EP0936007B1 - Dispositif pour filtrer et traiter du métal en fusion - Google Patents
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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
-
- 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.
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- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
La présente invention concerne un dispositif
pour filtrer et traiter du métal en fusion.
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.
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).
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.
Un tel dispositif est adapté à être
préfabriqué par le fournisseur de filtre en fonction
des exigences de l'utilisateur final.
L'utilisateur final, qui est en général une
fonderie, a deux exigences contradictoires.
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.
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.
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.
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.
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.
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%.
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.
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.
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.
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%.
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.
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.
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.
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.
D'autres particularités et avantages de
l'invention apparaítront dans la description ci-après.
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.
On a représenté aux figures un dispositif 1
pour filtrer et traiter du métal en fusion.
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.
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.
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.
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.
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.
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%.
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%.
Avantageusement, le rapport R1 n'est pas
inférieur à 20%, et/ou n'est pas supérieur à 65%.
De préférence, le rapport R1 n'est pas
inférieur à 35%, et/ou n'est pas supérieur à 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%.
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%.
Avantageusement le rapport R2 n'est pas
inférieur à 30%, et/ou n'est pas supérieur à 75%.
De préférence le rapport R2 n'est pas
inférieur à 35%, et/ou n'est pas supérieur à 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
De même la cavité 6 peut avoir un contour
intérieur de forme quelconque adaptée à celle du
contour extérieur des plaques filtrantes 2, 3.
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.
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.
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.
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%.
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%.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Le module de la pastille est défini par le
rapport M entre le volume et la surface développée
totale de cette pastille.
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.
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)
R3 =S(c) x t x dM(p)
On a indiqué au tableau 3 la valeur du
rapport R3 obtenu pour le temps moyen de coulée dans
chacun des 6 exemples.
On peut constater un regroupement des valeurs
de ce rapport R3 autour de 70d, ce qui est tout à fait
surprenant.
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.
La demanderesse a également cherché à voir si
elle ne pouvait pas définir un critère spécifique des
dimensions géométriques de la pastille considérée
seule.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
| POIDS P (g) | Ø (mm) | h (mm) | M (dm) | R4 √P/M | R5 3√P/M | |
| EX 31 | 10 | 25,4 | 7,5 | 0,0236 | 134 | 91,3 |
| EX 32 | 10 | 30 | 6 | 0,0214 | 148 | 100,6 |
| EX 33 | 20 | 38,1 | 6,3 | 0,0237 | 189 | 114,5 |
| EX 34 | 20 | 25,4 | 17 | 0,0363 | 130 | 74,8 |
| EX 35 | 30 | 38,1 | 9 | 0,0306 | 179 | 101,5 |
| EX 36 | 30 | 46 | 6,5 | 0,0253 | 216 | 122,8 |
| EX 37 | 40 | 50,8 | 8,6 | 0,0321 | 197 | 106,5 |
| EX 38 | 40 | 38,1 | 14,8 | 0,0416 | 152 | 82,2 |
| EX 39 | 60 | 50,8 | 12,3 | 0,0414 | 187 | 94,5 |
| EX 40 | 60 | 38,1 | 21 | 0,0499 | 155 | 78,4 |
| EX 41 | 80 | 46 | 16 | 0,0472 | 189 | 91,3 |
| EX 42 | 110 | 56 | 15 | 0,0482 | 218 | 99,4 |
| R4 = √P/M R5 = 3√P/M |
Claims (13)
- Dispositif (1) pour filtrer et traiter du métal en fusion, comprenant 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, ces plaques étant 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) de passage du métal en fusion, la plaque (7) laisse sur les plaques filtrantes (2, 3) au moins une région (9) non recouverte, caractérisé en ce que le rapport (R1) entre le nombre de 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%, 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%.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce 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 ladite cavité (6), 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%.
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau de traitement est 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, est une fonction croissante du temps de coulée ou du poids du métal en fusion à traiter à travers le dispositif.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour un traitement d'inoculation de fonte en fusion, 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 de filtre, exprimée en dm/sec, d'autre part, est compris dans la plage 70 d ± 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.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce 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.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pastille de matériau de traitement est 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 dm, d'autre part, est compris entre 80 et 280, avantageusement entre 100 et 260, de préférence entre 120 et 250.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pastille de matériau de traitement est dimensionnée de façon telle que le rapport (R5) entre la racine cubique de son poids (P) en grammes, d'une part, et son module (M) en dm, d'autre part, est compris entre 50 et 170, avantageusement entre 60 et 160, de préférence entre 75 et 130.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 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.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poids du matériau de traitement est compris entre 0,001% et 1% environ du poids du métal en fusion à traiter.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trous de filtration (4, 4a) ont un diamètre compris entre 1,5 et 3 mm environ, de préférence entre 1,8 et 2,5 mm environ.
- Dispositif conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau de traitement est un matériau inoculant.
- Dispositif conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que ledit matériau inoculant est choisi parmi les composés suivants : alliages de fer, magnésium, composés de lithium, composés de strontium, composés de baryum, silicium, zirconium, aluminium, terres rares, graphite, carbone.
- Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 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 en fusion avant l'entrée dudit métal dans le moule proprement dit.
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