FR3089138A1 - Poudre de moule et revêtement de moule - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une poudre de moule pour le revêtement de moules de coulage destinée à réduire les défauts de surface, tels que les trous d’épingle, dans des produits en fonte ductile. La poudre de moule comprend de 10 à 99,5 % en poids d'un alliage de ferrosilicium, de 0,5 à 50 % en poids de sulfure de fer, et éventuellement de 1 à 30 % en poids de CaSi, et/ou de 1 à 10 % en poids de CaF2. L'invention concerne en outre un revêtement de moule sur et surface interne d'un moule de coulage comprenant de 10 à 99,5 % en poids d'un alliage de ferrosilicium, de 0,5 à 50 % en poids de sulfure de fer, et éventuellement de 1 à 30 % en poids de CaSi, et/ou de 1 à 10 % en poids de CaF2.
Description
Description
Titre de l'invention : Poudre de moule et revêtement de moule
Domaine technique [0001] La présente invention concerne une poudre de moule pour revêtir la surface interne d’un moule utilisé dans le coulage de fonte ductile et un revêtement de moule sur une surface interne d’un moule de coulage.
Technique antérieure [0002] Les tuyaux en fonte ductile sont généralement produits par coulage par centrifugation. Dans le coulage par centrifugation, du métal fondu est versé dans la cavité d'un moule métallique en rotation rapide et le métal est plaqué contre la paroi du moule par la force centrifuge et se solidifie sous forme de tuyaux. La machine de coulage comprend typiquement un moule cylindrique en acier entouré par une chemise d’eau et de la fonte ductile liquide est introduite par une goulotte de coulage, une telle machine de coulage étant connue sous le nom de machine de coulage DeLavaud. Le moule est revêtu d'une poudre de moule sur la surface interne. L’utilisation d’une poudre de moule sur la surface interne du moule répond à plusieurs objectifs, certaines raisons étant :
[0003] - Pour créer une barrière thermique afin d’augmenter la durée de vie du moule,
- Pour faciliter l'extraction du produit coulé du moule,
- Pour réduire la quantité de carbures formés dans le produit coulé,
- Pour réduire les défauts de surface.
[0004] Le document US 4 058 153 décrit un procédé de production de tuyaux en fonte ductile par coulage par centrifugation dans un moule rotatif. La surface interne du moule est revêtue d'un mélange de silice et de bentonite en suspension dans de l'eau et d’une couche mince de produit d'inoculation pulvérulent. Ce procédé de production est communément appelé procédé par pulvérisation humide (« Wet Spray »).
[0005] Dans le procédé par pulvérisation sèche (« Dry Spray »), les poudres de moule peuvent être constituées d'un mélange de plusieurs composants, y compris un inoculant, de composants réduisant la formation de défauts (en particulier les trous d’épingle) sur la surface coulée et d'une charge minérale inerte. Une poudre de moule classique est décrite dans le document US 7 615 095 B2 qui contient du ferrosilicium, du CaSi, du CaE2 et un métal fortement réducteur tel que Mg ou Ca. Cependant, avec un excès de Mg pur, du MgO (inclusion de laitier) peut se former sur la surface du moule et ceci peut conduire à des effets indésirables.
[0006] Parmi les principaux défauts des tuyaux en fonte ductile se trouvent les défauts de surface, tels que les trous d'épingle. Les trous d’épingle sont typiquement des trous situés dans la surface externe des tuyaux, et ils sont généralement indésirables dans les produits coulés car ils peuvent compromettre l'intégrité structurelle des produits coulés. Dans les tuyaux en fonte les défauts en trous d’épingle peuvent entraîner une fuite d’eau lorsque les tuyaux sont mis sous pression d’eau. Les trous d’épingle sont plus courants dans les tuyaux de faible diamètre, par exemple des diamètres allant de 80 mm à 300 mm. Les trous d'épingle sont également plus fréquents dans les tuyaux en fonte ductile produits avec le procédé par pulvérisation sèche, par rapport au procédé par pulvérisation humide. Dans certaines conditions, de composition chimique de la fonte, par exemple un équivalent carbone élevé, et de température de coulée, il est difficile d’empêcher la formation de trous d’épingle.
[0007] Si un grand nombre de trous d'épingle sont présents à la surface du tuyau coulé produit, les fonderies de tuyaux peuvent augmenter le taux d'addition de poudre de moule, car une telle augmentation de poudre de moule sur la surface du moule peut réduire la formation de trous d'épingle. Cependant, un taux d’addition élevé de poudre de moule génère un coût supérieur et peut en outre entraîner des problèmes de laitier. Il existe également un risque de ferrosilicium non dissous dans le tuyau coulé, ce qui peut entrainer une baisse des propriétés mécaniques. Si l'augmentation du taux de poudre de moule sur la surface du moule n'est pas suffisante pour éviter la formation de trous d’épingle, les fonderies doivent typiquement remplacer le moule en acier.
[0008] La présente invention a donc pour objet de fournir une poudre de moule destinée à revêtir la surface interne de moules de coulage destinés au coulage de fonte qui remédie à au moins certains des inconvénients exposés ci-dessus.
[0009] Un autre objet de la présente invention est de fournir une poudre de moule qui empêche, ou au moins réduit de façon significative la formation de trous d’épingle dans les tuyaux en fonte ductile. Un autre objet est de fournir une poudre de moule qui réduise le nombre de trous d'épingle dans les tuyaux en fonte ductile, sans les inconvénients ci-dessus.
Résumé de l’invention [0010] Selon un premier aspect, la présente invention concerne une poudre de moule destinée à revêtir la surface interne de moules de coulage, comprenant [0011] 10 à 99,5 % en poids d'un alliage de ferrosilicium, [0012] 0,5 à 50 % en poids d'un sulfure de fer, et éventuellement [0013] 1 à 30 % en poids d'alliage CaSi, et/ou [0014] 1 à 10 % en poids de CaF2.
[0015] Dans un mode de réalisation, la poudre de moule comprend de 50 à 95 % en poids d'alliage de ferrosilicium et de 5 à 50 % en poids de sulfure de fer.
[0016] Dans un mode de réalisation, la poudre de moule comprend de 50 à 70 % en poids d'alliage de ferrosilicium et de 30 à 50 % en poids de sulfure de fer.
[0017] Dans un mode de réalisation, la poudre de moule comprend [0018] 30 à 90 % en poids d'un alliage de ferrosilicium ;
[0019] 0,5 à 30 % en poids d'un sulfure de fer ;
[0020] 5 à 30 % en poids d'alliage CaSi ; et [0021] 1 à 10 % en poids de CaF2.
[0022] Dans un mode de réalisation, le sulfure de fer est du FeS, du FeS2 ou un de leurs mélanges.
[0023] Dans un mode de réalisation, l'alliage de ferrosilicium comprend entre 40 % et 80 % en poids de silicium ; jusqu'à 6 % en poids de calcium ; jusqu'à 11 % en poids de baryum ; jusqu'à 5 % en poids d'un ou plusieurs des éléments : aluminium, strontium, manganèse, zirconium, éléments des terres rares, bismuth et antimoine ; éventuellement jusqu'à 3 % en poids de magnésium ; éventuellement jusqu'à 1 % en poids de titane ; éventuellement jusqu'à 1 % en poids de plomb ; le reste étant du fer et des impuretés accidentelles dans les quantités habituelles.
[0024] Dans un mode de réalisation, l'alliage CaSi comprend de 28 à 32 % en poids de calcium, le reste étant du silicium et des impuretés en quantité normale.
[0025] Dans un mode de réalisation, la taille de particules de l’alliage de ferrosilicium est comprise entre 60 pm et 0,5 mm.
[0026] Dans un mode de réalisation, la taille de particules du sulfure de fer est comprise entre 20 pm et 0,5 mm.
[0027] Dans un mode de réalisation, la poudre de moule est sous la forme d'un mélange ou d'un mélange mécanique des particules d'alliage de ferrosilicium et des particules de sulfure de fer, et de l'alliage CaSi et du CAF2 facultatifs, sous forme particulaire.
[0028] Dans un mode de réalisation, la poudre de moule est sous forme sèche, sous la forme d'une bouillie humide, ou d'un jet pulvérisé sec ou humide.
[0029] Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un revêtement de moule sur une surface interne d’un moule de coulage, comprenant [0030] 10 à 99,5 % en poids d'un alliage de ferrosilicium, [0031] 0,5 à 50 % en poids d'un sulfure de fer, et éventuellement [0032] 1 à 30 % en poids d'alliage CaSi, et/ou [0033] 1 à 10 % en poids de CaF2.
[0034] Dans un mode de réalisation, le revêtement de moule comprend de 50 à 95 % en poids d'alliage de ferrosilicium et de 5 à 50 % en poids de sulfure de fer.
[0035] Dans un mode de réalisation, le revêtement de moule comprend de 50 à 70 % en poids d'alliage de ferrosilicium et de 30 à 50 % en poids de sulfure de fer.
[0036] Dans un mode de réalisation, le revêtement de moule comprend [0037] 30 à 90 % en poids d'un alliage de ferrosilicium ;
[0038] 0,5 à 30 % en poids d'un sulfure de fer ;
[0039] 5 à 30 % en poids d'alliage CaSi ; et [0040] 1 à 10 % en poids de CaF2.
[0041] Dans un mode de réalisation du revêtement de moule le sulfure de fer est du FeS, du FeS2 ou un de leurs mélanges.
[0042] Dans un mode de réalisation du revêtement de moule l'alliage de ferrosilicium comprend entre 40 % et 80 % en poids de silicium ; jusqu'à 6 % en poids de calcium ; jusqu'à 11 % en poids de baryum ; jusqu'à 5 % en poids d'un ou plusieurs des éléments : aluminium, strontium, manganèse, zirconium, éléments des terres rares, bismuth et antimoine ; éventuellement jusqu'à 3 % en poids de magnésium ; éventuellement jusqu'à 1 % en poids de titane ; éventuellement jusqu'à 1 % en poids de plomb ; le reste étant du fer et des impuretés accidentelles dans les quantités habituelles.
[0043] Dans un mode de réalisation du revêtement de moule l’alliage CaSi comprend de 28 à 32 % en poids de calcium, le reste étant du silicium et des impuretés en quantité normale.
[0044] Dans un mode de réalisation du revêtement de moule la taille de particules de l’alliage de ferrosilicium est comprise entre 60 pm et 0,5 mm.
[0045] Dans un mode de réalisation du revêtement de moule la taille de particules du sulfure de fer est comprise entre 20 pm et 0,5 mm.
[0046] Dans un mode de réalisation le revêtement de moule est appliqué en une quantité d'environ 0,1 à environ 0,5 % en poids, par exemple de 0,2 à 0,4 % en poids, par rapport au poids de fonte introduit dans le moule.
[0047] Selon un troisième aspect la présente invention concerne l'utilisation de la poudre de moule selon le premier aspect, et les modes de réalisation du premier aspect, en tant que revêtement sur une surface interne d'un moule de coulage dans un procédé de coulage de fonte ductile. L'utilisation de la poudre de moule selon la présente invention en tant que revêtement sur la surface interne d'un moule de coulage lors du coulage de fonte ductile, comprend l'application de la poudre de moule sur la surface du moule sous la forme d'un jet pulvérisé sec ou humide. La poudre de moule selon la présente invention peut être utilisée en tant que revêtement sur la surface interne d'un moule de coulage lors du coulage d'un tuyau en fonte ductile, par exemple par un procédé de coulage par centrifugation.
Brève description du dessin [0048] La Fig. 1 illustre une vue en coupe transversale d'une partie d'un moule en acier, avec une couche ou un revêtement de moule et une partie d'un tuyau en fonte ductile. Description détaillée de l’invention [0049] La présente invention concerne une poudre de moule appropriée pour revêtir la surface interne de moules de coulage pour réduire les défauts de surface, tels que les trous d'épingle, dans des produits de fonte ductile, en particulier des tuyaux en fonte ductile coulés par un procédé de coulage par centrifugation. On se réfère à la Fig. 1, qui illustre la vue en coupe transversale d'une partie d'un moule 1 présentant une couche de poudre de moule 2 appliquée sur sa surface interne, et le tuyau en fonte ductile 3 coulé dans le moule.
[0050] Les présents inventeurs ont constaté que lorsque la fonte liquide réagit avec des oxydes à la surface du moule, du gaz peut se former et entraîner la formation de trous d'épingle. On pense que le magnésium utilisé dans le traitement de nodularisation de la fonte ductile diminue le pourcentage d'oxygène et de soufre contenu dans la fonte, ce qui conduit à une augmentation de la tension superficielle de la fonte liquide. Le gaz produit lors de la réaction entre le métal liquide et les oxydes à la surface du moule ne peut pas diffuser depuis l'intérieur du métal liquide du fait de la tension superficielle de la fonte liquide, en conséquence de quoi le gaz est piégé sous la surface du liquide et ainsi des trous d’épingle se forment. Les présents inventeurs ont constaté qu'en ajoutant du sulfure de fer dans la poudre de moule il était possible de modifier (c'est-à-dire abaisser) la tension superficielle de la fonte liquide et, par cette modification de la tension superficielle, les gaz piégés peuvent diffuser depuis le métal liquide et de ce fait, la formation de trous d'épingle est empêchée.
[0051] La poudre de moule selon la présente invention comprend généralement 10 à 99,5 % en poids d'un alliage de ferrosilicium, et 0,5 à 50 % en poids de sulfure de fer. Le sulfure de fer étant du FeS, du FeS2 ou un de leurs mélanges. La poudre de moule peut éventuellement comprendre 1 à 30 % en poids d'alliage CaSi, et/ou 1 à 10 % en poids de CaF2 [0052] L'alliage de ferrosilicium (FeSi) est un alliage de silicium et de fer comprenant généralement entre 40 % en poids à 80 % en poids de silicium. La teneur en silicium peut être encore plus élevée, par exemple jusqu'à 95 % en poids, mais de tels alliages FeSi à haute teneur en silicium ne sont normalement pas utilisés dans les applications de fonderie. Les alliages FeSi à haute teneur en silicium peuvent également être appelés alliage à base de silicium. L'alliage de ferrosilicium dans la présente poudre de moule présente un effet inoculant pour contrôler la morphologie du graphite dans la fonte et réduire le taux de trempe (c'est-à-dire la formation de carbures de fer) dans le produit coulé. Des exemples d'alliages de ferrosilicium de qualité standard appropriés sont le FeSi75, le FeSi65 et/ou le FeSi45 (c'est-à-dire des alliages de ferrosilicium avec respectivement environ 75 % en poids, 65 % en poids ou 45 % en poids de silicium).
[0053] Les qualités standard d'alliages de ferrosilicium contiennent habituellement un peu de calcium (Ca) et d'aluminium (Al), par exemple jusqu'à 2 % en poids de chacun. La quantité de calcium dans l'alliage FeSi dans la présente poudre de moule peut cependant être supérieure, par exemple jusqu'à 6 % en poids, ou inférieure par exemple environ 1 % en poids, ou environ 0,5 % en poids. La quantité de calcium dans l'alliage FeSi peut également être faible, par exemple 0,1 % en poids au maximum. La quantité d'aluminium dans l'alliage FeSi peut être jusqu'à hauteur d’environ 5 % en poids. Typiquement, il convient que la quantité d'aluminium dans l'alliage FeSi soit comprise entre 0,3 et 5 % en poids.
[0054] Comme il est généralement connu dans la technique les inoculants à base d’alliage de ferrosilicium peuvent inclure d’autres éléments, en plus desdits Ca et Al, par exemple du Mg, du Mn, du Zr, du Sr, du Ba, du Ti, du Bi, du Sb, du Pb, du Ce, du La en quantités variables en fonction des conditions métallurgiques et des effets sur la fonte. Un alliage de ferrosilicium convenant à la présente poudre de moule peut comprendre, en plus desdits calcium et aluminium, jusqu'à environ 11 % en poids de Ba, jusqu'à environ 5 % en poids d'un ou plusieurs des éléments suivants ; strontium (Sr), manganèse (Mn), zirconium (Zr), éléments des terres rares (RE), bismuth (Bi), et antimoine (Sb), le reste étant du fer et des impuretés accidentelles dans les quantités habituelles. Les éléments Ba, Sr, Mn, Zr, RE, Bi et Sb peuvent ne pas être présents dans l'alliage FeSi comme éléments d'alliage, c'est-à-dire que ces éléments ne sont pas volontairement ajoutés à l'alliage FeSi, cependant dans certains alliages FeSi ces éléments peuvent tout de même être présents à des taux d'impuretés, par exemple à hauteur d’environ 0,01 % en poids. Un ou plusieurs des éléments Ba, Sr, Mn, Zr, RE, Bi et Sb peuvent être présents en une quantité supérieure à environ 0,3 % en poids dans l'alliage FeSi. Dans certains cas, la quantité de Ba dans l'alliage de ferrosilicium va jusqu'à environ 8 % en poids. Dans certains cas, l'alliage de ferrosilicium peut également contenir jusqu'à 3 % en poids de magnésium, par exemple jusqu'à 1 % en poids de Mg, et/ou jusqu'à 1 % en poids de Ti et/ou jusqu'à 1 % en poids de Pb.
[0055] Le sulfure de fer dans la poudre de moule est du FeS, du FeS2 ou un de leurs mélanges. La quantité de FeS va de 0,5 à 50 % en poids, par rapport au poids total de la poudre de moule. Si le sulfure de fer est FeS2 il convient que la quantité aille de préférence jusqu'à 30 % en poids, par rapport au poids total de la poudre de moule. Pour la poudre de moule selon la présente invention, le sulfure de fer est de préférence du FeS. Il convient de noter que le sulfure de fer dans la présente poudre de moule peut être un mélange de FeS et de FeS2. Le sulfure de fer réduit de façon significative la formation de trous d'épingle dans la surface de la fonte. La présence de sulfure de fer dans le revêtement de moule abaisse la tension superficielle du fer liquide introduit dans le moule. L'effet d’une tension superficielle abaissée est que les bulles de gaz piégées dans la fonte liquide peuvent diffuser, donc la formation de trous d'épingle est empêchée, ou du moins significativement réduite. Si la teneur en sulfure de fer dans la poudre de moule est trop élevée (plus d'environ 50 % en poids de FeS, ou environ 30 % en poids de FeS2), il existe un risque d'obtenir du graphite en paillettes au lieu de graphite sphéroïdal dans le produit en fonte. Ea limite supérieure du sulfure de fer est donc de 50 % en poids. Si la quantité de sulfure de fer dans la poudre de moule est inférieure à 0,5 % en poids, la tension superficielle peut ne pas être suffisamment abaissée pour que les bulles de gaz dans la fonte liquide puissent diffuser, ce qui pourrait entraîner la formation de trous d’épingle. De plus, à des faibles quantités de sulfure de fer dans la poudre de moule, par exemple entre 0,5 et 3 % en poids, il peut être plus difficile d’obtenir un mélange homogène de la poudre de moule. La teneur en sulfure de fer dans la poudre de moule est donc de préférence d'au moins 3 % en poids.
[0056] L'alliage CaSi est un composant classique actuellement utilisé dans les poudres de moule et présente un effet réducteur des trous d’épingle, ainsi qu'un léger effet inoculant. L'alliage CaSi, qui peut également être appelé siliciure de calcium ou disiliciure de calcium (CaSi2) contient environ 30 % en poids de calcium, typiquement de 28 à 32 % en poids, le reste étant du silicium et des impuretés en quantité normale. De l'alliage CaSi industriel contient habituellement du Fe et de ΓΑ1 comme contaminants primaires. Le taux de Fe dans un alliage CaSi de qualité standard va typiquement jusqu'à environ 4 % en poids, et Al va typiquement jusqu'à environ 2 % en poids. Un alliage CaSi de qualité standard comprend typiquement environ 55 à 63 % en poids de Si. Une quantité importante d'alliage CaSi dans la poudre de moule peut colmater la coquille de coulage par centrifugation. Un autre inconvénient lié à l’utilisation du CaSi est la possibilité que des inclusions de laitier puissent se former et se déposer sur la surface du tuyau en fonte, produisant des défauts dans le tuyau en fonte ou des défauts de surface. En outre, le calcium n'a sensiblement aucune solubilité dans le fer liquide et peut produire des oxydes/sulfures. Ces inconvénients peuvent réduire la durée de vie du moule et conduire à des défauts de surface dans les produits en fonte, en particulier des trous d'épingle comme expliqué ci-dessus. Le remplacement, ou du moins la réduction de la quantité d’alliage CaSi classique par du sulfure de fer présente d'autres avantages car le sulfure de fer diminue, ou ne conduit pas, au colmatage du moule de coulage par centrifugation. Selon la présente invention la poudre de moule peut comprendre entre 1 et 30 % en poids d'alliage CaSi. L'alliage CaSi peut être tout alliage CaSi commercial comprenant environ 30 % en poids de Ca, connu dans le domaine. Une poudre de moule selon la présente invention comprenant de l'alliage CaSi convient par exemple pour le coulage de produits en fonte qui sont moins sujets à la formation de trous d’épingle, car ces procédés de coulage nécessitent moins de sulfure de fer dans la composition de la poudre de moule. Une poudre de moule comprenant de l’alliage CaSi et une quantité inférieure de sulfure de fer peut également être nécessaire lors du coulage de compositions de fonte qui sont plus sus8 ceptibles de former du graphite en paillettes en présence de soufre.
[0057] Le CaF2 est également un composant classique des poudres de moule. Le CaF2 réduit la température de point de fusion du laitier, donnant un laitier plus liquide, ce qui améliore la surface des tuyaux coulés. Le CaF2 présente également un effet réducteur de trous d’épingle, cependant l'effet réducteur de trous d’épingle du CaF2 n'est pas suffisant pour éviter la formation de trous d'épingle sur les tuyaux en fonte ductile. Selon la présente invention la poudre de moule peut comprendre entre 1 et 10 % en poids de CaF2. Une poudre de moule selon la présente invention comprenant du CaF2, éventuellement en plus d'un alliage CaSi, convient par exemple pour le coulage de produits en fonte qui sont moins sujets à la formation de trous d’épingle, car ces procédés de coulage nécessitent moins de sulfure de fer dans la composition de poudre de moule.
[0058] Comme précisé ci-dessus, le sulfure de fer peut remplacer totalement ou partiellement l'alliage CaSi, qui est traditionnellement utilisé comme composant réducteur de trous d’épingle dans des poudres de moule, réduisant ainsi, voire supprimant, les éventuels inconvénients liés à la présence de CaSi dans une telle poudre de moule, tout en donnant lieu à des défauts en trous d’épingle significativement moins nombreux dans la surface du tuyau. Une poudre de moule selon la présente invention ne comprenant que l'alliage FeSi et du sulfure de fer présente de manière appropriée la composition de 5 à 50 % en poids de sulfure de fer et de 50 à 95 % en poids d'alliage FeSi. Des exemples de plages appropriées sont par exemple 10 à 40 % en poids de sulfure de fer et 60 à 90 % en poids d’alliage FeSi ; 10 à 30 % en poids de sulfure de fer et 70 à 90 % en poids d'alliage FeSi ; 30 à 50 % en poids de sulfure de fer et 50 à 70 % en poids d'alliage FeSi. FeS est la forme préférée de sulfure de fer, cependant si le sulfure de fer est du FeS2 ou un mélange des deux, il convient que la quantité relative de sulfure de fer dans la poudre de moule soit inférieure par rapport à la forme FeS du sulfure de fer. Si le sulfure de fer est uniquement sous forme de FeS2, une quantité appropriée est jusqu’à environ 30 % en poids.
[0059] La poudre de moule selon la présente invention peut comprendre en outre de l'alliage CaSi et/ou du CaF2. Des compositions de poudre de moule appropriées comprenant de l’alliage CaSi et/ou du CaF2 en plus d’alliage FeSi et de sulfure de fer sont [0060] de 0,5 à 30 % en poids de sulfure de fer ;
[0061] de 30 à 90 % en poids d'alliage FeSi ;
[0062] de 5 à 30 % en poids d'alliage CaSi ; et [0063] de 1 à 10 % en poids de CaF2.
[0064] Des exemples de compositions de poudre de moule sont présentés ci-après, tous les rapports étant basés sur des % en poids, il convient toutefois de noter que ces exemples ne doivent pas être considérés comme limitatifs pour la présente invention puisqu’il est possible de faire varier la composition de poudre de moule dans les plages telles que définies dans la section Résumé de l'invention ci-dessus :
[0065] 10 % de FeS + 90 % de FeSi75 [0066] 20 % de FeS + 10 % de CaSi + 10 % de CaF2 + 60 % de FeSi75 [0067] 30 % de FeS + 10 % de CaSi + 60 % de FeSi75 [0068] 25 % de FeS + 5 % de CaF2 + 70 % de FeSi65 [0069] 15 % de FeS2 + 10 % de CaSi + 75 % de FeSi45 [0070] Il convient de noter que les FeSi75, FeSi65 et FeSi45 indiqués dans les compositions de poudre de moule exemplifiées, peuvent être remplacés l'un par l'autre, ou être un mélange des alliages FeSi75, FeSi65 et FeSi45.
[0071] La quantité de sulfure de fer incluse dans la poudre de moule selon la présente invention, et/ou la quantité d'alliage de ferrosilicium, par exemple FeSi45, FeSi65 ou FeSi75, pour une utilisation dans des tuyaux en fonte ductile peuvent varier en fonction de différents facteurs. Les facteurs influençant la formation de trous d'épingle sont par exemple :
[0072] Le procédé de production :
[0073] Actuellement il est courant d'utiliser un alliage CaSi pur uniquement dans les procédés par pulvérisation humide. Dans le procédé par pulvérisation humide, le mélange « eau + bentonite + SiO2 » (dit de pulvérisation humide) est appliqué sur la surface en acier du moule et de la poudre d'alliage CaSi est utilisée par-dessus la couche de pulvérisation humide. La poudre de moule selon la présente invention peut être ajoutée dans le revêtement humide, ou avec la poudre introduite sur le dessus d'un tel revêtement humide. Pour le procédé DeLavaud, c'est-à-dire le procédé de coulage dans lequel le moule métallique centrifuge est entouré d'une chemise d'eau, il est courant d'utiliser un produit comprenant un inoculant, du CaF2, du MgF2, et un alliage CaSi comme revêtement de moule. La présente poudre de moule comprenant du sulfure de fer peut être utilisée à la fois dans les procédés DeLavaud (pulvérisation sèche) et par pulvérisation humide, lesquels procédés peuvent nécessiter des taux de sulfure de fer différents, en fonction de facteurs tels que :
[0074] L’épaisseur du tuyau :
[0075] Avec une petite épaisseur de paroi, telle que 3 à 4 mm, il existe un risque élevé de présence de trous d’épingle. De 4 à 20 mm, il existe un risque moyen, et au-dessus de 20 mm, il existe normalement un risque faible de présence de trous d’épingle.
[0076] La quantité de Mg résiduel dans la fonte en fusion :
[0077] Après le traitement par Mg (nodularisation), du Mg résiduel est présent dans le fer. A un taux élevé de Mg dans la fonte en fusion, ce qui est normal lors de la production de fonte ductile, le risque de formation de défauts de trous d’épingle est plus élevé.
[0078] La quantité de poudre de moule destinée à recouvrir la coquille de coulage par centri10 fugation, en fonction de la quantité de fonte liquide introduite dans le moule.
[0079] L'état de propreté de la coquille de coulage par centrifugation (quantité de tartre déposé à l'intérieur de la coquille de coulage par centrifugation). En présence de dépôts de tartre il existe un risque de réaction avec l'élément fixé sur la surface, et dans ce cas une plus grande quantité de poudre de moule et/ou des quantités plus élevées de sulfure de fer peuvent s'avérer nécessaires.
[0080] Tous les composants de la poudre de moule selon la présente invention sont sous forme particulaire dans la gamme du micron. La taille de particules des particules d'alliage de ferrosilicium est typiquement comprise entre 60 pm et 0,5 mm. La taille de particules typique du sulfure de fer, à la fois FeS et FeS2, est comprise entre 20 pm et 0,5 mm. Il convient que la granulométrie de l'alliage CaSi et du CaF2 soit comprise dans les dimensions classiques, c’est-à-dire dans la plage de 20 pm à 0,5 mm indiquée plus haut. Fa distribution granulométrique de la poudre de moule va de 0,063 à 0,5 mm avec 0 à 50 % de particules en dessous de 0,063 mm et 0 à 20 % de particules audessus de 0,5 mm.
[0081] Fa poudre de moule selon l'invention est utilisée comme revêtement de moule sur des moules de coulage, tels que des moules permanents, et sur des inserts de moule et/ou des éléments de noyau, utilisés dans le coulage de fonte ductile, afin d'éviter la formation de trous d'épingle et autres défauts de surface. Fa présente poudre de moule est particulièrement appropriée pour le revêtement de moules et d’inserts de moule utilisés pendant le coulage de tuyaux en fonte ductile, par un procédé de coulage par centrifugation. Il convient que la poudre de moule se présente sous la forme d'un mélange mécanique ou d’un mélange de l'alliage de ferrosilicium et du sulfure de fer, et le cas échéant, de CaSi et/ou CaF2. Fa poudre de moule peut être appliquée sur la surface interne du moule, et la surface d’éventuels inserts de moule, sous forme sèche ou sous forme humide en tant que bouillie humide. Fa poudre de moule peut être appliquée sur la surface du moule, et la surface d’éventuels inserts de moule, selon des méthodes connues, la pulvérisation étant la méthode classique. Ee taux d'addition de la présente poudre de moule correspond à des taux d'addition normaux, typiquement de l'ordre de 0,1 à 0,5 % en poids par exemple de 0,2 à 0,4 % en poids ou de 0,25 à 0,35 % en poids, par rapport au poids de fonte introduit dans le moule.
[0082] Fa présente invention concerne également un revêtement de moule sur une surface interne d’un moule de coulage, et sur d’éventuels inserts de moule, comprenant de 10 à 99,5 % en poids d'un alliage de ferrosilicium, de 0,5 à 50 % en poids d'un sulfure de fer et, facultativement de 1 à 30 % en poids d’un alliage CaSi, et/ou de 1 à 10 % en poids de CaF2. Ees constituants et les quantités des constituants du revêtement de moule sont les mêmes que ceux décrits ci-dessus en relation avec la poudre de moule, selon la présente invention. Ee revêtement de moule sur la surface interne d'un moule pour le coulage de fonte, peut être appliqué en une quantité d'environ 0,1 à 0,5 % en poids, par exemple de 0,2 à 0,4 % en poids ou de 0,25 à 0,35 % en poids, par rapport au poids de fonte introduit dans le moule.
[0083] Le procédé de production de la présente poudre de moule comprend la fourniture d'un alliage de ferrosilicium et de sulfure de fer sous forme particulaire, et le cas échéant, la fourniture d'un alliage CaSi et/ou de CaL2 particulaires, dans le rapport souhaité comme indiqué plus haut. Tout mélangeur approprié pour mélanger/mélanger mécaniquement des matériaux particulaires et/ou pulvérulents peut être utilisé. Si nécessaire les matériaux peuvent être broyés ou moulus à la granulométrie appropriée, selon des procédés connus.
[0084] La poudre de moule selon la présente invention est utilisée en tant que revêtement sur la ou les surfaces internes de moules pour réduire les défauts de surface, en particulier les trous d’épingle, lors du coulage de fonte ductile. La poudre de moule est particulièrement appropriée pour une application sur la surface interne de moules de coulage par centrifugation pour la production de tuyaux en fonte ductile. La poudre de moule selon la présente invention peut être appliquée sur la surface interne de moules sous la forme d'un jet pulvérisé sec ou humide, mais d'autres méthodes d'application généralement connues dans le domaine peuvent être utilisées pour revêtir la surface du moule.
[0085] Ayant décrit des modes de réalisation préférés de l'invention il apparaîtra à l'homme du métier que d'autres modes de réalisation incorporant les concepts peuvent être utilisés. Ces exemples et d'autres exemples de l'invention illustrés ci-dessus et dans le dessin annexé sont donnés à titre d'exemple uniquement.
Claims (1)
-
Revendications [Revendication 1] Poudre de moule destinée à revêtir la surface interne de moules de coulage, comprenant 10 à 99,5 % en poids d'un alliage de ferrosilicium, 0,5 à 50 % en poids d'un sulfure de fer, et éventuellement 1 à 30 % en poids d'alliage CaSi, et/ou 1 à 10 % en poids de CaF2. [Revendication 2] Poudre de moule selon la revendication 1, dans laquelle la poudre de moule comprend de 50 à 95 % en poids d'alliage de ferrosilicium et de 5 à 50 % en poids de sulfure de fer. [Revendication 3] Poudre de moule selon la revendication 2, dans laquelle la poudre de moule comprend de 50 à 70 % en poids d'alliage de ferrosilicium et de 30 à 50 % en poids de sulfure de fer. [Revendication 4] Poudre de moule selon la revendication 1, dans laquelle la poudre de moule comprend 30 à 90 % en poids d'un alliage de ferrosilicium ; 0,5 à 30 % en poids d'un sulfure de fer ; 5 à 30 % en poids d'alliage CaSi ; et 1 à 10 % en poids de CaF2. [Revendication 5] Poudre de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, dans laquelle le sulfure de fer est du FeS, du FeS2 ou un de leurs mélanges. [Revendication 6] Poudre de moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'alliage de ferrosilicium comprend entre 40 % et 80 % en poids de silicium ; jusqu'à 6 % en poids de calcium ; jusqu'à 11 % en poids de baryum ; jusqu'à 5 % en poids d'un ou plusieurs des éléments : aluminium, strontium, manganèse, zirconium, éléments des terres rares, bismuth et antimoine ; éventuellement jusqu'à 3 % en poids de magnésium ; éventuellement jusqu'à 1 % en poids de titane ; éventuellement jusqu'à 1 % en poids de plomb ; le reste étant du fer et des impuretés accidentelles. [Revendication 7] Poudre de moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'alliage CaSi comprend de 28 à 32 % en poids de calcium, le reste étant du silicium et des impuretés. [Revendication 8] Poudre de moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la taille de particules de l'alliage de ferrosilicium est comprise entre 60 pm et 0,5 mm. [Revendication 9] Poudre de moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la taille de particules du sulfure de fer est comprise entre 20 pm et 0,5 mm. [Revendication 10] Poudre de moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la poudre de moule est sous la forme d'un mélange ou d'un mélange mécanique des particules d'alliage de ferrosilicium et des particules de sulfure de fer, et de l'alliage CaSi et du CaF2 facultatifs, sous forme particulaire. [Revendication 11] Poudre de moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la poudre de moule est sous forme sèche, sous la forme d'une bouillie humide, ou d'un jet pulvérisé sec ou humide. [Revendication 12] Revêtement de moule sur une surface interne d’un moule de coulage, comprenant 10 à 99,5 % en poids d'un alliage de ferrosilicium, 0,5 à 50 % en poids d'un sulfure de fer, et éventuellement 1 à 30 % en poids d'alliage CaSi, et/ou 1 à 10 % en poids de CaF2. [Revendication 13] Revêtement de moule selon la revendication 12, dans lequel le revêtement de moule comprend de 50 à 95 % en poids d'alliage de ferrosilicium et de 5 à 50 % en poids de sulfure de fer. [Revendication 14] Revêtement de moule selon la revendication 13, dans lequel le revêtement de moule comprend de 50 à 70 % en poids d'alliage de ferrosilicium et de 30 à 50 % en poids de sulfure de fer. [Revendication 15] Revêtement de moule selon la revendication 12, dans lequel le revêtement de moule comprend 30 à 90 % en poids d'un alliage de ferrosilicium ; 0,5 à 30 % en poids d'un sulfure de fer ; 5 à 30 % en poids d'alliage CaSi ; et 1 à 10 % en poids de CaF2. [Revendication 16] Revêtement de moule selon l'une quelconque des revendications 12 à 15 précédentes, dans lequel le sulfure de fer est du FeS, du FeS2 ou un de leurs mélanges. [Revendication 17] Revêtement de moule selon l'une quelconque des revendications 12 à 16 précédentes, dans lequel l'alliage de ferrosilicium comprend entre 40 % et 80 % en poids de silicium ; jusqu'à 6 % en poids de calcium ; jusqu'à 11 % en poids de baryum ; jusqu'à 5 % en poids d'un ou plusieurs des éléments : aluminium, strontium, manganèse, zirconium, éléments des terres rares, bismuth et antimoine ; éventuellement jusqu'à 3 % en poids [Revendication 18] [Revendication 19] [Revendication 20] [Revendication 21] de magnésium ; éventuellement jusqu'à 1 % en poids de titane ; éventuellement jusqu'à 1 % en poids de plomb ; le reste étant du fer et des impuretés accidentelles.Revêtement de moule selon l'une quelconque des revendications 12 à 17 précédentes, dans lequel l'alliage CaSi comprend de 28 à 32 % en poids de calcium, le reste étant du silicium et des impuretés.Revêtement de moule selon l'une quelconque des revendications 12 à 18 précédentes, dans lequel la taille de particules de l'alliage de ferrosilicium est comprise entre 60 pm et 0,5 mm.Revêtement de moule selon l'une quelconque des revendications 12 à 19 précédentes, dans lequel la taille de particules du sulfure de fer est comprise entre 20 pm et 0,5 mm.Revêtement de moule selon l'une quelconque des revendications 12 à 20 précédentes, dans lequel le revêtement de moule est appliqué en une quantité de 0,1 à 0,5 % en poids, sur la base du poids de fonte introduit dans le moule.
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