron, the treatment wire 13 can be made of magnesium, of an iron-silicon-magnesium alloy, of rare earths, of titanium, of bismuth.

Dans le cas où le métal liquide M à traiter (traitement de désoxydation) est de l'acier ou un superalliage, le fil 13 peut être également en aluminium. en silico-calcium, silicium, manganèse, terres rares.In the case where the liquid metal M to be treated (deoxidation treatment) is steel or a superalloy, the wire 13 can also be made of aluminum. in silico-calcium, silicon, manganese, rare earths.

Dans le cas de la fonte, le fil inoculant 13 peut encore comporter, en plus du ferro-silicium, des terres rares qui améliorent le processus de nodulari- sation du graphite libre en favorisant l'obtention de nodules de forme ronde, et peut contenir aussi du bismuth qui augmente le nombre de nodules de graphite.In the case of cast iron, the inoculating wire 13 may also comprise, in addition to ferro-silicon, rare earths which improve the nodulariation process of free graphite by promoting the production of nodules of round shape, and may contain also bismuth which increases the number of graphite nodules.

Dans le cas où le métal M est de l'aluminium, le fil de traitement 13 peut être du strontium, ou du sodium.In the case where the metal M is aluminum, the treatment wire 13 can be strontium, or sodium.

Fonctionnement :Operation:

A l'aide de ce dispositif, on procède au traitement d'inoculation et à la coulée de la manière suivante, en faisant varier le niveau N de fonte liquide dans la cheminée de coulée 3, au moyen d'une variation de pression gazeuse dans la chambre 2, suivant le diagramme des variations de pression du brevet FR-A-2 367 566 : 1) Avant inoculation alimentation du fil 13 -With the aid of this device, the inoculation treatment and the casting are carried out in the following manner, by varying the level N of liquid iron in the pouring chimney 3, by means of a variation in gas pressure in chamber 2, according to the pressure variation diagram of patent FR-A-2 367 566: 1) Before inoculation supply of the wire 13 -

Approche du moule A (Fiqures 4 et 9) :Approach to mold A (Figures 4 and 9):

Au temps (t - 2) (Figure 9), la chambre 2 de la poché de coulée 1 n'étant pas sous pression, le niveau N de la fonte M dans la cheminée 3 est bas. Il est éloigné du moule A. Le fil 13 est approché du moule A par exemple à l'aide d'un dévidoir.At time (t - 2) (Figure 9), the chamber 2 of the pouring bag 1 not being under pressure, the level N of the cast iron M in the chimney 3 is low. He is distant of mold A. The wire 13 is approached from mold A, for example using a reel.

2) Avant inoculation Mise en place du fil 13 d'inoculation (Figures 5 et 10) : 2 ) Before inoculation Installation of the inoculation wire 13 (Figures 5 and 10):

Au temps (t - 1) (Figure 10), la chambre 2 n'est toujours pas sous pression. Le niveau N reste le même qu'en 1) mais le fil 13 traverse de part en part le moule A suivant l'axe XX de la cheminée 3 et est suspendu dans la cheminée 3 sur une longueur correspondant à la quantité de fil à utiliser pour l'inoculation. L'extrémité inférieure du fil 13 est proche du niveau N, au-dessus de celui-ci.At time (t - 1) (Figure 10), chamber 2 is still not under pressure. The level N remains the same as in 1) but the wire 13 passes right through the mold A along the axis XX of the chimney 3 and is suspended in the chimney 3 over a length corresponding to the quantity of wire to be used for inoculation. The lower end of the wire 13 is close to the level N, above it.

3) Phase d'inoculation sous pré-pression P0 (Figures 6 et 11) :3) P0 pre-pressure inoculation phase (Figures 6 and 11):

Un moule A est en place sous l'ajutage de coulée 7 de la cheminée de coulée 3 comme cela est illustré à la Figure 1. Dans la chambre 2, on introduit au-dessus de la fonte liquide M une pression gazeuse jusqu'à la valeur PO dite"pré-pression". Cette pré-pression fait monter la fonte dans la cheminée 3 jusqu'au niveau N, c'est-à-dire juste en dessous de la partie supérieure de la cheminée 3, au plus près de la face inférieure du moule A, c'est-à-dire au plus près de l'empreinte de moulage 10.A mold A is in place under the pouring nozzle 7 of the pouring chimney 3 as illustrated in FIG. 1. In the chamber 2, gas pressure is introduced above the liquid iron M until the PO value called "pre-pressure". This pre-pressure raises the cast iron in the chimney 3 to the level N, that is to say just below the upper part of the chimney 3, as close as possible to the underside of the mold A, c ' that is to say as close as possible to the molding footprint 10.

Le fil d'inoculation 13 est en place dans la cheminée de coulée ascendante 3, suivant son axe XX, à travers le moule A traversé de part en part, jusqu'à une profondeur d'immersion H dans la cheminée 3, au- dessous du niveau N. La profondeur H correspond à la quantité de fil qui doit être dissous dans la fonte N en vue d'une parfaite inoculation de la fonte qui se solidifiera ultérieurement à l'intérieur de l'empreinte de moulage 10. Si la quantité d'inoculant de hauteur H est insuffisante, on peut dérouler le fil 13 de la bobine 14 jusqu'à ce que la quantité de fil 13 dissoute dans le métal liquide M soit suffisante.The inoculation wire 13 is in place in the ascending casting chimney 3, along its axis XX, through the mold A traversed right through, to an immersion depth H in the chimney 3, below of level N. The depth H corresponds to the quantity of wire which must be dissolved in the cast iron N for a perfect inoculation of the cast iron which will subsequently solidify inside the mold cavity 10. If the quantity inoculant of height H is insufficient, we can unroll the wire 13 of the coil 14 until the quantity of wire 13 dissolved in the liquid metal M is sufficient.

On se trouve à ce stade au point a du diagramme pression/temps de la Figure 11 après avoir effectué la montée 0a pour atteindre la pré-pression PO correspondant au niveau N1.We are at this stage at point a of the pressure / time diagram in Figure 11 after having made the rise 0a to reach the pre-pressure PO corresponding to level N1.

On maintient cette pré-pression Po pendant un temps correspondant au segment ou palier ab du diagramme de la Figure 11 jusqu'à ce que le fil 13 immergé dans la fonte liquide M sur une hauteur H soit complètement dissous. Le temps d'inoculation sous pré-pression Po correspondant au palier ab ne dépasse pas quelques secondes (2 à 3 secondes en moyenne). Ce temps est d'ailleurs contrôlable.This pre-pressure Po is maintained for a time corresponding to the segment or bearing ab of the diagram in FIG. 11 until the wire 13 immersed in the liquid iron M at a height H is completely dissolved. The inoculation time under pre-pressure Po corresponding to the level ab does not exceed a few seconds (2 to 3 seconds on average). This time is also controllable.

4)Coulée (Figures 7 et 12) :4) Casting (Figures 7 and 12):

On fait monter la pression gazeuse dans la chambre 2 de la poche de coulée 1 de la pré-pression Po à la pression de coulée PC. On passe ainsi du point b au point c sur le diagramme de la Figure 12. C'est ce qui fait monter la fonte liquide M à l'intérieur de l'empreinte de moulage 10 (Figure 7) de manière à l'emplir totalement. On remarque que le fil 13 a fondu dans toute sa partie précédemment immergée dans la cheminée 3, et que, lors du passage de la fonte de la cheminée 3 à l'a cavité de l'empreinte de moulage 10, s'effectue un brassage de la fonte et du produit inoculant qui vient d'être dissous, ce qui parfait l'homogénéité de l'inoculation.The gas pressure is increased in the chamber 2 of the ladle 1 of the pre-pressure Po to the casting pressure PC. We thus go from point b to point c on the diagram in Figure 12. This is what causes the liquid iron M to rise inside the mold cavity 10 (Figure 7) so as to completely fill it . It is noted that the wire 13 has melted in all of its part previously immersed in the chimney 3, and that, during the passage of the cast iron from the chimney 3 to the cavity of the molding footprint 10, mixing takes place. of the cast iron and of the inoculant product which has just been dissolved, which perfects the homogeneity of the inoculation.

On maintient la pression de coulée PC dans la poche 1 pendant un certain temps pour permettre la solidification de la fonte contenue à l'intérieur de l'empreinte de moulage 10 du moule A. Ce maintien de la pression de coulée PC correspond au palier supérieur cd de la Figure 12.The casting pressure PC is maintained in the pocket 1 for a certain time to allow the solidification of the cast iron contained inside the molding cavity 10 of the mold A. This maintenance of the casting pressure PC corresponds to the upper bearing cd of Figure 12.

5) Solidification de la pièce moulée et chute de pression pour retour au niveau N1 (Figures 8 et 13) :5) Solidification of the molded part and pressure drop to return to level N1 (Figures 8 and 13):

Après écoulement du temps de solidification de la pièce moulée à l'intérieur du moule A suivant le palier supérieur précité cd (temps connu par l'expérience), on fait tomber la pression gazeuse dans la chambre 2 de la poche 1 de la valeur PC de pression de coulée à une valeur de pré-pression Pol légèrement supérieure à la pré-pression Po de la Figure 11. On ramène ainsi le niveau de la fonte en N1 dans la cheminée ascendante 3, malgré la baisse de niveau dans la chambre 2 non représentée, par suite de la consommation d'une certaine quantité de fonte à l'intérieur de l'empreinte de moulage 10. C'est cette consommation qui nécessite une pré-pression Pol supérieure à la pré-pression PO. Sur le diagramme de la Figure 13, cette chute de pression correspond au segment descendant de qui sera suivi d'un palier ef à la pression Pol pendant le temps d'évacuation du moule A qui vient d'être coulé et l'amenée d'un nouveau moule A à emplir.After the solidification time of the molded part inside the mold A has elapsed according to the above-mentioned upper level cd (time known from experience), the gas pressure in the chamber 2 of the pocket 1 is dropped from the value PC of casting pressure to a pre-pressure value Pol slightly higher than the pre-pressure Po of Figure 11. We thus reduce the level of cast iron in N1 in the rising chimney 3, despite the drop in level in chamber 2 not shown, as a result of the consumption of a certain quantity of cast iron inside the molding cavity 10. It is this consumption which requires a pre-pressure Pol greater than the pre-pressure PO. On the diagram of Figure 13, this pressure drop corresponds to the descending segment which will be followed by a bearing ef at the pressure Pol during the evacuation time of the mold A which has just been poured and the supply of a new mold A to fill.

Ainsi s'achève le cycle de variations de pression/temps 0 a b c e d f.Thus ends the cycle of pressure / time variations 0 a b c e d f.

Lorsque la fonte est solidifiée à l'intérieur de l'empreinte de moulage 10, après retour de l'excédent de fonte liquide dans la cheminée 3, par retombée, le fil 13 d'inoculation se trouve en partie fondu, en partie noyé à l'état solide dans la pièce solidifiée. De toute façon, lors de l'évacuation du moule A qui vient d'être coulé, le fil 13 peut être coupé au ras de la face supérieure du moule A avant l'évacuation cependant que lors du démoulage de la pièce moulée, le fil d'inoculation 13 qui pourrait éventuellement être en protubérance par rapport à la paroi extérieure de la pièce moulée pourra être également coupé au ras de celle-ci.When the cast iron is solidified inside the molding cavity 10, after return of the excess liquid cast iron in the chimney 3, by fallout, the inoculation wire 13 is partly melted, partly embedded in the solid state in the solidified part. Anyway, during the evacuation of the mold A which has just been cast, the wire 13 can be cut flush with the upper face of the mold A before the evacuation, however during the demolding of the molded part, the wire inoculation 13 which could possibly be protruding from the outer wall of the molded part can also be cut flush with it.

Résultat d'inoculation ( Figures 21 et 22). Si l'on fait une micrographie de la pièce moulée ainsi coulée et inoculée (Figure 22), on constate la présence de nodules de graphite en répartition extrêmement régulière, ce qui prouve que la graphitisation a été uniforme grâce à l'inoculation totale dans la cheminée de coulée 3 (Figures 6 et 11), grâce à l'introduction de la fonte ainsi inoculée en un temps très court après l'inoculation (Figure 7 et 12) donc sans risque de perdre cet effet d'inoculation de durée éphémère dans la fonte liquide, et grâce à l'effet de brassage entre fonte et produit inoculant dissous, lors de l'entrée de la fonte dans l'empreinte 10. Sur cette structure ferritique, la densité en nodules de graphite est élevée, et les nodules ont une taille régulière. Cette densité et cette régularité confèrent une grande homogénéité à la structure de la pièce moulée.Inoculation result (Figures 21 and 22). If one makes a micrograph of the molded part thus poured and inoculated (Figure 22), one notes the presence of graphite nodules in extremely regular distribution, which proves that the graphitization was uniform thanks to the total inoculation in the pouring chimney 3 (Figures 6 and 11), thanks to the introduction of the cast iron thus inoculated in a very short time after inoculation (Figure 7 and 12) therefore without risk of losing this inoculation effect of ephemeral duration in liquid cast iron, and thanks to the stirring effect between cast iron and dissolved inoculating product, when the cast iron enters the cavity 10. On this ferritic structure, the density of graphite nodules is high, and the nodules have a regular size. This density and regularity give great homogeneity to the structure of the molded part.

A titre comparatif, si l'on examine une micrographie d'une pièce en fonte à graphite sphéroidal coulée par le même procédé de moulage sous basse pression mais inoculée par un procédé de type connu antérieur, consistant par exemple à introduire l'inoculant en poudre (par exemple de la poudre de ferro-silicium) à l'intérieur de l'empreinte de moulage (Figure 21), on constate certes l'existence de nodules de graphite sur cette structure ferrito- perlitique à moins de 101 de perlite. Mais leur répartition et leur taille sont beaucoup plus irrégulières que dans la micrographie de la Figure 22, en raison de l'hérogénéité du mélange de la fonte liquide et de la poudre inoculante à l'intérieur de l'empreinte de moulage 10, en l'absence de brassage et en l'absence de moyens pour répartir régulièrement cette poudre à l'intérieur de l'empreinte 10. Il est à noter que les micrographies des Figures 21 et 22 correspondent à des zones de même épaisseur supérieure à 5 mm.By way of comparison, if we examine a micrograph of a piece of spheroidal graphite cast iron cast by the same low pressure molding process but inoculated by a process of known prior type, consisting for example of introducing the inoculant powder (for example ferro-silicon powder) inside the mold cavity (Figure 21), we certainly see the existence of graphite nodules on this ferritoperlitic structure at less than 101 perlite. However, their distribution and size are much more irregular than in the micrograph in Figure 22, due to the heterogeneity of the mixture of liquid cast iron and inoculating powder inside the molding impression 10, in the absence of stirring and in the absence of means for regularly distributing this powder inside the impression 10. It should be noted that the micrographs in FIGS. 21 and 22 correspond to areas of the same thickness greater than 5 mm.

On remarque encore la faible proportion de perlite, inférieure à 101, dans la structure de l'invention (Figure 22). En ce qui concerne la teneur en perlite, dans le cas (qui n'est pas celui des Figure 21 et 22) où les conditions de refroidissement de la pièce moulée amèneraient l'obtention d'une structure perlitique à l'état brut de coulée, alors que la technique antérieure connue d'inoculation n'aurait aucun effet sur cette tendance normale à l'obtention d'une structure perlitique, au contraire le procédé d'inoculation de l'invention permettrait d'abaisser le pourcentage de perlite obtenue à l'état brut de coulée.We also note the low proportion of perlite, less than 101, in the structure of the invention (Figure 22). With regard to the perlite content, in the case (which is not that of FIGS. 21 and 22) where the conditions of cooling of the molded part would bring about the obtaining of a perlitic structure in the raw casting state , whereas the known prior art of inoculation would have no effect on this normal tendency to obtain a perlitic structure, on the contrary the inoculation process of the invention would make it possible to lower the percentage of perlite obtained at the raw state of casting.

Variantes ;Variants;

  • - En phase d'inoculation, avant le remplissage de l'empreinte de moulage 10, on peut, si besoin est, c'est-à-dire si la quantité d'inoculant déjà dissoute est insuffisante, introduire une longueur supplémentaire de fil 13 dans la colonne de fonte liquide contenue dans la cheminée 3, donc faire descendre une longueur supplémentaire de fil 13.- In the inoculation phase, before filling the molding impression 10, it is possible, if necessary, that is to say if the quantity of inoculant already dissolved is insufficient, introduce an additional length of wire 13 in the liquid iron column contained in the chimney 3, therefore bring down an additional length of wire 13.
  • - Après inoculation. au lieu de laisser le fil 13 immobile dans le moule A de sorte qu'il se trouve noyé dans la fonte emplissant la cavité 10 de moulage (Figure 7 et 8), on retire le fil d'inoculation 13 avant que la fonte liquide M n'emplisse la cavité de moulage 10 (Figures 14 et 15).- After inoculation. instead of leaving the wire 13 stationary in the mold A so that it is embedded in the cast iron filling the mold cavity 10 (FIGS. 7 and 8), the inoculation wire 13 is removed before the liquid cast iron M does not fill the mold cavity 10 (Figures 14 and 15).

Suivant les Figures 14 et 16, on retire le fil 13 au fur et à mesure de la montée du niveau M dans la cavité 10, en gardant l'extrémité inférieure du fil 13 hors de la fonte liquide M. Le niveau N2 illustré correspond à un point b1 d'une pression Pbl sur le diagramme de montée en pression (Figure 16) de la chambre 2. Après solidification de la fonte introduite dans la cavité 10 (Figure 15 et 17). le fil 13 se trouve hors du moule A, au plus près de celui-ci, prêt à être réutilisé pour l'inoculation suivante. Le niveau N1 est retombé juste au-dessous du moule A sous la pression P01 (la Figure 17 est la même que la Figure 13). Mais le fil 13 n'est pas noyé dans la pièce moulée et il n'est pas nécessaire de le couper, ce qui est un gain de temps.According to Figures 14 and 16, remove the wire 13 as the level M rises in the cavity 10, keeping the lower end of the wire 13 out of the liquid iron M. The level N2 illustrated corresponds to a point b1 of a pressure Pbl on the pressure rise diagram (Figure 16) of chamber 2. After solidification of the cast iron introduced into cavity 10 (Figure 15 and 17). wire 13 is located outside mold A, as close as possible to it, ready to be reused for the next inoculation. The level N1 fell back just below the mold A under the pressure P01 (Figure 17 is the same as Figure 13). But the wire 13 is not embedded in the molded part and it is not necessary to cut it, which is a time saver.

En variante encore, on peut retirer le fil 13 du moule A avant même le début de remplissage du moule A.In another variant, the wire 13 can be removed from the mold A even before the start of filling of the mold A.

- Moule à évents (Figures 18 et 19) :- Mold with vents (Figures 18 and 19):

Si un moule B comporte des évents 17 traversant sa partie supérieure 9 et reliant la cavité 10 à l'atmosphère, et notamment un évent 17 dans l'axe XX de l'orifice 11a d'alimentation en fonte liquide, le fil 13 traverse facilement le moule B en passant par l'évent axial 17. On procède alors à la montée en pression de la- manière suivante, dans la poche de coulée, après inoculation, pour le remplissage de la cavité 10 (Figure 19) :If a mold B has vents 17 passing through its upper part 9 and connecting the cavity 10 to the atmosphere, and in particular a vent 17 in the axis XX of the orifice 11a for supplying liquid iron, the wire 13 easily passes through the mold B passing through the axial vent 17. The pressure is then increased in the following manner, in the ladle, after inoculation, for filling the cavity 10 (FIG. 19):

Le point b du diagramme de la Figure 19 représente la situation en pression et en temps après l'inoculation et juste avant le remplissage du moule B.Point b of the diagram in Figure 19 represents the pressure and time situation after inoculation and just before filling of mold B.

Le segment ascendant bc illustre une montée en pression dans la chambre 2 de la poche 1 pour introduire la fonte liquide dans la cavité 10 jusqu'à la face supérieure du moule B. Le palier ccl illustre le maintien de cette pression jusqu'à ce que la fonte se solidifie dans les évents 17, ce qui transforme le moule B en un moule borgne. Cette solidification est rapide. Le palier ccl est donc très court.The ascending segment bc illustrates a rise in pressure in the chamber 2 of the pocket 1 to introduce the liquid iron into the cavity 10 until the upper face of the mold B. The bearing ccl illustrates the maintenance of this pressure until the cast iron solidifies in the vents 17, which transforms the mold B into a blind mold. This solidification is rapid. The ccl bearing is therefore very short.

Le segment ascendant cl-c2- illustre une montée en pression supérieure dans la chambre 2 de la poche 1 pour introduire dans la cavité 10 de moulage un supplément de fonte chaude et compenser ainsi le retrait et les retassures éventuelles qui sont alors comblées.The ascending segment cl-c2- illustrates an increase in higher pressure in the chamber 2 of the pocket 1 to introduce into the molding cavity 10 an additional hot melt and thus compensate for the shrinkage and any shrinkage which are then filled.

Le reste du diagramme de la Figure 19 : palier c2d-segment descendant de et court palier ef, est identique au parcours cdef de la Figure 13.The rest of the diagram in Figure 19: c2d-segment descending from and short ef, is identical to the path cdef in Figure 13.

- Moule vertical à noyau (Figure 20)- Vertical core mold (Figure 20)

Enfin, à la Figure 20 est illustrée l'application de l'invention à un moule C à plan de joint vertical dont la trace se confond avec l'axe XX, à empreinte de moulage 18 et à noyau 19 admettant l'axe XX comme axe de symétrie. Le moule C, par exemple celui d'une tubulure pour moteur automobile, est en deux parties 20 et 21 symétriques par rapport à l'axe XX et par rapport au plan de joint vertical.-Les deux parties 20 et 21 sont serrées l'une contre l'autre, par exemple par deux plateaux de presse 22, 23. Le noyau 19 est par exemple suspendu dans la cavité 18 de moulage par une-portée supérieure 24.Finally, in FIG. 20 is illustrated the application of the invention to a mold C with a vertical joint plane, the trace of which merges with the axis XX, with mold impression 18 and with core 19 admitting the axis XX as axis of symmetry. The mold C, for example that of a tubing for an automobile engine, is in two parts 20 and 21 symmetrical with respect to the axis XX and with respect to the vertical joint plane. The two parts 20 and 21 are clamped one against the other, for example by two press plates 22, 23. The core 19 is for example suspended in the mold cavity 18 by an upper surface 24.

Comme dans les exemples précédents, le moule C comporte un orifice axial de coulée 11b sur sa face inférieure. Sur l'orifice 11b, vient s'appliquer l'ajutage 7 de la poche de coulée 1.As in the previous examples, the mold C has an axial pouring orifice 11b on its underside. On the orifice 11b, the nozzle 7 of the ladle 1 is applied.

Le noyau 19, par exemple en sable de moulage, est traversé de part en part par le fil d'inoculation 13 qui descend suivant l'axe XX de la cheminée 3 de coulée. Pour faciliter le passage du fil 13, le noyau 19 est avantageusement traversé de part en part d'un conduit de passage 25 dans l'axe XX. Comme précédemment, la partie utile du fil 13 pour l'inoculation n'est pas celle qui traverse le moule C, c'est-à-dire le noyau 19, mais celle qui, au-dessous du moule C, est immergée dans la fonte M contenue dans la cheminée 3, avant introduction de la fonte dans la cavité annulaire de moulage 18.The core 19, for example in molding sand, is traversed right through by the inoculation wire 13 which descends along the axis XX of the 3 casting chimney. To facilitate the passage of the wire 13, the core 19 is advantageously crossed right through a passage conduit 25 in the axis XX. As before, the useful part of the wire 13 for inoculation is not that which passes through the mold C, that is to say the core 19, but that which, below the mold C, is immersed in the cast iron M contained in the chimney 3, before introduction of the cast iron into the annular molding cavity 18.

L'inoculation puis le remplissage du moule ont lieu comme précédemment. On peut laisser le fil 13 prisonnier de la fonte solidifiée au moins à la partie inférieure du moule C ou bien retirer le fil 13 au fur et à mesure de la montée de la fonte dans le moule C ou bien avant même le début du remplissage du moule C.The inoculation and then the filling of the mold take place as before. The wire 13 can be left trapped in the solidified cast iron at least at the bottom of the mold C or else the wire 13 can be removed as the cast iron rises in the mold C or even before the filling begins. mold C.

Avantages du procédé et du dispositif de l'invention:Advantages of the method and the device of the invention:

Grâce à l'insertion d'une certaine hauteur H de fil 13 d'inoculation dans la cheminée de coulée ascendante 3 pendant un certain temps représenté par le palier de pré-pression ab (Figures 6 et 11). on obtient une dissolution totale du produit inoculant dans la fonte M qui sera introduite dans le moule.Thanks to the insertion of a certain height H of inoculation wire 13 in the ascending casting chimney 3 for a certain time represented by the pre-pressure bearing ab (Figures 6 and 11). a total dissolution of the product inoculating in the cast iron M is obtained which will be introduced into the mold.

L'effet de brassage de la fonte et du produit inoculant dissous, lors du trasnfert de la fonte inoculée de la cheminée 3 à la cavité de l'empreinte de moulage 10, assure une excellente homogénéité de l'inoculation dans la masse de fonte emplissant l'empreinte 10.The effect of mixing the cast iron and the dissolved inoculating product, during the transfer of the cast iron inoculated from the chimney 3 to the cavity of the mold cavity 10, ensures excellent homogeneity of the inoculation in the mass of cast iron filling fingerprint 10.

Grâce au déroulement du fil d'inoculation 13 d'un dévidoir 14, on peut continuer de faire descendre le fil 13 dans la cheminée 3 au fur et à mesure de sa fusion, pour le cas où le segment de fil 13 de hauteur H ne serait pas quantitativement suffisant pour inoc-1er toute la fonte destinée à être introduite dans l'empreinte de moulage 10.Thanks to the unwinding of the inoculation wire 13 from a reel 14, the wire 13 can continue to be lowered into the chimney 3 as it melts, in the case where the wire segment 13 of height H does not would not be quantitatively sufficient for inoc- 1st all the cast iron intended to be introduced into the molding impression 10.

On peut ainsi contrôler avec précision la quantité d'inoculant utilisé.It is thus possible to precisely control the amount of inoculant used.

L'inoculation de la fonte M pendant la phase de pré-pression Oab (Figures 6 et 11), c'est-à-dire dans la cheminée 3, en amont de l'empreinte de moulage 10 permet de contrôler à volonté le temps d'inoculation. Ce temps débute lors de l'immersion du fil 13 et se termine lorsque l'on constate la dissolution complète du fil 13 dans la fonte M.The inoculation of the cast iron M during the pre-pressure phase Oab (Figures 6 and 11), that is to say in the chimney 3, upstream of the molding cavity 10 makes it possible to control at will the time inoculation. This time begins when the wire 13 is immersed and ends when the wire 13 is completely dissolved in the cast iron M.

Grâce à l'immersion du fil 13 dans la cheminée 3 de section cylindrique constante, quel que soit le volume de l'empreinte de moulage 10, l'inoculation par unité de volume est constante, et la qualité de l'inoculation est invariable et répétitive, quels que soient le volume et la forme de l'empreinte de moulage 10.Thanks to the immersion of the wire 13 in the chimney 3 of constant cylindrical section, whatever the volume of the molding impression 10, the inoculation per unit of volume is constant, and the quality of the inoculation is invariable and repetitive, regardless of the volume and shape of the molding footprint 10.

Ce procédé d'inoculation combiné avec le procédé de coulée ascendante sous basse pression permet d'introduire rapidement la fonte inoculée dans l'empreinte de moulage 10 (Figure 15) sans perte de temps après l'inoculation et sans avoir un trajet ou parcours important à accomplir, de sorte que l'on est certain de ne pas perdre l'effet d'inoculation de la fonte liquide qui, comme on le sait, est de durée éphémère.This inoculation method combined with the ascending low pressure casting method makes it possible to rapidly introduce the inoculated cast iron into the molding impression 10 (FIG. 15) without loss of time after inoculation and without having a long journey or course. to be accomplished, so that one is certain not to lose the inoculation effect of the liquid iron which, as we know, is of short-lived duration.

L'inoculation conforme à l'invention permet encore d'abaisser la proportion de perlite dans la structure de la pièce moulée, ce qui est avantageux pour la fabrication de pièces tubulaires pour moteurs d'automobiles.The inoculation according to the invention also makes it possible to lower the proportion of perlite in the structure of the molded part, which is advantageous for the manufacture of tubular parts for automobile engines.

Le procédé et son dispositif de mise en oeuvre rendent possible la fabrication des pièces moulées en grande série et à haute cadence avec un minimum de temps pour l'inoculation. En effet, le temps d'inoculation qui correspond au tronçon Oab de pré-pression de la Figure 11 est celui de la fusion d'une certaine longueur de fil inoculant 13 dans la cheminée 3, lorsque le moule est déjà en place et en contact étanche avec l'ajutage de coulée 7 de la cheminée 3.The method and its implementation device make it possible to manufacture the parts molded in large series and at high speed with minimum time for inoculation. In fact, the inoculation time which corresponds to the pre-pressure section Oab of FIG. 11 is that of the fusion of a certain length of inoculating wire 13 in the chimney 3, when the mold is already in place and in contact. watertight with the pouring nozzle 7 of the chimney 3.

Ce procédé étant fondé sur l'inoculation de' la seule masse de fonte liquide (ou le traitement de la seule masse de métal liquide) contenue dans la cheminée 3 et destinée à être introduite dans le moule A,B,C, il est applicable à des pièces moulées d'une masse de quelques kilogrammes (par exemple de 4 kg). Ainsi, on coulera, après un tel traitement d'inoculation, par exemple des collecteurs tubulaires d'échappement de moteurs d'automobiles.This process being based on the inoculation of 'the only mass of liquid iron (or the treatment of the only mass of liquid metal) contained in the chimney 3 and intended to be introduced into the mold A, B, C, it is applicable molded parts weighing a few kilograms (for example 4 kg). Thus, after such inoculation treatment, for example, tubular exhaust manifolds for automobile engines will be poured.

Ce procédé d'inoculation et de coulée permet d'inoculer de matière uniforme des pièces minces ainsi que des pièces de formes compliquées, tout en assurant une parfaite uniformité de graphitisation résultant de l'uniformité de l'inoculation puisque le mode d'inoculation de la cheminée 3 est indépendant de la forme de la pièce moulée et du débit d'alimentation du moule en métal liquide.This inoculation and casting process allows uniform inoculation of thin pieces as well as pieces of complicated shapes, while ensuring perfect uniformity of graphitization resulting from the uniformity of inoculation since the mode of inoculation of the chimney 3 is independent of the shape of the molded part and the feed rate of the mold in liquid metal.

Si l'on n'apporte pas le fil d'inoculation 13 de manière continue à partir d'une bobine ou d'un dévidoir 14, ou si l'on ne dispose pas d'un moule métallique A pourvu d'un bouchon réfractaire 16 susceptible d'être traversé par le fil 13, on peut suspendre le fil métallique 13 au plafond de l'empreinte de moulage 10, par exemple en donnant à l'extrémité supérieure du fil 13 la forme d'un crochet et en prévoyant un petit anneau au plafond de l'empreinte de moulage métallique, l'anneau et le crochet devant être noyés dans l'empreinte de moulage après solidification de la fonte.If the inoculation wire 13 is not supplied continuously from a coil or a reel 14, or if a metal mold A provided with a refractory plug is not available 16 likely to be crossed by the wire 13, the metal wire 13 can be suspended from the ceiling of the molding footprint 10, for example by giving the upper end of the wire 13 the shape of a hook and by providing a small ring on the ceiling of the em metallic molding preprint, the ring and the hook to be embedded in the molding cavity after solidification of the cast iron.

Dans ce cas bien entendu, le fil d'inoculation doit se prolonger bien en-dessous de la face inférieure du moule A afin d'être immergé dans la cheminée 3 de coulée ascendante, comme cela est illustré à la Figure 1.In this case of course, the inoculation wire must extend well below the underside of the mold A in order to be immersed in the chimney 3 of upward casting, as illustrated in FIG. 1.

Bien entendu, un fil ainsi suspendu peut être utilisé avec un moule borgne en sable A. La seule différence avec le moule métallique est que l'extrémité supérieure du fil d'inoculation 13 pourra être accrochée et retenue sur la face supérieure du moule, par exemple en s'élargissant sous forme d'une boucle plane dans un plan horizontal prenant appui sur ladite face supérieure, après traversée du plafond de l'empreinte de moulage par le fil 13.Of course, a wire thus suspended can be used with a blind mold in sand A. The only difference with the metal mold is that the upper end of the inoculation wire 13 can be hung and retained on the upper face of the mold, by example by widening in the form of a flat loop in a horizontal plane resting on said upper face, after crossing of the ceiling of the molding footprint by the wire 13.

Claims (10)

1 - Procédé de traitement d'un métal liquide (M) moulé sous basse pression, notamment pour l'inoculation de la fonte, dans lequel on moule sous basse pression et par coulée ascendante dans un moule (A. B, C) présentant une empreinte intérieure (10), le métal liquide situé dans une poche de coulée (1) sous pression gazeuse, disposée au-dessous du moule (A, B, C), avec lequel elle communique par une cheminée (3) de coulée ascendante raccordée de manière étanche à un orifice (11. 11a, 11 b) d'alimentation du moule (A, B, C) en métal liquide (M), caractérisé en ce qu'on exécute le traitement du métal liquide (M) au moyen d'un fil (13) suspendu à travers l'empreinte de moulage (10, 18). sur une longueur (L) supérieure à la hauteur (h) du moule (A, B, C) mesurée au-dessus d'un ajutage (7) de coulée intercalé entre le sommet de la cheminée (3) et l'orifice d'entrée (11) du moule (A, B, C), de manière que la partie inférieure du fil (13) située au-dessous du moule (A, B, C) et extérieure à celui-ci soit plongée dans le métal liquide (M) à traiter sur une longueur déterminée (H) sensiblement dans l'axe (XX)de la cheminée (3). procédé dans lequel a) dans une phase précédant la coulée, l'extrémité inférieure du fil (13) est située juste au-dessus du niveau (N) du métal liquide (M) dans la cheminée (3); b) dans la phase suivante, on élève la pression gazeuse dans la poche de coulée (1) de manière à faire monter le niveau du métal liquide (M) à la hauteur (N1) de l'orifice (11) d'alimentation du moule (A. B, C); c) on maintient la pression et le niveau (N1) de coulée durant le temps nécessaire au traitement du métal liquide; d) et on élève la pression dans la poche de coulée (1) jusqu'à une valeur (Pc) supérieure à la précédente (Po) afin de faire monter le métal liquide (M) dans l'empreinte de moulage (10, 18) pour remplir celle-ci. 1 - Process for treating a liquid metal (M) molded under low pressure, in particular for the inoculation of cast iron, in which one molds under low pressure and by upward casting in a mold (A. B, C) having a internal cavity (10), the liquid metal located in a ladle (1) under gas pressure, arranged below the mold (A, B, C), with which it communicates by a chimney (3) of ascending casting connected sealingly to an orifice (11. 11a, 11 b) for supplying the mold (A, B, C) with liquid metal (M), characterized in that the treatment of the liquid metal (M) is carried out by means of a wire (13) suspended through the molding cavity (10, 18). over a length (L) greater than the height (h) of the mold (A, B, C) measured above a pouring nozzle (7) interposed between the top of the chimney (3) and the orifice d 'inlet (11) of the mold (A, B, C), so that the lower part of the wire (13) located below the mold (A, B, C) and outside it is immersed in the metal liquid (M) to be treated over a determined length (H) substantially in the axis (XX) of the chimney (3). process in which a) in a phase preceding the casting, the lower end of the wire (13) is situated just above the level (N) of the liquid metal (M) in the chimney (3); b) in the following phase, the gas pressure in the ladle (1) is raised so as to raise the level of the liquid metal (M) to the height (N1) of the orifice (11) supplying the mold (A. B, C); c) maintaining the pressure and the level (N1) of casting during the time necessary for the treatment of the liquid metal; d) and the pressure in the ladle (1) is raised to a value (Pc) greater than the previous one (Po) in order to cause the liquid metal (M) to rise in the mold cavity (10, 18 ) to complete it. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait traverser le plafond du moule (A, B) par le fil de traitement (13) en prévoyant à cet effet dans ce plafond un orifice de passage (9a) suivant l'axe (XX) de la cheminée (3) de coulée ascendante.2 - Method according to claim 1, characterized in that the mold ceiling is passed through (A, B) by the treatment wire (13) by providing for this purpose in this ceiling a passage orifice (9a) along the 'axis (XX) of the chimney (3) of ascending casting. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après dissolution d'une certaine longueur de fil (13) dans la colonne de métal liquide (M) contenue dans la cheminée (3) et avant le remplissage du moule (A, B, C), on introduit une longueur supplémentaire de fil (13) dans la colonne de métal liquide (M).3 - Method according to claim 1, characterized in that after dissolution of a certain length of wire (13) in the column of liquid metal (M) contained in the chimney (3) and before the filling of the mold (A, B, C), an additional length of wire (13) is introduced into the liquid metal column (M). 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on suspend le fil (13) de traitement à la partie supérieure du moule (A, B, C) en utilisant celle-ci comme support de l'extrémité supérieure du fil (13) et en faisant dépasser le fil' (13) au-dessous de la face inférieure du moule (A. B, C).4 - Method according to claim 1, characterized in that the processing wire (13) is suspended from the upper part of the mold (A, B, C) using the latter as a support for the upper end of the wire ( 13) and by making the wire (13) protrude below the underside of the mold (A. B, C). 5 - Procédé selon la revendication 1, - caractérisé en ce que le fil (13) est accroché au plafond de l'empreinte de moulage (10, 18) du moule métallique (A, B, C) et se prolonge au-dessous de la face inférieure du moule, la partie du fil hors de l'empreinte de moulage (10, 18) étant celle utile au traitement.5 - Method according to claim 1, - characterized in that the wire (13) is attached to the ceiling of the molding footprint (10, 18) of the metal mold (A, B, C) and extends below the underside of the mold, the part of the wire outside the molding footprint (10, 18) being that useful for treatment. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil (13) prend appui sur la face supérieure du moule (A) en sable par une boucle élargie dans un plan horizontal, après avoir traversé la partie supérieure du moule, et il traverse la face inférieure du moule.6 - Method according to claim 1, characterized in that the wire (13) is supported on the upper face of the mold (A) in sand by an enlarged loop in a horizontal plane, after having crossed the upper part of the mold, and it crosses the underside of the mold. 7 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une poche de coulée (1) de métal liquide (M) sous basse pression gazeuse, un moule (A, B, C) présentant une empreinte intérieure (10, 18) de moulage, disposé au-dessus de la poche (M) et communiquant avec celle-ci par une cheminée (3) de coulée ascendante, un ajutage (7) de coulée étant interposé de manière étanche entre un orifice inférieur (11) d'alimentation du moule (A, B, C) et l'extrémité supérieure de la cheminée (3), caractérisé en ce que le moule (A, B, C) est percé à sa partie supérieure d'un passage (9a, 25) suivant l'axe vertical (XX) de la cheminée (3) de coulée ascendante, adapté pour recevoir le fil (13) de traitement du métal liquide (M) et débouchant dans l'empreinte de moulage 10, 18).7 - Device for implementing the method according to any one of claims 1 to 6, comprising a ladle (1) of liquid metal (M) under low gas pressure, a mold (A, B, C) having an internal mold imprint (10, 18), disposed above and communicating with the ladle (M) by an ascending pouring chimney (3), a pouring nozzle (7) being interposed sealingly between a lower opening (11) for supplying the mold (A, B, C) and the upper end of the chimney (3), characterized in that the mold (A, B, C) is pierced at its upper part d '' a passage (9a, 25) along the vertical axis (XX) of the chimney (3) of ascending casting, adapted to receive the wire (13) for processing the liquid metal (M) and opening into the molding cavity 10, 18). 8 - -Dispositif selon la revendication 7. caractérisé en ce que le passage (9a) pour le fil de traitement (13) est ménagé dans un bouchon (16) d'obturation d'une ouverture (15) pratiquée dans la partie supérieure du moule (A).8 - -A device according to claim 7. characterized in that the passage (9a) for the treatment wire (13) is formed in a plug (16) for closing an opening (15) formed in the upper part of the mold (A). 9 - Dispositif selon la revendication 7, comprenant un moule (C) à plan de joint vertical contenant l'axe (XX) de la cheminée (3) de coulée et un noyau (19) suspendu dans la cavité intérieure (18) de moulage, caractérisé en ce que le noyau (19) est - percé axialement d'un conduit de passage (25) destiné à recevoir le fil (13) de traitement.9 - Device according to claim 7, comprising a mold (C) with vertical joint plane containing the axis (XX) of the chimney (3) for casting and a core (19) suspended in the interior cavity (18) of molding , characterized in that the core (19) is - axially pierced with a passage duct (25) intended to receive the treatment wire (13). 10 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est pourvu de moyens d'alimentation en fil (13) de traitement, par exemple un dévidoir (14) constitué d'une bobine placée au-dessus du moule (A, B, C) et sur laquelle est enroulé le fil (13).10 - Device according to claim 7, characterized in that it is provided with means for supplying wire (13) for treatment, for example a reel (14) consisting of a coil placed above the mold (A, B, C) and on which the wire (13) is wound.
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