EP0936007B1 - Device for filtering and treating molten metal - Google Patents
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- EP0936007B1 EP0936007B1 EP99400242A EP99400242A EP0936007B1 EP 0936007 B1 EP0936007 B1 EP 0936007B1 EP 99400242 A EP99400242 A EP 99400242A EP 99400242 A EP99400242 A EP 99400242A EP 0936007 B1 EP0936007 B1 EP 0936007B1
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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
- 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
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
- B22C9/086—Filters
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
- C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron
Definitions
- the end user who is usually a foundry, has two conflicting requirements.
- the ratio R1 is not less than 35%, and / or is not more than 50%.
- the ratio R2 between the volume left free in the cavity 6 by the plate 7 of processing material, on the one hand, and the total volume of said cavity 6, on the other hand, is not less than 20%, and / or is not more than 80%.
- the weight of the material of treatment ranges from approximately 0.001% to 1% of the weight of molten metal to be treated.
- the processing material forming the plate 7 is advantageously an inoculating material chosen from the following compounds: iron alloy, magnesium and compounds of magnesium, calcium and its compounds barium, silicon, zirconium, aluminum, rare earths, graphite, carbon, for an inoculation treatment of molten iron.
- module M of the pastille is greater than at least 0.0050 dm, preferably at least 0.0100 dm, preferably at at least 0.0150 dm.
- Table 3 groups together 6 examples 21 to 26 for each of which the characteristics of a filter and a corresponding tablet.
- the ratio between the weight of the material treatment and the weight of the molten metal to be treated may vary within certain limits around a average percentage
- the same pellet of material treatment and the same filter can be used to weights of cast metal included in a certain range on either side of a weight of cast metal way. Under these conditions, the casting time is substantially proportional to the weight of the metal cast at treat.
- the Applicant interested in the Report R3 defined as the ratio between the weight of cast metal to be treated, on the one hand, and on the other hand, the treatment material tablet module multiplied by the speed of the metal poured into the filter.
- the applicant was interested in a first ratio R4 defined as being equal to the square root of the weight of the pellet divided by the module M of it.
Description
La présente invention concerne un dispositif pour filtrer et traiter du métal en fusion.The present invention relates to a device to filter and process molten metal.
On connaít, d'après le EP-A-0 578 517 au nom de la Demanderesse, sur lequel est basé le préambule des revendications jointes, un dispositif pour filtrer et traiter du métal en fusion, comprenant une série d'au moins deux plaques filtrantes en matière minérale réfractaire percées de trous de filtration pour le passage et la filtration du métal en fusion, ces plaques étant maintenues à une distance prédéterminée l'une de l'autre par des parois périphériques de manière à ménager entre elles une cavité à l'intérieur de laquelle est logée une plaque d'un matériau de traitement dudit métal en fusion ayant une forme telle que, vue dans le sens de passage du métal liquide, la plaque laisse sur les plaques filtrantes au moins une région non recouverte.We know from the name EP-A-0 578 517 of the Applicant, on which the preamble of the appended claims is based, a device for filtering and process molten metal, comprising a series of at least minus two mineral filter plates refractory holes with filtration holes for the passage and filtration of the molten metal, these plates being kept at a predetermined distance from each other by peripheral walls of so as to create a cavity between them of which is housed a plate of a material of treatment of said molten metal having such a shape that, seen in the direction of passage of the liquid metal, the plate leaves on the filter plates at least one region not covered.
La région de la première plaque filtrante (amont) non recouverte par la plaque de matériau de traitement comporte des trous de filtration libres qui permettent au métal en fusion de pénétrer dans la cavité, de venir en contact avec le matériau de traitement de la plaque, et de s'écouler autour de la plaque avant de quitter la cavité par les trous de filtration libres de la seconde plaque filtrante (aval).The region of the first filter plate (upstream) not covered by the material plate treatment has free filtration holes which allow molten metal to enter the cavity, to come into contact with the material of plaque treatment, and to flow around the plate before leaving the cavity through the holes in free filtration of the second filter plate (downstream).
On constate ainsi que le métal en fusion traverse librement le dispositif dès le début de la coulée, après avoir été en contact avec le matériau de traitement présent dans la cavité du dispositif, de sorte que l'on obtient un traitement du métal en fusion très homogène dès le début et jusqu'à la fin de la coulée dudit métal.We can see that the molten metal freely crosses the device from the start of the casting, after being in contact with the material of treatment present in the cavity of the device, so that we get a treatment of the molten metal very homogeneous from the beginning and until the end of the casting said metal.
Un tel dispositif est adapté à être préfabriqué par le fournisseur de filtre en fonction des exigences de l'utilisateur final. Such a device is adapted to be prefabricated by the based filter supplier end user requirements.
L'utilisateur final, qui est en général une fonderie, a deux exigences contradictoires.The end user, who is usually a foundry, has two conflicting requirements.
D'une part, sachant que le poids d'un même matériau de traitement doit être une fraction connue du poids du métal en fusion traversant le dispositif lors d'une opération de coulée prédéterminée, l'utilisateur a besoin de dispositifs contenant des poids respectifs prédéterminés différents de matériau de traitement constituant une série. Une telle série peut aller, par exemple dans le cas d'un matériau d'inoculation pour la coulée de fonte à graphite sphéroïdal, par paliers successifs de 10 grammes en 10 grammes ou de 20 grammes en 20 grammes, de dix grammes à 150 grammes ou plus.On the one hand, knowing that the weight of the same treatment material must be a known fraction of the weight of molten metal passing through the device during of a predetermined casting operation, the user needs devices containing respective weights different predetermined treatment material constituting a series. Such a series can go, for example in the case of an inoculation material for the spheroidal graphite cast iron, in stages successive 10 grams in 10 grams or 20 grams in 20 grams, from ten grams to 150 grams or more.
En outre, on utilise des matériaux de traitement différents suivant la nature du métal en fusion à traiter, ces matériaux de traitement différents ayant des densités différentes et étant utilisés dans des proportions différentes par rapport au poids du métal en fusion à traiter.In addition, materials of different treatment depending on the nature of the metal in fusion to be treated, these treatment materials different having different densities and being used in different proportions compared the weight of the molten metal to be treated.
D'autre part, et pour des raisons de standardisation des équipements utilisés, un utilisateur souhaite limiter au maximum le nombre de dispositifs de dimensions différentes nécessaire pour faire face à ses besoins.On the other hand, and for reasons of standardization of the equipment used, a user wishes to limit the number of devices of different dimensions necessary for meet their needs.
La Demanderesse à donc été conduite à étudier la possibilité de placer, dans la cavité d'un même dispositif pour filtrer et traiter du métal en fusion, des quantités différentes de matériaux de traitement différents. Certains essais effectués par la Demanderesse ont montré dans certains cas une diminution de la qualité et/ou de l'homogénéité du traitement du métal en fusion au cours d'une opération de coulée.The Applicant was therefore led to study the possibility of placing, in the cavity of the same device for filtering and treating molten metal, different amounts of processing materials different. Certain tests carried out by the Applicant have shown in some cases a decrease in the quality and / or homogeneity of the treatment of molten metal during an operation of casting.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités des dispositifs connus, et de proposer un dispositif du type précité capable de contenir des quantités différentes de divers matériaux de traitement tout en garantissant la qualité et l'homogénéité du traitement du métal en fusion au cours d'une opération de coulée.The object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks of the devices known, and to propose a device of the aforementioned type able to contain different amounts of various processing materials while ensuring quality and the homogeneity of the treatment of molten metal at during a casting operation.
Suivant un premier aspect de l'invention, le dispositif du type précité pour filtrer et traiter du métal en fusion est caractérisé en ce que le rapport entre le nombre des trous libres d'une plaque filtrante situés dans les régions non recouvertes par la plaque de matériau de traitement, d'une part, et le nombre total des trous de ladite plaque filtrante, d'autre part, n'est pas inférieur à 10%, et/ou n'est pas supérieur à 75%, avantageusement n'est pas inférieur à 20%, et/ou n'est pas supérieur à 65%, et de préférence n'est pas inférieur à 35%, et/ou n'est pas supérieur à 50%.According to a first aspect of the invention, the device of the aforementioned type for filtering and treating molten metal is characterized in that the ratio between the number of free holes in a filter plate located in regions not covered by the plate processing material, on the one hand, and the number total of the holes in said filter plate, on the other share, is not less than 10%, and / or is not greater than 75%, advantageously is not less than 20%, and / or is not more than 65%, and preferably is not less than 35%, and / or is not more than 50%.
On comprend qu'il faut un pourcentage minimum de trous libres pour permettre le passage du métal en fusion à travers le dispositif selon l'invention dès le début d'une opération de coulée.We understand that a minimum percentage is required free holes to allow the passage of metal in fusion through the device according to the invention from the start of a casting operation.
On comprend également que ce pourcentage de trous libres ne doit pas être trop grand : il faut en effet que la surface de contact de la plaque de matériau de traitement avec le métal en fusion soit suffisante pour permettre un passage régulier et suffisant du matériau de traitement dans ledit métal.We also understand that this percentage of free holes should not be too large: effect that the contact surface of the plate treatment material with molten metal either sufficient to allow regular passage and sufficient treatment material in said metal.
Ainsi, en contrôlant le rapport entre le nombre des trous libres et le nombre total des trous d'une plaque filtrante, il est possible d'introduire, dans la cavité d'un dispositif de dimensions prédéterminées, un nombre aussi grand que possible de plaques de poids différents de divers matériaux de traitement sans diminuer la qualité et l'homogénéité du traitement du métal en fusion. On garantit ainsi un nombre aussi réduit que possible de dispositifs de dimensions différentes. So, by controlling the relationship between the number of free holes and total number of holes of a filter plate, it is possible to introduce, in the cavity of a device of dimensions as many as possible of different weight plates of various materials from treatment without reducing the quality and consistency of the treatment of molten metal. This guarantees a as few as possible of different dimensions.
Suivant une version avantageuse de l'invention, le rapport entre le volume laissé libre dans la cavité par la plaque de matériau de traitement, d'une part, et le volume total de ladite cavité, d'autre part, n'est pas inférieur à 20%, et/ou n'est pas supérieur à 80%, avantageusement n'est pas inférieur à 30%, et/ou n'est pas supérieur à 75%, et de préférence, n'est pas inférieur à 35%, et/ou n'est pas supérieur à 72%.According to an advantageous version of the invention, the ratio between the volume left free in the cavity by the treatment material plate, on the one hand, and the total volume of said cavity, on the other hand, is not less than 20%, and / or is not more than 80%, advantageously is not less than 30%, and / or is not more than 75%, and preferably not less than 35%, and / or is not greater than 72%.
On comprend qu'il faut un pourcentage minimum de volume laissé libre par la plaque de matériau de traitement à l'intérieur de la cavité pour permettre le passage du métal en fusion dans ce volume libre au contact du matériau de traitement dès le début et pendant toute la durée de la coulée.We understand that a minimum percentage is required of volume left free by the material plate of treatment inside the cavity to allow the passage of molten metal in this free volume at contact of the treatment material from the start and throughout the duration of the casting.
On comprend également que ce pourcentage de volume libre ne doit pas être trop grand. Il faut en effet que les conditions de contact entre le métal en fusion et le matériau de traitement restent sensiblement régulières et constantes pendant toute la durée de la coulée pour assurer une qualité régulière, homogène, fiable et reproductible du traitement du métal en fusion pendant cette durée.We also understand that this percentage of free volume should not be too large. It takes effect that the contact conditions between the metal in melt and the processing material remain substantially regular and constant throughout the casting time to ensure regular quality, homogeneous, reliable and reproducible treatment of molten metal during this time.
Suivant une version préférée de l'invention, pour un traitement d'inoculation de fonte en fusion, le rapport exprimé en dm x sec entre le poids du métal coulé en kg, d'une part, et le module de la pastille en dm multiplié par la vitesse du métal coulé à l'intérieur de la cavité du filtre, exprimée en dm/sec, d'autre part, est compris dans la plage 70d ± 50%, avantageusement dans la plaque 70d ± 35%, de préférence dans la plage 70d ± 20%, d étant la masse spécifique du métal en fusion en kg/dm3.According to a preferred version of the invention, for an inoculation treatment of molten cast iron, the ratio expressed in dm x dry between the weight of the cast metal in kg, on the one hand, and the modulus of the pellet in dm multiplied by the speed of the metal poured inside the filter cavity, expressed in dm / sec, on the other hand, is in the range 70d ± 50%, advantageously in the plate 70d ± 35%, preferably in the range 70d ± 20%, d being the specific mass of the molten metal in kg / dm 3 .
L'invention concerne également, suivant un autre aspect de celle-ci, l'utilisation d'un dispositif suivant le premier aspect de l'invention dans un procédé de coulée en moule de métal en fusion comportant les étapes d'interposition d'un filtre et d'un matériau de traitement sur le passage du métal avant l'entrée dudit métal dans le moule proprement dit.The invention also relates, according to a another aspect of it, the use of a device according to the first aspect of the invention in a molten metal mold casting process comprising the steps of interposing a filter and of a treatment material on the passage of the metal before the entry of said metal into the mold properly said.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaítront dans la description ci-après.Other features and advantages of the invention will appear in the description below.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs :
- la figure 1 est une vue en coupe transversale, suivant I-I à la figure 2, d'un mode de réalisation d'un dispositif suivant la présente invention, ce dispositif contenant, dans sa moitié gauche à la figure, une plaque de matériau de traitement d'une première forme, et dans sa moitié droite à la figure, une plaque de matériau de traitement d'une autre forme ;
- la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1, la plaque filtrante amont étant enlevée pour la clarté du dessin.
- Figure 1 is a cross-sectional view, along II in Figure 2, of an embodiment of a device according to the present invention, this device containing, in its left half in the figure, a plate of treatment material of a first shape, and in its right half in the figure, a plate of treatment material of another shape;
- Figure 2 is a top view of the device of Figure 1, the upstream filter plate being removed for clarity of the drawing.
On a représenté aux figures un dispositif 1 pour filtrer et traiter du métal en fusion.There is shown in the figures a device 1 to filter and process molten metal.
Ce dispositif comprend une série d'au moins
deux plaques filtrantes 2, 3 en matière minérale
réfractaire percées de trous 4, 4a de filtration pour
le passage et la filtration du métal en fusion. On n'a
représenté aux figures 1 et 2 qu'une partie des trous
4, 4a de filtration dans un souci de clarté de ces
figures.This device comprises a series of at least
two
Ces plaques sont maintenues à une distance
prédéterminée l'une de l'autre par des parois
périphériques 5 de manière à ménager entre elles une
cavité 6 à l'intérieur de laquelle est logée une plaque
7 d'un matériau de traitement dudit métal en fusion
ayant une forme telle que, vue dans le sens 8 du
passage du métal en fusion, la plaque 7 laisse sur les
plaques filtrantes 2, 3 au moins une région 9 non
recouverte.These plates are kept at a distance
predetermined from each other by walls
peripherals 5 so as to provide a
cavity 6 inside which a plate is housed
7 of a material for treating said molten metal
having a shape such that, seen in the
Dans le sens de la flèche 8 représentant à la
figure 1 le sens de passage du métal en fusion, la
plaque 2 est la plaque amont, ou plaque supérieure, et
la plaque filtrante 3 est la plaque aval, ou plaque
inférieure.In the direction of
Dans la réalisation de la figure 1, chaque
plaque filtrante 2, 3 présente des parois périphériques
latérales 5 en saillie dirigées l'une vers l'autre en
ménageant la cavité 6. Dans cet exemple, les deux
plaques filtrantes 2, 3 sont réunies l'une à l'autre
par un joint 15, par exemple en ciment réfractaire.In the embodiment of Figure 1, each
Un tel dispositif 1 est adapté à être utilisé dans un procédé de coulée en moule de métal en fusion comprenant les étapes d'interposition d'un filtre et d'un matériau de traitement sur le passage du métal en fusion avant l'entrée dudit métal dans le moule proprement dit.Such a device 1 is suitable for use in a molten metal mold casting process comprising the steps of interposing a filter and of a treatment material on the passage of the metal in melting before the entry of said metal into the mold well said.
Suivant l'invention, le rapport R1 entre le
nombre des trous libres 4a d'une plaque filtrante 2, 3
situés dans les régions 9 non recouvertes par la plaque
7 de matériau de traitement, d'une part, et le nombre
total des trous 4, 4a de ladite plaque filtrante 2, 3,
d'autre part, n'est pas inférieur à 10%, et/ou n'est
pas supérieur à 75%.According to the invention, the ratio R1 between the
number of
Par souci de clarté, il y a lieu de préciser ici que ceci signifie que le rapport R1 remplit, soit l'une, soit l'autre, soit l'ensemble des deux conditions ci-dessous :
- R1 n'est pas inférieur à 10% ;
- R1 n'est pas supérieur à 75%.
- R1 is not less than 10%;
- R1 is not more than 75%.
Avantageusement, le rapport R1 n'est pas inférieur à 20%, et/ou n'est pas supérieur à 65%.Advantageously, the ratio R1 is not less than 20%, and / or is not more than 65%.
De préférence, le rapport R1 n'est pas inférieur à 35%, et/ou n'est pas supérieur à 50%. Preferably, the ratio R1 is not less than 35%, and / or is not more than 50%.
De la même manière, le rapport R2 entre le
volume laissé libre dans la cavité 6 par la plaque 7 de
matériau de traitement, d'une part, et le volume total
de ladite cavité 6, d'autre part, n'est pas inférieur à
20%, et/ou n'est pas supérieur à 80%.Similarly, the ratio R2 between the
volume left free in the cavity 6 by the
Ceci signifie que le rapport R2 remplit soit l'une, soit l'autre, soit l'ensemble des deux conditions ci-dessous :
- R2 n'est pas inférieur à 20% ;
- R2 n'est pas supérieur à 80%.
- R2 is not less than 20%;
- R2 is not more than 80%.
Avantageusement le rapport R2 n'est pas inférieur à 30%, et/ou n'est pas supérieur à 75%.Advantageously, the ratio R2 is not less than 30%, and / or is not more than 75%.
De préférence le rapport R2 n'est pas inférieur à 35%, et/ou n'est pas supérieur à 72%.Preferably the ratio R2 is not less than 35%, and / or is not more than 72%.
De façon connue en soi, le matériau de
traitement formant la plaque 7 est choisi parmi les
produits désulfurants, thermogènes, inoculants,
sphéroïdisants, recarburants, affinants, modificateurs,
et les alliages d'addition.In a manner known per se, the material of
treatment forming the
De façon connue, le poids du matériau de traitement est compris entre 0,001% et 1% environ du poids du métal en fusion à traiter.In known manner, the weight of the material of treatment ranges from approximately 0.001% to 1% of the weight of molten metal to be treated.
Les trous de filtration 4, 4a ont, en
général, un diamètre compris entre 1,5 et 3 mm environ,
de préférence entre 1,8 et 2,5 mm environ.The
Le matériau de traitement formant la plaque 7
est avantageusement un matériau inoculant choisi parmi
les composés suivants : alliage de fer, magnésium et
composés du magnésium, calcium et ses composés de
baryum, silicium, zirconium, aluminium, terres rares,
graphite, carbone, pour un traitement d'inoculation de
fonte en fusion.The processing material forming the
Dans l'exemple représenté dans la moitié
gauche des figures 1 et 2, la plaque 7 a en projection
sur un plan perpendiculaire au sens 8 de passage du
métal, un contour extérieur octogonal 10 et présente un
trou central 11 dont le diamètre est supérieur à celui
des trous de filtration 4, 4a.In the example shown in half
left of figures 1 and 2, the
Dans l'exemple représenté dans la moitié
droite des figures 1 et 2, la plaque 7 a en projection
la forme d'une couronne circulaire délimitée par un
contour circulaire extérieur 12 dont le diamètre est
légèrement inférieur à la largeur de la cavité qui a
ici une section carrée, et un contour circulaire
intérieur 13.In the example shown in half
right of Figures 1 and 2, the
Les plaques filtrantes 2 et 3 sont des
plaques en matière minérale réfractaire cuites au four.
Les trous 4, 4a, qui ont tous le même diamètre dans
l'exemple représenté aux figures, pourraient avoir des
diamètres différents sur une plaque 2, 3 par rapport à
l'autre plaque 3, 2, ou sur une même plaque.
Les plaques 2, 3 peuvent être fabriquées avec
leurs trous, par moulage sous pression, ou par
extrusion sous pression, puis sont cuites au four.
Elles peuvent comporter les parois
périphériques 5 en saillie représentées aux figures.
Elles peuvent également ne pas comporter de telles
parois et être assemblées l'une à l'autre au moyen
d'une entretoise périphérique, avec deux joints tels
que 15.They can have
Les plaques filtrantes 2, 3 peuvent avoir un
contour extérieur de forme quelconque, carrée comme
dans l'exemple représenté, mais aussi ronde,
rectangulaire ou autre.The
De même la cavité 6 peut avoir un contour
intérieur de forme quelconque adaptée à celle du
contour extérieur des plaques filtrantes 2, 3.Similarly, the cavity 6 can have an outline
interior of any shape adapted to that of the
outer contour of the
La plaque 7 en matériau de traitement a pour
sa part un contour extérieur dont la forme est adaptée
à celle du contour intérieur de la cavité, de manière
que la plaque 7 puisse être introduite dans la cavité 6
en laissant un nombre de trous libres 4a sur les
plaques filtrantes 2, 3 adapté à permettre un
traitement de qualité régulière, homogène, efficace,
fiable et reproductible, du métal en fusion pendant
toute la durée de l'opération de coulée.The
Les valeurs indiquées ci-dessus pour le
rapport entre le nombre de trous libres 4a d'une plaque
filtrante 2, 3 et le nombre total des trous 4, 4a de
ladite plaque, s'entendent bien entendu dans
l'hypothèse où les trous 4, 4a ont tous le même
diamètre.The values indicated above for the
ratio between the number of
Dans ce cas, le rapport entre les nombres de
trous respectifs est égal au rapport entre les sections
de passage des trous respectifs, et sensiblement égal
au rapport entre la surface des régions 9 non
recouvertes, d'une part, et la surface totale de la
cavité, d'autre part.In this case, the ratio between the numbers of
respective holes is equal to the ratio between sections
of passage of the respective holes, and substantially equal
to the ratio between the area of
Ainsi dans l'exemple représenté dans la
moitié gauche des figures 1 et 2, on peut vérifier,
d'après les dimensions reproduites que la plaque 7 de
matériau de traitement de forme octogonale a, en
projection, une superficie telle que le rapport entre
la superficie des régions 9 non recouvertes par la
plaque 7, d'une part, et la superficie totale de la
cavité, d'autre part, est d'environ 41%. Par voie de
conséquence, le rapport entre le nombre de trous libres
et le nombre total de trous est d'environ 41%.So in the example shown in the
left half of Figures 1 and 2, we can check,
according to the dimensions reproduced as
De même, dans l'exemple représenté dans la
moitié droite des figures 1 et 2, on peut vérifier,
d'après les dimensions reproduites, que la plaque 7 de
matériau de traitement en forme de couronne circulaire
a, en projection, une superficie telle que le rapport
entre la superficie des régions 9 non recouvertes par
la plaque 7, d'une parc, et la superficie totale de la
cavité 6, d'autre part, est d'environ 53%. Par voie de
conséquence, le rapport entre le nombre de trous libres
et le nombre total de trous est d'environ 53%. Similarly, in the example shown in the
right half of Figures 1 and 2, we can check,
according to the dimensions reproduced, that
On peut également vérifier que le rapport R2
entre le volume laissé libre dans la cavité 6 par la
plaque 7 de matériau de traitement, d'une part, et le
volume total de la cavité 6, d'autre part, compte tenu
des épaisseurs représentées pour la cavité 6 et la
plaque 7, est d'environ 61% pour la plaque octogonale
de la moitié gauche des figures, et d'environ 69% pour
la plaque en forme de couronne cylindrique de la moitié
droite des figures.We can also verify that the ratio R2
between the volume left free in the cavity 6 by the
processing
Les tableaux 1 et 2 récapitulent, dans les exemples 1 à 17, les caractéristiques d'essais effectués par la demanderesse à titre privé et confidentiel. Ces tableaux indiquent pour chaque filtre, la longueur L, la largeur l, la hauteur h du filtre et le rayon Ø des trous, le tout en millimètres, le poids en gramme de la pastille, pour chaque filtre, la surface frontale a, en mm2, le nombre de trous b, le diamètre des trous c, la surface de passage d en mm2 pour l'ensemble des trous, pour la cavité du filtre, la surface e de la cavité en mm2, la hauteur f de la cavité en mm, le volume g de la cavité en mm3, pour la pastille de matériau de traitement, son diamètre h en mm, sa hauteur i en mm, sa surface frontale j en mm2, sa surface totale développée k en mm2, son volume l en mm3, son module M = l/k en dm, le nombre n des trous de la chambre bouchés par la pastille, le rapport R1 du nombre n des trous bouchés par rapport au nombre total b des trous du filtre, la surface p non bouchée par la pastille, en mm2, le rapport R1 = p/e en %, le volume libre r en mm3 occupé par la pastille (r = g-1), le rapport R2 en % entre le volume r laissé libre dans la cavité par la pastille, et le volume total g de cette cavité (R2 = r/g).Tables 1 and 2 summarize, in Examples 1 to 17, the characteristics of tests carried out by the applicant on a private and confidential basis. These tables indicate for each filter, the length L, the width l, the height h of the filter and the radius Ø of the holes, all in millimeters, the weight in grams of the patch, for each filter, the front surface a, in mm 2 , the number of holes b, the diameter of the holes c, the passage surface d in mm 2 for all the holes, for the filter cavity, the surface e of the cavity in mm 2 , the height f of the cavity in mm, the volume g of the cavity in mm 3 , for the pellet of treatment material, its diameter h in mm, its height i in mm, its front surface j in mm 2 , its total developed surface k in mm 2 , its volume l in mm 3 , its module M = l / k in dm, the number n of the chamber holes plugged by the patch, the ratio R1 of the number n of plugged holes compared to the total number b of the holes filter, the surface p not blocked by the patch, in mm 2 , the ratio R1 = p / e in%, the free volume r in mm 3 occupied by the patch (r = g-1), the ratio R2 e n% between the volume r left free in the cavity by the patch, and the total volume g of this cavity (R2 = r / g).
Les exemples 5 et 6 n'ont pas donné des résultats totalement satisfaisants, et sont à l'origine de la limite inférieure égale à 10% pour le rapport R1, ainsi qu'à la limite inférieure, égale à 20% pour le rapport R2. Les cas les plus difficiles, dans lesquels on coule en même temps plusieurs pièces identiques ou non dans des alvéoles réparties autour du canal de coulée d'un même moule, ont permis de déterminer les limites inférieure et supérieure des plages avantageuses et préférées pour les deux rapports R1 et R2.Examples 5 and 6 did not give totally satisfactory results, and are at the origin the lower limit equal to 10% for the ratio R1, as well as the lower limit, equal to 20% for the R2 report. The most difficult cases, in which several identical pieces are poured at the same time or not in cells distributed around the casting from the same mold, made it possible to determine the lower and upper limits of the ranges advantageous and preferred for the two ratios R1 and R2.
Le tableaux 1 et 2 montrent que le matériau de traitement est avantageusement sous la forme d'une plaque ou pastille dont le module M, ou rapport entre le volume et la surface développée totale de ladite plaque ou pastille, est une fonction croisante du poids de ladite pastille.Tables 1 and 2 show that the material treatment is advantageously in the form of a plate or patch with module M, or relationship between the volume and the total developed surface of said plate or tablet, is an increasing function of the weight of said pellet.
Le tableau 2 démontre que le module M de la pastille est supérieur à au moins 0,0050 dm, avantageusement à au moins 0,0100 dm, de préférence à au moins 0,0150 dm.Table 2 shows that module M of the pastille is greater than at least 0.0050 dm, preferably at least 0.0100 dm, preferably at at least 0.0150 dm.
Or, le poids de matériau de traitement est une proportion connue du poids du métal coulé dans une opération de coulée. Dans un moule donné et avec un filtre donné, le temps de coulée est sensiblement proportionnel au poids du métal en fusion à couler et à traiter.However, the weight of processing material is a known proportion of the weight of the metal cast in a casting operation. In a given mold and with a given filter, the casting time is appreciably proportional to the weight of the molten metal to be poured and to treat.
Le tableau 3 regroupe 6 exemples 21 à 26 pour chacun desquels on a indiqué les caractéristiques d'un filtre et d'une pastille correspondante.Table 3 groups together 6 examples 21 to 26 for each of which the characteristics of a filter and a corresponding tablet.
Comme le rapport entre le poids du matériau de traitement et le poids du métal en fusion à traiter peut varier dans certaines limites autour d'un pourcentage moyen, une même pastille de matériau de traitement et un même filtre peuvent être utilisés pour des poids de métal coulé compris dans une certaine plage de part et d'autre d'un poids de métal coulé moyen. Dans ces conditions, le temps de coulée est sensiblement proportionnel au poids du métal coulé à traiter.As the ratio between the weight of the material treatment and the weight of the molten metal to be treated may vary within certain limits around a average percentage, the same pellet of material treatment and the same filter can be used to weights of cast metal included in a certain range on either side of a weight of cast metal way. Under these conditions, the casting time is substantially proportional to the weight of the metal cast at treat.
Le tableau 3 indique donc, pour chacun des 6 exemples de filtres et de pastilles, une plage de poids de métal coulé et une plage de temps de coulée.Table 3 therefore indicates, for each of the 6 examples of filters and tablets, a weight range of cast metal and a range of casting times.
La demanderesse s'est intéressée au rapport R3 défini comme étant le rapport entre le poids de métal coulé à traiter, d'une part, et d'autre part, le module de la pastille de matériau de traitement multiplié par la vitesse du métal coulé dans le filtre.The Applicant Interested in the Report R3 defined as the ratio between the weight of cast metal to be treated, on the one hand, and on the other hand, the treatment material tablet module multiplied by the speed of the metal poured into the filter.
Le module de la pastille est défini par le rapport M entre le volume et la surface développée totale de cette pastille.The module of the patch is defined by the ratio M between volume and developed surface total of this patch.
Par ailleurs, la vitesse du métal coulé à l'intérieur du filtre est égale au rapport entre le poids de métal coulé d'une part, et d'autre part, la surface de la chambre multipliée par le temps de coulée et par la masse spécifique d du métal en fusion.Furthermore, the speed of the metal cast at the inside of the filter is equal to the ratio between the weight of cast metal on the one hand, and on the other hand, the chamber surface multiplied by the casting time and by the specific mass d of the molten metal.
On a donc R3 égale S(p) x d x S(c) x (t) /
V(p) où S(p) égale la surface developpée totale de la
pastille en dm2, d égale le poids spécifique du métal
en fusion, S(c) égale la surface frontale de la cavité
du filtre, en dm2
On a donc S(c)
On a indiqué au tableau 3 la valeur du rapport R3 obtenu pour le temps moyen de coulée dans chacun des 6 exemples.The value of the R3 ratio obtained for the average casting time in each of the 6 examples.
On peut constater un regroupement des valeurs de ce rapport R3 autour de 70d, ce qui est tout à fait surprenant. We can see a grouping of values of this R3 ratio around 70d, which is quite surprising.
Les valeurs du tableau 3 correspondant à un traitement d'inoculation de fonte en fusion, et en tenant compte des limites des plages considérées pour le poids de coulée ou le temps de coulée, la demanderesse a été amenée à prendre comme critère de détermination de la géométrie des pastilles d'une part et des filtres d'autre part, la règle selon laquelle le rapport R3 exprimé en dm x sec, entre le poids P du métal coulé, en kg d'une part, et le module M de la pastille en dm multiplié par la vitesse du métal coulé à l'intérieur de la chambre du filtre exprimée en dm/sec, d'autre part, est compris dans la plage de 70d ± 50%, avantageusement dans la plage 70d ± 35%, de préférence dans la plage 70d ± 20%, d étant la masse spécifique du métal en fusion en kg/dm3.The values in Table 3 corresponding to an inoculation treatment of molten cast iron, and taking into account the limits of the ranges considered for the casting weight or the casting time, the applicant was led to take as a criterion for determining the geometry of the pellets on the one hand and filters on the other hand, the rule according to which the ratio R3 expressed in dm x sec, between the weight P of the cast metal, in kg on the one hand, and the module M of the tablet in dm multiplied by the speed of the metal poured inside the filter chamber expressed in dm / sec, on the other hand, is in the range of 70d ± 50%, advantageously in the range 70d ± 35%, of preferably in the range 70d ± 20%, d being the specific mass of the molten metal in kg / dm 3 .
La demanderesse a également cherché à voir si elle ne pouvait pas définir un critère spécifique des dimensions géométriques de la pastille considérée seule.The plaintiff also sought to see if she could not define a specific criterion of geometric dimensions of the pellet considered alone.
Elle a donc réuni dans le tableau 4 douze exemples 31 à 42 de pastilles dont les poids vont de 10g à 110g, en choisissant pour plusieurs poids de pastille, deux géométries nettement différentes correspondant l'une à un diamètre relativement faible et à une épaisseur relativement importante, l'autre à un diamètre relativement important associé à une hauteur plus faible.She therefore gathered in table 4 twelve examples 31 to 42 of pellets whose weights range from 10g to 110g, choosing for several weights from disc, two clearly different geometries one corresponding to a relatively small diameter and at a relatively large thickness, the other at a relatively large diameter associated with a lower height.
La demanderesse s'est intéressée à un premier rapport R4 défini comme étant égal à la racine carrée du poids de la pastille divisée par le module M de celle-ci.The applicant was interested in a first ratio R4 defined as being equal to the square root of the weight of the pellet divided by the module M of it.
La demanderesse a ainsi été conduite à conclure que la pastille de matériau de traitement est avantageusement dimensionnée de façon telle que le rapport R4 entre la racine carrée de son poids P en grammes, d'une part, et son module M en décimètres, d'autre part, est compris entre 80 et 280, avantageusement entre 100 et 260, de préférence entre 120 et 250.The plaintiff was thus taken to conclude that the treatment material pellet is advantageously dimensioned in such a way that the ratio R4 between the square root of its weight P in grams, on the one hand, and its module M in decimeters, on the other hand, is between 80 and 280, advantageously between 100 and 260, preferably between 120 and 250.
Parallèlement, la demanderesse s'est également intéressée à la valeur du rapport R5, qui est le rapport entre la racine cubique du poids P d'une pastille, en grammes, d'une part, et son module M en décimètres d'autre part.At the same time, the plaintiff also interested in the value of the R5 ratio, which is the ratio between the cube root of the weight P of a pellet, in grams, on the one hand, and its module M in decimeters on the other hand.
Elle a été amenée à définir comme critère de dimensionnement des pastilles, la règle selon laquelle le rapport R5 est utilement compris entre 50 et 170, avantageusement entre 60 et 160, de préférence entre 75 et 130.She was led to define as a criterion for sizing of the pellets, the rule that the ratio R5 is usefully between 50 and 170, advantageously between 60 and 160, preferably between 75 and 130.
Les plages ainsi indiquées pour le rapport R5 sont plus étroites que celles indiquées ci-dessus pour le rapport R4. Ceci peut probablement s'expliquer du fait que le rapport R5 est un nombre sans dimension car son numérateur, la racine cubique du poids, est proportionnelle à la racine cubique du volume, et peut s'exprimer en décimètres, comme son dénominateur, le module M.The ranges thus indicated for the R5 report are narrower than those indicated above for the R4 report. This can probably be explained by the fact that the ratio R5 is a dimensionless number because its numerator, the cube root of weight, is proportional to the cube root of the volume, and can express themselves in decimeters, as its denominator, the module M.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention tel que défini par les revendications jointes.Of course, the present invention is not limited to the embodiments which we have just describe, and we can bring to these many changes and modifications without leaving the domain of the invention as defined by the appended claims.
En particulier, les exemples 21 à 26 et 31 à 42 concernent des traitements connus d'inoculation de fonte liquide, quelle que soit la qualité de fonte visée, fonte grise, fonte vermiculaire, fonte à graphite sphéroïdal ou autre.In particular, examples 21 to 26 and 31 to 42 relate to known treatments for the inoculation of liquid iron, whatever the quality of the iron sighting, gray cast iron, vermicular cast iron, spheroidal graphite or other.
Le dispositif selon l'invention peut bien
entendu être utilisé pour le traitement d'autres métaux
en fusion, en particulier l'aluminium et ses alliages,
les alliages légers en général, d'autres métaux ferreux
et non ferreux.
P
(g)
(mm)
(mm)
(dm)
√P/M
3√P/M
P
(G)
(Mm)
(Mm)
(Dm)
√ P / M
3 √P / M
Claims (13)
- A device (1) for filtering and processing molten metal, comprising a series of at least two filter plates (2, 3) of refractory mineral material formed with filtration holes (4, 4a) for the passage and filtration of the molten metal, said plates being held a predetermined distance apart by peripheral walls (5) so as to form between them a cavity (6) inside which is housed a plate (7) of a molten metal processing material having a form such that, considered in the direction (8) of passage of the molten metal, the plate (7) leaves at least one uncovered zone (9) on the filter plates (2, 3), characterised in that the ratio (R1) between the number of free holes (4a) of a filter plate (2, 3) situated in the zones (9) not covered by the processing material plate (7), on the one hand, and the total number of holes (4, 4a) of the said filter plate (2, 3), on the other hand, is not less than 10%, and/or is not more than 75%, advantageously is not less than 20%, and/or is not more than 65%, and preferably is not less than 35%, and/or is not more than 50%.
- A device according to claim 1, characterised in that the ratio (R2) between the volume left free in the cavity (6) by the processing material plate (7), on the one hand, and the total volume of the said cavity (6), on the other hand, is not less than 20%, and/or is not more than 80%, advantageously is not less than 30%, and/or is not more than 75%, and preferably is not less than 35%, and/or is not more than 72%.
- A device according to claim 1 or 2, characterised in that the processing material is in the form of a plate or pellet of which the module (M) or ratio between the volume and the total developed surface of said plate is an increasing function of the casting time or of the weight of the molten metal to be processed through the device.
- A device according to any one of the preceding claims, characterised in that for a molten casting inoculation processing the ratio (R3) expressed in dm x sec, between the weight (P) of the cast metal in kg, on the one hand, and the module (M) of the pellet in dm multiplied by the speed of the cast metal inside the filter chamber, expressed in dm/sec, on the other hand, is within the range of 70 d ± 50%, advantageously in the range of 70 d ± 35%, preferably in the range of 70 d ± 20%, d being the specific mass of the molten metal in kg/dm3.
- A device according to any one of the preceding claims, characterised in that the module (M) of the pellet is greater than at least 0.0050 dm, advantageously than at least 0.0100 dm, preferably than at least 0.0150 dm.
- A device according to any one of the preceding claims, characterised in that the processing material pellet is dimensioned so that the ratio (R4) between the square root of its weight (P) in grams, on the one hand, and its module (M) in dm, on the other hand, is between 80 and 280, advantageously between 100 and 260, preferably between 120 and 250.
- A device according to any one of the preceding claims, characterised in that the processing material pellet is dimensioned so that the ratio (R5) between the cube root of its weight (P) in grams, on the one hand, and its module (M) in dm, on the other hand, is between 50 and 170, advantageously between 60 and 160, preferably between 75 and 130.
- A device according to any one of the preceding claims, characterised in that the processing material forming the plate (7) is selected from desulphurising, thermogenic, inoculating, spheroidising, recarbonising, refining, and modifying products, and addition alloys.
- A device according to any one of the preceding claims, characterised in that the weight of the processing material is between 0.001% and 1% approximately of the weight of the molten metal for processing.
- A device according to any one of the preceding claims, characterised in that the filtration holes (4, 4a) have a diameter of between 1.5 and 3 mm approximately, preferably between 1.8 and 2.5 mm approximately.
- A device according to any one of the preceding claims, characterised in that the said processing material is an inoculating material.
- A device according to claim 11, characterised in that the said inoculating material is selected from the following compounds: alloys of iron, magnesium, lithium compounds, strontium compounds, barium compounds, silicon, zirconium, aluminium, rare earths, graphite, carbon.
- Use of a device according to any one of the preceding claims, in a molten metal mould casting process comprising the steps of interposing a filter and a processing material in the passage of the molten metal before the metal enters the actual mould.
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