WO2018114845A1 - Spheroidal graphite cast iron object, corresponding component and corresponding manufacturing process - Google Patents

Spheroidal graphite cast iron object, corresponding component and corresponding manufacturing process Download PDF

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WO2018114845A1
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Fabien BRUNESEAUX
Yana NASEDKINA
Rémi Rimlinger
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Saint Gobain Pam
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Definitions

  • the present invention relates to a spheroidal graphite cast iron object manufactured in a mold.
  • a tensile strength greater than or equal to 420 MPa and in particular between 420 MPa and 460 MPa
  • the known ductile iron pipes lead to a large wall thickness and a high consumption of raw material in order to obtain a given crush strength.
  • Cast iron alloys are known for example from documents FR 2 139 866; US 3,891,432; DE 101 01 159 and JP-H-082 69614.
  • the object of the invention is to propose an object, and in particular a pipe element or a road element which is more economical than known objects and in particular which has optimized mechanical properties and a low weight for given dimensions.
  • an object of the invention is an increase in the mechanical strength of the cast iron, in order to make it possible to reduce the thickness of the pipes with respect to the current pipes by maintaining the pressure resistance at a given value, or to achieve a higher pressure resistance than current pipes for the same pipe thickness.
  • the object of the invention also applies to other objects made of spheroidal graphite ductile iron than pipes, such as tubular connectors and pieces of road obtained in the foundry.
  • the invention seeks to reduce their weight and / or their wall thicknesses while maintaining a given mechanical strength.
  • the subject of the invention is a spheroidal graphite cast iron object manufactured in a mold
  • spheroidal graphite cast iron comprising, in% by weight, the following elements:
  • Ni nickel (Ni) ⁇ 0.4%, and / or
  • Mo Molybdenum
  • the spheroidal graphite cast iron has a resilience (E) greater than or equal to 9.49 J.
  • the object according to the invention may comprise one or more of the following characteristics:
  • the spheroidal graphite cast iron has a resilience (E), in particular measured according to the "Charpy” shock test, greater than or equal to 10 Joules or greater than or equal to 1 1 Joules at 20 ° C;
  • the silicon content (Si) of spheroidal graphite cast iron is between 3.4% and 3.6%;
  • the silicon content (Si) of the spheroidal graphite iron is between 3.3% and 3.7%, preferably between 3.5% and 3.6%, and in particular in which the object is obtained by a manufacturing method in which a shaped surface is devoid of temporary thermal insulator or temporary refractory material when casting the molten iron into the mold;
  • the silicon content (Si) of the spheroidal graphite iron is between 3.3% and 3.5%, preferably between 3.4% and 3.5%, and in particular in which the object is obtained by a manufacturing method in which a temporary refractory material or a temporary thermal insulator is deposited on a shaped surface prior to the step of pouring the molten iron into the mold;
  • - Spheroidal graphite cast iron has an elongation at break A greater than or equal to 7% and in particular greater than or equal to 10%;
  • - Spheroidal graphite cast iron has a Brinell HB hardness less than or equal to 250HB, and in particular less than or equal to 230HB.
  • the invention also relates to a pipe element, such as a pipe or fitting, or a road element, such as a manhole or rainwater drain, comprising a base body, characterized in that the basic body is an object as defined above.
  • the invention also relates to a method of manufacturing an object as defined above or a pipe element or a road element as defined above, comprising the following successive steps:
  • object especially a relaxation treatment by obtaining the cast iron object.
  • the manufacturing method may include one or more of the following features:
  • a step is implemented to establish the silicon content of the cast iron, in particular by adding in the melting furnace or in the ladle materials containing silicon, the silicon content added during this step corresponding to the final silicon content of the spheroidal graphite cast iron of the object minus the silicon content provided possibly by spheroidization and inoculation treatments.
  • the shaped surface is devoid of temporary thermal insulation or temporary refractory material when the liquid iron is poured into the mold, and wherein the heat treatment comprises:
  • a third cooling step to a temperature of between 880 ° C and 750 ° C, preferably up to 800 ° C, of less than 7 minutes, and
  • a fourth ferritization step during which the blank of the cast iron object is cooled slowly, at a rate of less than 40 ° C / minute, within a temperature range between 700 ° C and 780 ° C ;
  • the heat treatment comprises:
  • the heat treatment further comprises:
  • the air cooling step being a second step and the relaxation step being a third step.
  • FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of an installation for manufacturing a pipe element forming an object according to the invention
  • FIG. 2 is a time / temperature diagram showing the different steps of the heat treatment of the blank of the object according to the invention manufactured by the installation of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic view of a second embodiment of an installation for manufacturing a pipe element corresponding to an object according to the invention
  • FIG. 4 is a time / temperature diagram showing the different steps of the heat treatment of the blank of the object manufactured by the installation of FIG. 3;
  • FIG. 5 shows the tensile strength, as a function of the silicon content, of examples of spheroidal graphite cast iron pipes manufactured by the installations according to FIGS. 1 and 3;
  • FIG. 6 is a diagram showing the influence of the silicon content on the resilience of spheroidal graphite cast iron pipes manufactured by the two installations according to FIGS. 1 and 3;
  • FIG. 7 shows the influence of the silicon content on the elongation at break of spheroidal graphite cast iron pipes manufactured by the two installations according to FIGS. 1 and 3.
  • Figure 1 an installation for manufacturing a spheroidal graphite cast iron pipe according to a first embodiment of the invention, designated by the general reference 2.
  • the installation 2 comprises a feed bag 4, a pouring device 6, a pouring channel 8, an inoculation device 9, a rotating mold 10, a cooling device 12 and an extraction device 14.
  • the plant 2 is used to centrifugally produce pipe elements 15, such as pipes.
  • the pipe member 15 forms an object or base body 16 of spheroidal graphite cast iron.
  • the feed bag 4 is a refractory crucible containing liquid metal, such as cast iron.
  • the pouring device 6 also called “basket”, has a volume corresponding to the amount of liquid metal needed to manufacture one or more basic bodies 16.
  • the pouring device 6 can be inclined in a pouring position of the liquid metal in the channel casting 8.
  • the casting channel 8 conducts the liquid metal of the pouring device 6 to the mold 10. It comprises an inlet 20 located near the pouring device 6 and an outlet 22 extending into the mold 10.
  • the pouring channel 8 is inclined relative to the horizontal so that the outlet 22 is located lower than the inlet 20, thus allowing the liquid iron to flow by gravity.
  • the rotary mold 10, also called “shell”, has a symmetrical shape of revolution, in the generally cylindrical example of axis XX, inclined relative to the horizontal so that it is parallel to the channel of 8.
  • the mold 10 has an inner surface 24 of shape which is the negative surface of the base body 16, as well as a cylindrical outer surface 26.
  • the inner surface 24 is provided with a controlled roughness called “peening”, for driving the liquid metal in rotation during its casting in the mold 10.
  • the mold 10 comprises a plain end 28, facing the inlet 20, and a plug end 30, which is turned away from the inlet 20 and which is provided with a core (not shown).
  • the spigot end 28 forms the spigot end of the base body 16, while the spigot end 30 forms the interlocking end of the base body 16.
  • the mold 10 can be rotated about the X-X axis. Furthermore, the mold 10 can be driven in translation along the axis XX between a casting start position, in which the outlet 22 is in front of the end plug end 30, and a end of casting position , in which the outlet 22 is in front of the end end 28.
  • the cooling device 12 comprises a watering means which is adapted to project cooling liquid, for example water, onto the outer surface 26 of the mold 10.
  • the extraction device 14 is adapted to extract axially from the mold The base body blank 16 obtained at the end of the casting of the liquid metal in the mold.
  • the pouring 6, cooling 12 and extraction 14 devices, the feed bag 4 and the pouring channel 8 are known per se and are not described in more detail.
  • the mold 10 is for example entirely made of forged steel.
  • the installation also comprises a heat treatment furnace 40.
  • the manufacture of the object or base body 16 according to the invention with the installation 2 is performed as follows.
  • the manufacturing method used is a process having the characteristics of the manufacturing process called "DeLavaud".
  • Liquid cast iron is introduced into the feed bag 4.
  • the liquid cast iron in the bag 4 is such that the object or base body 16 obtained with the manufacturing method according to the invention has the chemical composition defined below. and in particular the silicon content according to the invention.
  • the establishment of the final silicon content of the object or of the base body 16 is made before the casting step in the mold 10, by additions of silicon-containing materials, especially FeSi alloys. These additions are for example made in the molten bath of electric furnaces or in feed pockets. Potential silicon inputs resulting from spheridisation and / or inoculation treatments using silicon-based agents must be taken in order to determine the amount of silicon to be added to the liquid metal to obtain an object or base body 16 having a silicon content according to the invention.
  • the establishment of the final silicon content of the object or of the base body 16, made before the casting step in the mold 10 is carried out by adding to the cast iron a silicon content equal to that of the less the content provided by inoculation and / or spheronization.
  • the increase in the silicon content of the spheroidal graphite cast iron according to the invention should not be obtained by increasing the amount of silicon-based inoculating agent.
  • the amount of silicon in the melt of the object provided by the inoculation agent is between 0.1% and 0.3%.
  • Liquid cast iron corresponding to the amount of cast iron necessary for the basic body 16, is introduced into the pouring device 6 by the feed bag 4.
  • the mold 10 is rotated about the X-X axis and is brought into its casting start position.
  • the mold 10 is brought to its end-of-casting position while the molten iron is gradually poured onto the inner surface 24 of the mold and, before the molten iron comes into contact with the inner surface 24, the device inoculation 9 deposits an inoculation agent, for example a FeSi-based powder, on the inner surface 24 of the mold 10.
  • an inoculation agent for example a FeSi-based powder
  • the inner surface 24 of the mold 10 is not covered with other materials and is in particular devoid of any temporary thermal insulation or temporary refractory material. as used in the casting process called "Wetspray” (see also below for the installation of Figure 3).
  • the mold 10 is cooled by the cooling device 12.
  • the molten iron in the mold 10 is pressed against the surface 24 by centrifugation, solidifies and forms a blank 161 of the base body 16.
  • the blank 161 of the base body 16 is extracted from the mold 10 by the extraction device 14. Then, the blank 161 of the base body 16 is subjected to a heat treatment, which will be described in more detail below and, after the heat treatment, the base body 16 is obtained.
  • composition of the spheroidal graphite iron used for the manufacturing process and therefore the composition of the base body 16 comprises, in% by weight, carbon (C) at a content of less than or equal to 3.65%, and silicon (Si) at a level of between 3.3% inclusive and 3.7% inclusive.
  • the spheroidal graphite cast iron comprises, in% by weight, the following element or elements:
  • Ni nickel (Ni) ⁇ 0.4%, and / or
  • Mo Molybdenum
  • Vanadium (V) ⁇ 0.04%.
  • the remainder of the spheroidal graphite iron is iron (Fe), and other residual elements at contents less than 0.01%, due to the process of making the cast iron or unavoidable impurities.
  • the carbon equivalent C E Q is equal to 4.5%.
  • the silicon (Si) content is preferably between 3.4% inclusive and 3.6% inclusive, and preferably between 3.5% inclusive and 3.6% inclusive especially in the case of the use of the process DeLavaud as is the case of the present embodiment.
  • FIG. 2 shows the time / temperature diagram during the heat treatment of the blank of the base body 16 or more generally of a blank of the cast iron object manufactured by the installation 2 of FIG. 1 according to the method Manufacturing "DeLavaud". Subsequently the terms “base body 16" and “cast iron object” will be used synonymously.
  • this manufacturing process "Lavaud” comprises a step of pouring molten iron in the mold 10 and let solidify the molten iron by obtaining the blank of the cast iron object; then heat treatment is carried out on the blank of the cast iron object.
  • the molten iron is poured into the mold 10 whose inner surface of form 24 is devoid of temporary thermal insulation or temporary refractory material deposited on the inner surface 24.
  • the blank of the base body is at a temperature generally between 900 ° C and 1000 ° C, and in particular equal to about 950 ° C.
  • the blank of the base body is at a temperature generally of between 550 ° C. and 650 ° C., in particular at a temperature of approximately 600 ° C., forming the starting temperature of the heat treatment in the oven.
  • the blank of the cast iron object is heated for a duration of between 2 and 10 minutes during a first heat treatment step ED1, until to achieve a graphitization temperature greater than 800 ° C and in particular greater than 900 ° C, but less than 1000 ° C.
  • This first step ED1 of temperature rise relaxes the internal stresses present in the cast iron.
  • a second heat treatment step ED2 the blank of the cast iron object is maintained at the graphitization temperature which in this case is equal to about 950 ° C.
  • the second ED2 heat treatment stage has a duration of between 5 minutes and 30 minutes, and in this case has a duration of 15 minutes.
  • the cementite is dissolved and converted into austenite and graphite.
  • the temperature is lowered, starting from the graphitization temperature, to a ferritization start temperature of between 880 ° C. and 750 ° C., in this case equal to approximately 800 ° C.
  • a ferritization start temperature of between 880 ° C. and 750 ° C., in this case equal to approximately 800 ° C.
  • ED3 is carried out over a period of between 4 and 7 minutes, preferably less than or equal to 6 minutes.
  • a fourth heat treatment step ED4 which is a ferritization step
  • the blank of the cast iron object is cooled slowly, that is to say at a cooling rate of less than 40 ° C / minute. , preferably between
  • the austenite is transformed into ferrite and graphite.
  • the blank of the cast iron object is cooled from the end ferritization temperature to a temperature below 100 ° C, and especially to the ambient air temperature of 20 ° C.
  • the spheroidal graphite cast iron thus obtained has a tensile strength Rm greater than 470 MPa and preferably a tensile strength Rm greater than 500
  • MPa and in particular greater than 530 MPa.
  • the spheroidal graphite cast iron having a silicon content as defined above and manufactured by the DeLavaud process described above meets this requirement.
  • the spheroidal graphite cast iron according to the invention has an elongation at break of greater than or equal to 7% and in particular greater than or equal to 8%, greater than or equal to 9% or greater than or equal to 10%.
  • the spheroidal graphite cast iron of the object according to the invention has a resilience E greater than or equal to 9.49 Joules at ambient temperature (20 ° C.). This is achieved inter alia by the fact that the silicon content does not exceed 3.7%.
  • the resilience E measured according to the "Charpy” method is greater than or equal to 10 Joules or greater than or equal to
  • the spheroidal graphite cast iron of the object according to the invention has a Brinell HB hardness of less than or equal to 230 HB.
  • the pipe member 15 or the base body 16 has a nominal diameter DN and a wall thickness e.
  • the nominal diameter DN is for example less than or equal to 600 mm or less than or equal to 1000 mm or less than or equal to 1600 mm.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a manufacturing installation 2 according to the invention.
  • the installation 2 comprises a device (not shown) for applying a refractory material.
  • This device is adapted to deposit a layer of a temporary refractory material 50 on the inner surface 24 of the mold 10.
  • the temporary refractory material 50 is known per se and is for example a mixture of water, bentonite and refractory product based on silica.
  • the temporary refractory material layer 50 reduces the cooling rate of the cast iron in the mold 10.
  • the temporary refractory material 50 is replaced by a temporary thermal insulating material.
  • the manufacturing process using the installation 2 is a manufacturing process of the "Wetspray” type. This process is as follows.
  • the temporary refractory material 50 is disposed on the inner surface 24 and forms a layer of temporary refractory material.
  • the next step is to cast the molten iron on the layer of temporary refractory material
  • the blank of the base body 16 or the blank of the cast iron object contains no or very little cementite.
  • the spheroidal graphite cast iron has an essentially ferritic matrix with a low perlite content, especially less than or equal to 10%, since the Si content is greater than 3.2%.
  • FIG. 4 shows the temperature / time diagram during the heat treatment of the blank of the base body 16 or more generally of a blank of the cast iron object manufactured according to the "Wetspray” method by the installation 2 according to the second embodiment shown in Figure 3.
  • the blank of the base body 16 or of the cast iron object undergoes a heat treatment, for this purpose, the blank of the basic body or the object is introduced into an oven at an inlet temperature above 800 ° C and, in a first heat treatment step EW1, is cooled at a cooling rate of less than 40 ° C / minute to a termination temperature of ferritization less than 740 ° C and preferably between 700 ° C and 740 ° C.
  • This first step EW1 is a ferritization step during which the austenite is converted into ferrite and graphite.
  • the blank of the base body or of the cast iron object is cooled from the end ferritization temperature to a temperature below 100 ° C., and preferably between 20 ° C and 100 ° C excluded.
  • This cooling takes place in air, that is to say at a speed of between 30 ° C./min and 70 ° C./min, and preferably between 40 ° C./min and 60 ° C./min, and in particular at about 50 ° C / min.
  • the temperature of the air during this cooling is between 10 ° C and 40 ° C.
  • a relaxation heat treatment intended to relax the internal stresses initially present in the cast iron.
  • This consists first of all in heating the blank of the base body 16 or of the cast iron object from the above-mentioned temperature situated between 20 ° C. and 100 ° C. at a relaxation temperature of between 600 ° C. and 700 ° C. ° C, then maintain the blank of the base body or cast iron object at this relaxation temperature for a period of between 10 minutes and 30 minutes.
  • a fourth step EW4 the blank of the base body 16 or cast iron object is cooled to room temperature (20 ° C).
  • the nominal diameter DN is for example greater than 600 mm.
  • Tests carried out show that, for an identical rupture pressure and in the case for example of a DN800 pipe, the pipe obtained with the installation of FIG. 3 and which has undergone the heat treatment described above with reference to FIG. Fig. 4 has a thickness of about 7.7 mm, whereas a pipe obtained with the conventional Wetspray process and whose cast iron has a silicon content of less than 2.9% has a thickness greater than or equal to 9.4 mm.
  • Figure 6 shows the resilience E according to the "Charpy Sheep” impact test and shows that objects with spheroidal graphite cast iron contain between 3.3% and 3.5% of silicon and manufactured using the Wetspray process followed by a heat treatment ("WS Treaty ”) as described above, have a resilience well beyond 10 Joules, unlike the spheroidal graphite cast iron obtained by the Wetspray process without subsequent heat treatment (" raw WS "in Figure 6) for which a Resiliency greater than 9.49 Joules is obtained only for silicon contents of less than 3%.
  • FIG. 7 shows that the objects obtained by the Wetspray process followed by the heat treatment ("WS treated") according to the invention and having a silicon content of between 3.4 and 3.5% have a higher elongation A 15% and in particular between 18% and 22% approximately.
  • the piping element manufactured by the above methods may be a tubular element other than a socket pipe, for example a cylindrical tubular connector.
  • the composition of the spheroidal graphite cast iron according to the invention can also be used for the manufacture of a cast-iron road element such as a manhole or a rainwater drainage device, or for manufacturing foundry fittings.
  • the method of manufacturing such objects is to cast the liquid iron in a mold and to inoculate simultaneously. Then, after extraction of the mold and cooling to a temperature below 100 ° C, the blank of the cast iron object is subjected to a relaxation heat treatment. This first consists in heating the blank of the object at a relaxation temperature greater than 400 ° C. and preferably between 600 ° C. and 700 ° C. Then, the blank of the cast iron object is maintained at this relaxation temperature for a period of between 10 minutes and about 30 minutes.
  • the blank of the object is cooled to room temperature.
  • the cast iron obtained at the end of this heat treatment makes it possible to reduce the weight of the road element or foundry connection relative to the known elements while maintaining a given mechanical strength, or else, at the same weight, makes it possible to increase the mechanical performance of the road element or foundry fitting.
  • the resilience of the cast iron at room temperature (20 ° C) is greater than or equal to 10J or greater than or equal to 1 1 J. Resilience is measured in particular by the Charpy Sheep impact test. ".
  • the spheroidal graphite cast iron object according to the invention therefore makes it possible to obtain pipe elements or road elements with small wall thicknesses for a given mechanical strength or improved mechanical performance at similar wall thicknesses. Manufacturing and use, including transportation and handling, are therefore economical.

Abstract

This object (16) is made of spheroidal graphite cast iron, the steroidal graphite cast iron comprising, in % by weight, the following elements: carbon (C) less than or equal to 3.65% and silicon (Si) between 3.3% and 3.7%. Optionally, the cast iron comprises: phosphorus (P) ≤ 0.1%, and/or manganese (Mn) ≤ 0.6%, and/or chromium (Cr) ≤ 0.2%, and/or titanium (Ti) ≤ 0.15 %, and/or sulfur (S) ≤ 0.05%, and/or magnesium (Mg) between 0.005% inclusive and 0.07% inclusive, and/or copper (Cu) ≤ 0.3%, and/or nickel (Ni) ≤ 0.4%, and/or molybdenum (Mo) ≤ 0.02%, and/or aluminum (Al) ≤ 0.02%, and/or vanadium (V) ≤ 0.04%, the remainder being iron (Fe), and inevitable residual elements at contents of less than 0.01%. The spheroidal graphite cast iron has a carbon equivalent CEQ = C (%) + 1/3 Si (%) + 1/3 P (%) of less than or equal to 4.75%. The spheroidal graphite cast iron has a resilience (E) greater than or equal to 9.49 J. Application to piping components or highway components.

Description

Objet en fonte à graphite sphéroïdal, élément et procédé de fabrication  Spheroidal graphite cast iron object, element and method of manufacture
correspondants  correspondents
La présente invention concerne un objet en fonte à graphite sphéroïdal fabriqué dans un moule.  The present invention relates to a spheroidal graphite cast iron object manufactured in a mold.
Les tuyaux en fonte ductile actuels ont des propriétés mécaniques qui doivent répondre à des normes, telles que les normes EN545 et EN598.  Current ductile iron pipes have mechanical properties that must meet standards, such as EN545 and EN598.
Les tuyaux en fonte ductile doivent avoir généralement les caractéristiques suivantes :  Ductile iron pipes must generally have the following characteristics:
une résistance à la traction supérieure ou égale à 420 MPa et notamment comprise entre 420 MPa et 460 MPa,  a tensile strength greater than or equal to 420 MPa and in particular between 420 MPa and 460 MPa,
un allongement à la rupture A supérieur ou égal à 10% pour les diamètres nominaux en dessous de ou égaux à 1000 mm et supérieur à 7% pour les diamètres nominaux supérieurs à 1000 mm, et  an elongation at break A greater than or equal to 10% for nominal diameters below or equal to 1000 mm and greater than 7% for nominal diameters greater than 1000 mm, and
une dureté Brinell HB inférieure ou égale à 230.  a Brinell HB hardness less than or equal to 230.
Les tuyaux en fonte ductile connus conduisent à une épaisseur de paroi importante et à une consommation importante de matière première afin d'obtenir une résistance à l'écrasement donnée.  The known ductile iron pipes lead to a large wall thickness and a high consumption of raw material in order to obtain a given crush strength.
Des alliages de fonte sont connus par exemple des documents FR 2 139 866 ; US 3,891 ,432 ; DE 101 01 159 et JP-H-082 69614.  Cast iron alloys are known for example from documents FR 2 139 866; US 3,891,432; DE 101 01 159 and JP-H-082 69614.
Le but de l'invention est de proposer un objet, et notamment un élément de tuyauterie ou un élément de voirie qui soit plus économique que les objets connus et notamment qui ait des propriétés mécaniques optimisées et un faible poids pour des dimensions données.  The object of the invention is to propose an object, and in particular a pipe element or a road element which is more economical than known objects and in particular which has optimized mechanical properties and a low weight for given dimensions.
En particulier, un but de l'invention est une augmentation de la résistance mécanique de la fonte, afin de permettre soit de réduire l'épaisseur des tuyaux par rapport aux tuyaux actuels en maintenant la résistance à la pression à une valeur donnée, soit d'atteindre une résistance à la pression supérieure à celle des tuyaux actuels pour une épaisseur de tuyau identique.  In particular, an object of the invention is an increase in the mechanical strength of the cast iron, in order to make it possible to reduce the thickness of the pipes with respect to the current pipes by maintaining the pressure resistance at a given value, or to achieve a higher pressure resistance than current pipes for the same pipe thickness.
Le but de l'invention s'applique également à d'autres objets en fonte ductile à graphite sphéroïdal que des tuyaux, tels que des raccords tubulaires et des pièces de voirie obtenus en fonderie. L'invention cherche à réduire leur poids et/ou leurs épaisseurs de paroi tout en conservant une résistance mécanique donnée.  The object of the invention also applies to other objects made of spheroidal graphite ductile iron than pipes, such as tubular connectors and pieces of road obtained in the foundry. The invention seeks to reduce their weight and / or their wall thicknesses while maintaining a given mechanical strength.
A cet effet, l'invention a pour objet un objet en fonte à graphite sphéroïdal fabriqué dans un moule,  For this purpose, the subject of the invention is a spheroidal graphite cast iron object manufactured in a mold,
la fonte à graphite sphéroïdal comprenant, en % en poids, les éléments suivants : spheroidal graphite cast iron comprising, in% by weight, the following elements:
- Carbone (C) inférieur ou égal à 3,65%, - Silicium (Si) entre 3,3% et 3,7%, - Carbon (C) less than or equal to 3.65%, - Silicon (Si) between 3.3% and 3.7%,
optionnellement :  optionally:
- Phosphore (P) < 0,1 %, et/ou  - Phosphorus (P) <0.1%, and / or
- Manganèse (Mn) < 0,6%, et/ou  - Manganese (Mn) <0.6%, and / or
- Chrome (Cr) < 0,2%, et/ou  - Chromium (Cr) <0.2%, and / or
- Titane (Ti) <0,15 %, et/ou  Titanium (Ti) <0.15%, and / or
- Soufre (S) < 0,05%, et/ou  - Sulfur (S) <0.05%, and / or
- Magnésium (Mg) entre 0,005% inclus et 0,07% inclus, et/ou  - Magnesium (Mg) between 0.005% inclusive and 0.07% inclusive, and / or
- Cuivre (Cu) < 0,3%, et/ou  - Copper (Cu) <0.3%, and / or
- Nickel (Ni) < 0,4%, et/ou  - nickel (Ni) <0.4%, and / or
- Molybdène (Mo) < 0,02%, et/ou  - Molybdenum (Mo) <0.02%, and / or
- Aluminium (Al) < 0,02%, et/ou  - Aluminum (Al) <0.02%, and / or
- Vanadium (V) < 0,04%,  - Vanadium (V) <0.04%,
le reste étant du Fer (Fe), et des éléments résiduels inévitables à des teneurs inférieures à 0,01 %, dans lequel  the remainder being iron (Fe), and residual elements unavoidable at contents less than 0.01%, in which
la fonte à graphite sphéroïdal a un équivalent carbone CEQ = C (%) + 1/3 Si (%) + 1/3 P (%) inférieur ou égal à 4,75% et dans lequel the spheroidal graphite cast iron has a carbon equivalent C E Q = C (%) + 1/3 If (%) + 1/3 P (%) less than or equal to 4.75% and in which
la fonte à graphite sphéroïdal a une résilience (E) supérieure ou égale à 9,49 J. the spheroidal graphite cast iron has a resilience (E) greater than or equal to 9.49 J.
Selon des modes de réalisation particuliers, l'objet selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : According to particular embodiments, the object according to the invention may comprise one or more of the following characteristics:
- la fonte à graphite sphéroïdal a une résilience (E), notamment mesurée selon l'essai de choc « Charpy », supérieure ou égale à 10 Joules ou supérieure ou égale à 1 1 Joules à 20°C ;  - The spheroidal graphite cast iron has a resilience (E), in particular measured according to the "Charpy" shock test, greater than or equal to 10 Joules or greater than or equal to 1 1 Joules at 20 ° C;
- la teneur en Silicium (Si) de la fonte à graphite sphéroïdal est comprise entre 3,4% et 3,6% ;  - The silicon content (Si) of spheroidal graphite cast iron is between 3.4% and 3.6%;
- la teneur en Silicium (Si) de la fonte à graphite sphéroïdal est comprise entre 3,3% et 3,7 %, de préférence entre 3,5% et 3,6%, et notamment dans lequel l'objet est obtenu par un procédé de fabrication dans lequel une surface de forme est dépourvue d'isolant thermique temporaire ou de matériau réfractaire temporaire lorsqu'on fait couler la fonte liquide dans le moule ;  the silicon content (Si) of the spheroidal graphite iron is between 3.3% and 3.7%, preferably between 3.5% and 3.6%, and in particular in which the object is obtained by a manufacturing method in which a shaped surface is devoid of temporary thermal insulator or temporary refractory material when casting the molten iron into the mold;
- la teneur en Silicium (Si) de la fonte à graphite sphéroïdal est comprise entre 3,3% et 3,5%, de préférence entre 3,4% et 3,5%, et notamment dans lequel l'objet est obtenu par un procédé de fabrication dans lequel on dépose un matériau réfractaire temporaire ou un isolant thermique temporaire sur une surface de forme avant l'étape de faire couler la fonte liquide dans le moule ; - l'équivalent carbone CEQ = C (%) + 1/3 Si (%) + 1/3 P (%) de la fonte à graphite sphéroïdal est compris entre 4,3% inclus et 4,6% inclus ou entre 4,4% inclus et 4,6% inclus, et est de préférence compris entre 4,45% inclus et 4,55% inclus et est notamment égal à 4,5% ; the silicon content (Si) of the spheroidal graphite iron is between 3.3% and 3.5%, preferably between 3.4% and 3.5%, and in particular in which the object is obtained by a manufacturing method in which a temporary refractory material or a temporary thermal insulator is deposited on a shaped surface prior to the step of pouring the molten iron into the mold; the carbon equivalent C EQ = C (%) + 1/3 If (%) + 1/3 P (%) of the spheroidal graphite cast iron is between 4.3% inclusive and 4.6% inclusive or between 4.4% inclusive and 4.6% inclusive, and is preferably between 4.45% inclusive and 4.55% inclusive and is in particular equal to 4.5%;
- la fonte à graphite sphéroïdal a une résistance à la traction Rm supérieure à - spheroidal graphite cast iron has a tensile strength Rm greater than
470MPa, de préférence supérieure à 500MPa et notamment supérieure à 530MPa ; 470 MPa, preferably greater than 500 MPa and in particular greater than 530 MPa;
- la fonte à graphite sphéroïdal a un allongement à la rupture A supérieur ou égal à 7% et notamment supérieur ou égal à 10% ;  - Spheroidal graphite cast iron has an elongation at break A greater than or equal to 7% and in particular greater than or equal to 10%;
- la fonte à graphite sphéroïdal a une dureté Brinell HB inférieure ou égale à 250HB, et notamment inférieure ou égale à 230HB.  - Spheroidal graphite cast iron has a Brinell HB hardness less than or equal to 250HB, and in particular less than or equal to 230HB.
L'invention a également pour objet un élément de tuyauterie, tel qu'un tuyau ou un raccord, ou un élément de voirie, tel qu'un regard de chaussée ou dispositif d'évacuation d'eau pluviales, comprenant un corps de base, caractérisé en ce que le corps de base est un objet tel que défini ci-dessus.  The invention also relates to a pipe element, such as a pipe or fitting, or a road element, such as a manhole or rainwater drain, comprising a base body, characterized in that the basic body is an object as defined above.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un objet tel que défini ci-dessus ou d'un élément de tuyauterie ou d'un élément de voirie tel que défini ci- dessus, comprenant les étapes successives suivantes :  The invention also relates to a method of manufacturing an object as defined above or a pipe element or a road element as defined above, comprising the following successive steps:
a) on fait couler de la fonte liquide dans un moule ayant une surface de forme, b) on laisse solidifier la fonte liquide en obtenant une ébauche de l'objet, c) on fait subir un traitement thermique à l'ébauche de l'objet, notamment un traitement de relaxation en obtenant l'objet en fonte.  a) pouring liquid iron into a mold having a shaped surface, b) allowing the molten iron to solidify by obtaining a blank of the object, and c) treating the blank of the iron with a heat treatment. object, especially a relaxation treatment by obtaining the cast iron object.
Selon des modes de réalisation particuliers, le procédé de fabrication peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes  According to particular embodiments, the manufacturing method may include one or more of the following features:
- avant l'étape de faire couler la fonte liquide dans un moule, on met en œuvre une étape d'établissement de la teneur en Silicium de la fonte, en particulier par l'ajout en four de fusion ou en poche de matériaux contenant du silicium, la teneur en silicium ajoutée durant cette étape correspondant à la teneur en Silicium finale de la fonte à graphite sphéroïdal de l'objet moins la teneur en Silicium apportée éventuellement par des traitements de sphéroïdisation et d'inoculation.  before the step of pouring the molten iron into a mold, a step is implemented to establish the silicon content of the cast iron, in particular by adding in the melting furnace or in the ladle materials containing silicon, the silicon content added during this step corresponding to the final silicon content of the spheroidal graphite cast iron of the object minus the silicon content provided possibly by spheroidization and inoculation treatments.
- la surface de forme est dépourvue d'isolant thermique temporaire ou de matériau réfractaire temporaire lorsqu'on fait couler la fonte liquide dans le moule, et dans lequel le traitement thermique comprend :  the shaped surface is devoid of temporary thermal insulation or temporary refractory material when the liquid iron is poured into the mold, and wherein the heat treatment comprises:
. une première étape de chauffage de l'ébauche de l'objet pendant une durée comprise entre 2 et 10 minutes jusqu'à atteindre une température de graphitisation supérieure à 800°C, et en particulier supérieure à 900°C mais inférieure à 1000°C, cette première étape relaxant les contraintes internes présentes initialement dans la fonte, . une deuxième étape de graphitisation durant laquelle l'ébauche de l'objet en fonte est maintenue à la température de graphitisation pendant une durée comprise entre 5 et 30 minutes, notamment entre 5 et 18 minutes, et de préférence 15 minutes, . a first step of heating the blank of the object for a period of between 2 and 10 minutes until a graphitization temperature of greater than 800 ° C., and in particular greater than 900 ° C. but less than 1000 ° C. , this first step relaxing the internal stresses present initially in the cast, . a second graphitization step during which the blank of the cast iron object is maintained at the graphitization temperature for a period of between 5 and 30 minutes, in particular between 5 and 18 minutes, and preferably 15 minutes,
. une troisième étape de refroidissement jusqu'à une température comprise entre 880°C et 750°C, de préférence jusqu'à 800°C, d'une durée inférieure à 7 minutes, et  . a third cooling step to a temperature of between 880 ° C and 750 ° C, preferably up to 800 ° C, of less than 7 minutes, and
. une quatrième étape de ferritisation durant laquelle l'ébauche de l'objet en fonte est refroidie lentement, à une vitesse inférieure à 40°C/minute, à l'intérieur d'une plage de températures comprises entre 700°C et 780°C ;  . a fourth ferritization step during which the blank of the cast iron object is cooled slowly, at a rate of less than 40 ° C / minute, within a temperature range between 700 ° C and 780 ° C ;
- le traitement thermique comprend :  the heat treatment comprises:
. une étape de refroidissement à l'air jusqu'à une température inférieure à 100°C, et  . a step of cooling in air to a temperature below 100 ° C, and
. une étape de relaxation consistant à chauffer l'ébauche de l'objet en fonte à une température de relaxation comprise entre 600°C et 700°C, puis de maintenir l'ébauche de l'objet en fonte à cette température de relaxation pendant une durée comprise entre 10 minutes et 30 minutes ; et  . a relaxation step of heating the blank of the cast iron object at a relaxation temperature of 600 ° C to 700 ° C, and then maintaining the blank of the cast iron object at this relaxation temperature for a period of duration between 10 minutes and 30 minutes; and
- on dépose un matériau réfractaire temporaire ou un isolant thermique temporaire sur la surface de forme avant l'étape de faire couler la fonte liquide dans le moule, et dans lequel le traitement thermique comprend en plus:  depositing a temporary refractory material or a temporary thermal insulator on the shaped surface before the step of pouring the liquid iron into the mold, and wherein the heat treatment further comprises:
.une première étape de ferritisation consistant à refroidir l'ébauche de l'objet lentement, à une vitesse de refroidissement inférieure à 40°C/minute, d'une température d'entrée dans un four, supérieure ou égale à 800°C jusqu'à une température de fin de ferritisation inférieure à 740°C,  a first ferritization step of cooling the blank of the object slowly, at a cooling rate of less than 40 ° C / minute, of an inlet temperature in an oven, greater than or equal to 800 ° C until at a ferritization end temperature of less than 740 ° C,
.l'étape de refroidissement à l'air étant une deuxième étape et l'étape de relaxation étant une troisième étape.  the air cooling step being a second step and the relaxation step being a third step.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :  The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'une installation de fabrication d'un élément de tuyauterie formant un objet selon l'invention ;  FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of an installation for manufacturing a pipe element forming an object according to the invention;
- la figure 2 est un diagramme temps/température montrant les différentes étapes du traitement thermique de l'ébauche de l'objet selon l'invention fabriquée par l'installation de la figure 1 ;  FIG. 2 is a time / temperature diagram showing the different steps of the heat treatment of the blank of the object according to the invention manufactured by the installation of FIG. 1;
- la figure 3 est une vue schématique d'un second mode de réalisation d'une installation de fabrication d'un élément de tuyauterie correspondant à un objet selon l'invention; - la figure 4 est un diagramme temps/température montrant les différentes étapes du traitement thermique de l'ébauche de l'objet fabriquée par l'installation de la figure 3 ; FIG. 3 is a schematic view of a second embodiment of an installation for manufacturing a pipe element corresponding to an object according to the invention; FIG. 4 is a time / temperature diagram showing the different steps of the heat treatment of the blank of the object manufactured by the installation of FIG. 3;
- la figure 5 montre la résistance à la traction, en fonction de la teneur en silicium, d'exemples de tuyaux en fonte à graphite sphéroïdal fabriqués par les installations selon les figures 1 et 3 ;  FIG. 5 shows the tensile strength, as a function of the silicon content, of examples of spheroidal graphite cast iron pipes manufactured by the installations according to FIGS. 1 and 3;
- la figure 6 est un diagramme montrant l'influence de la teneur en silicium sur la résilience de tuyaux en fonte à graphite sphéroïdal fabriqués par les deux installations selon les figures 1 et 3 ; et  FIG. 6 is a diagram showing the influence of the silicon content on the resilience of spheroidal graphite cast iron pipes manufactured by the two installations according to FIGS. 1 and 3; and
- la figure 7 montre l'influence de la teneur en silicium sur l'allongement à la rupture de tuyaux en fonte à graphite sphéroïdal fabriqués par les deux installations selon les figures 1 et 3.  FIG. 7 shows the influence of the silicon content on the elongation at break of spheroidal graphite cast iron pipes manufactured by the two installations according to FIGS. 1 and 3.
Sur la Figure 1 est représentée une installation de fabrication d'un tuyau en fonte à graphite sphéroïdal selon un premier mode de réalisation de l'invention, désignée par la référence générale 2.  In Figure 1 is shown an installation for manufacturing a spheroidal graphite cast iron pipe according to a first embodiment of the invention, designated by the general reference 2.
L'installation 2 comprend une poche d'alimentation 4, un dispositif verseur 6, un canal de coulée 8, un dispositif d'inoculation 9, un moule rotatif 10, un dispositif de refroidissement 12 et un dispositif 14 d'extraction.  The installation 2 comprises a feed bag 4, a pouring device 6, a pouring channel 8, an inoculation device 9, a rotating mold 10, a cooling device 12 and an extraction device 14.
L'installation 2 sert à fabriquer par centrifugation des éléments de tuyauterie 15, tels que des tuyaux. L'élément de tuyauterie 15 forme un objet ou un corps de base 16 en fonte à graphite sphéroïdal.  The plant 2 is used to centrifugally produce pipe elements 15, such as pipes. The pipe member 15 forms an object or base body 16 of spheroidal graphite cast iron.
La poche d'alimentation 4 est un creuset en matière réfractaire contenant du métal liquide, tel que de la fonte.  The feed bag 4 is a refractory crucible containing liquid metal, such as cast iron.
Le dispositif verseur 6, également appelé "basket", a un volume correspondant à la quantité de métal liquide nécessaire pour fabriquer un ou plusieurs corps de base 16. Le dispositif verseur 6 peut être incliné dans une position de versement du métal liquide dans le canal de coulée 8.  The pouring device 6, also called "basket", has a volume corresponding to the amount of liquid metal needed to manufacture one or more basic bodies 16. The pouring device 6 can be inclined in a pouring position of the liquid metal in the channel casting 8.
Le canal de coulée 8 conduit le métal liquide du dispositif verseur 6 jusqu'au moule 10. Il comprend une entrée 20 située à proximité du dispositif verseur 6 et une sortie 22 s'étendant dans le moule 10. Le canal de coulée 8 est incliné par rapport à l'horizontale de telle sorte que la sortie 22 soit située plus bas que l'entrée 20, permettant ainsi à la fonte liquide de s'écouler par gravité.  The casting channel 8 conducts the liquid metal of the pouring device 6 to the mold 10. It comprises an inlet 20 located near the pouring device 6 and an outlet 22 extending into the mold 10. The pouring channel 8 is inclined relative to the horizontal so that the outlet 22 is located lower than the inlet 20, thus allowing the liquid iron to flow by gravity.
Le moule rotatif 10, également appelé "coquille", a une forme à symétrie de révolution, dans l'exemple présent généralement cylindrique, d'axe X-X, incliné par rapport à l'horizontale de telle sorte qu'il soit parallèle au canal de coulée 8. Dans ce qui suit les expressions "axialement" et "radialement" seront utilisées en référence à cet axe X-X. Le moule 10 a une surface intérieure 24 de forme qui est la surface négative du corps de base 16, ainsi qu'une surface extérieure cylindrique 26. La surface intérieure 24 est pourvue d'une rugosité contrôlée appelée "peening", permettant d'entraîner le métal liquide en rotation lors de sa coulée dans le moule 10. The rotary mold 10, also called "shell", has a symmetrical shape of revolution, in the generally cylindrical example of axis XX, inclined relative to the horizontal so that it is parallel to the channel of 8. In what follows, the terms "axially" and "radially" will be used with reference to this axis XX. The mold 10 has an inner surface 24 of shape which is the negative surface of the base body 16, as well as a cylindrical outer surface 26. The inner surface 24 is provided with a controlled roughness called "peening", for driving the liquid metal in rotation during its casting in the mold 10.
Le moule 10 comprend une extrémité bout uni 28, tournée vers l'entrée 20, et une extrémité bout à emboîtement 30, qui est tournée à l'opposé de l'entrée 20 et qui est munie d'un noyau (non représenté). L'extrémité bout uni 28 forme le bout uni du corps de base 16, tandis que l'extrémité bout à emboîtement 30 forme le bout à emboîtement du corps de base 16.  The mold 10 comprises a plain end 28, facing the inlet 20, and a plug end 30, which is turned away from the inlet 20 and which is provided with a core (not shown). The spigot end 28 forms the spigot end of the base body 16, while the spigot end 30 forms the interlocking end of the base body 16.
Le moule 10 peut être entraîné en rotation autour de l'axe X-X. Par ailleurs, le moule 10 peut être entraîné en translation le long de l'axe X-X entre une position de début de coulée, dans laquelle la sortie 22 est en face de l'extrémité bout à emboîtement 30, et une position de fin de coulée, dans laquelle la sortie 22 est en face de l'extrémité bout uni 28.  The mold 10 can be rotated about the X-X axis. Furthermore, the mold 10 can be driven in translation along the axis XX between a casting start position, in which the outlet 22 is in front of the end plug end 30, and a end of casting position , in which the outlet 22 is in front of the end end 28.
Le dispositif de refroidissement 12 comprend un moyen d'arrosage qui est adapté pour projeter du liquide de refroidissement, par exemple de l'eau, sur la surface extérieure 26 du moule 10. Le dispositif d'extraction 14 est adapté pour extraire axialement du moule 10 l'ébauche de corps de base 16 obtenue à l'issue de la coulée du métal liquide dans le moule.  The cooling device 12 comprises a watering means which is adapted to project cooling liquid, for example water, onto the outer surface 26 of the mold 10. The extraction device 14 is adapted to extract axially from the mold The base body blank 16 obtained at the end of the casting of the liquid metal in the mold.
Les dispositifs verseur 6, de refroidissement 12 et d'extraction 14, la poche d'alimentation 4 ainsi que le canal de coulée 8 sont connus en soi et ne sont pas décrits plus en détail. Le moule 10 est par exemple entièrement en acier forgé.  The pouring 6, cooling 12 and extraction 14 devices, the feed bag 4 and the pouring channel 8 are known per se and are not described in more detail. The mold 10 is for example entirely made of forged steel.
L'installation comprend par ailleurs un four de traitement thermique 40.  The installation also comprises a heat treatment furnace 40.
La fabrication de l'objet ou du corps de base 16 selon l'invention moyennant l'installation 2 est effectuée comme suit.  The manufacture of the object or base body 16 according to the invention with the installation 2 is performed as follows.
Le procédé de fabrication mise en œuvre est un procédé ayant les caractéristiques du procédé de fabrication appelé « DeLavaud ».  The manufacturing method used is a process having the characteristics of the manufacturing process called "DeLavaud".
De la fonte liquide est introduite dans la poche d'alimentation 4. La fonte liquide dans la poche 4 est telle que l'objet ou corps de base 16 obtenu avec le procédé de fabrication selon l'invention a la composition chimique définie ci-après, et a en particulier la teneur en Silicium selon l'invention. L'établissement de la teneur finale en Silicium de l'objet ou du corps de base 16 est faite avant l'étape de coulée dans le moule 10, par des ajouts de matériaux contenant du silicium, notamment des alliages de FeSi. Ces ajouts sont par exemple effectués dans le bain de fonte liquide des fours électriques ou dans des poches d'alimentation. Les apports éventuels en silicium résultant de traitements de sphéroïdisation et/ou d'inoculation utilisant des agents à base de silicium doivent être pris en compte pour déterminer la quantité de silicium à ajouter au métal liquide pour obtenir un objet ou corps de base 16 ayant une teneur en silicium conforme à l'invention. Liquid cast iron is introduced into the feed bag 4. The liquid cast iron in the bag 4 is such that the object or base body 16 obtained with the manufacturing method according to the invention has the chemical composition defined below. and in particular the silicon content according to the invention. The establishment of the final silicon content of the object or of the base body 16 is made before the casting step in the mold 10, by additions of silicon-containing materials, especially FeSi alloys. These additions are for example made in the molten bath of electric furnaces or in feed pockets. Potential silicon inputs resulting from spheridisation and / or inoculation treatments using silicon-based agents must be taken in order to determine the amount of silicon to be added to the liquid metal to obtain an object or base body 16 having a silicon content according to the invention.
Ainsi, l'établissement de la teneur finale en Silicium de l'objet ou du corps de base 16, faite avant l'étape de coulée dans le moule 10, est effectué en ajoutant à la fonte une teneur en Silicium égale à celle de l'objet moins la teneur apportée par l'inoculation et/ou la sphéroïdisation.  Thus, the establishment of the final silicon content of the object or of the base body 16, made before the casting step in the mold 10, is carried out by adding to the cast iron a silicon content equal to that of the less the content provided by inoculation and / or spheronization.
L'augmentation de la teneur en silicium de la fonte à graphite sphéroïdal selon l'invention ne doit pas être obtenue en augmentant la quantité d'agent d'inoculation à base de silicium. Ainsi, dans le cas du procédé DeLavaud, le taux de Silicium dans la fonte de l'objet apporté par l'agent d'inoculation est compris entre 0,1 % et 0,3%.  The increase in the silicon content of the spheroidal graphite cast iron according to the invention should not be obtained by increasing the amount of silicon-based inoculating agent. Thus, in the case of the DeLavaud process, the amount of silicon in the melt of the object provided by the inoculation agent is between 0.1% and 0.3%.
De la fonte liquide, correspondant à la quantité de fonte nécessaire pour le corps de base 16, est introduite dans le dispositif verseur 6 par la poche d'alimentation 4.  Liquid cast iron, corresponding to the amount of cast iron necessary for the basic body 16, is introduced into the pouring device 6 by the feed bag 4.
Le moule 10 est entraîné en rotation autour de l'axe X-X et il est amené dans sa position de début de coulée.  The mold 10 is rotated about the X-X axis and is brought into its casting start position.
Ensuite, la fonte liquide est versée du dispositif verseur 6 dans le canal de coulée Then, the liquid iron is poured from the pouring device 6 into the pouring channel
8, s'écoule le long de celui-ci et est versée dans le moule 10 à l'extrémité bout à emboîtement 30. 8, flows along the latter and is poured into the mold 10 at the end plug-in end 30.
Successivement, le moule 10 est amené vers sa position de fin de coulée pendant que la fonte liquide est versée progressivement sur la surface intérieure 24 du moule et que, avant que la fonte liquide n'entre en contact avec la surface intérieure 24, le dispositif d'inoculation 9 dépose un agent d'inoculation, par exemple une poudre à base de FeSi, sur la surface intérieure 24 du moule 10. Comme décrit auparavant, lorsque l'agent d'inoculation contient du Silicium, il est nécessaire d'en tenir compte pour l'établissement de la teneur finale en silicium de l'objet ou corps de base 16 moulé.  Successively, the mold 10 is brought to its end-of-casting position while the molten iron is gradually poured onto the inner surface 24 of the mold and, before the molten iron comes into contact with the inner surface 24, the device inoculation 9 deposits an inoculation agent, for example a FeSi-based powder, on the inner surface 24 of the mold 10. As described previously, when the inoculation agent contains silicon, it is necessary to take into account for the establishment of the final silicon content of the molded object or base body 16.
Avant et pendant l'étape de la coulée, mis à part l'agent d'inoculation, la surface intérieure 24 du moule 10 n'est pas couverte d'autres matériaux et est en particulier dépourvue de tout isolant thermique temporaire ou matériau réfractaire temporaire tel qu'utilisé lors du procédé de coulée appelé « Wetspray » (voir aussi ci-après concernant l'installation de la Figure 3).  Before and during the pouring step, apart from the inoculating agent, the inner surface 24 of the mold 10 is not covered with other materials and is in particular devoid of any temporary thermal insulation or temporary refractory material. as used in the casting process called "Wetspray" (see also below for the installation of Figure 3).
Pendant toute la durée de la coulée, le moule 10 est refroidi par le dispositif de refroidissement 12.  During the entire duration of the casting, the mold 10 is cooled by the cooling device 12.
La fonte liquide se trouvant dans le moule 10 est pressée contre la surface 24 par centrifugation, se solidifie et forme une ébauche 161 du corps de base 16.  The molten iron in the mold 10 is pressed against the surface 24 by centrifugation, solidifies and forms a blank 161 of the base body 16.
Ensuite, l'ébauche 161 du corps de base 16 est extraite du moule 10 par le dispositif d'extraction 14. Puis, l'ébauche 161 du corps de base 16 est soumise à un traitement thermique, qui sera décrit plus en détail ci-dessous et, à l'issue du traitement thermique, on obtient le corps de base 16. Then, the blank 161 of the base body 16 is extracted from the mold 10 by the extraction device 14. Then, the blank 161 of the base body 16 is subjected to a heat treatment, which will be described in more detail below and, after the heat treatment, the base body 16 is obtained.
La composition de la fonte à graphite sphéroïdal utilisée pour le procédé de fabrication et donc la composition du corps de base 16 comprend, en % en poids, du Carbone (C) à une teneur inférieure ou égale à 3,65%, et du Silicium (Si) à une teneur comprise entre 3,3% inclus et 3,7% inclus.  The composition of the spheroidal graphite iron used for the manufacturing process and therefore the composition of the base body 16 comprises, in% by weight, carbon (C) at a content of less than or equal to 3.65%, and silicon (Si) at a level of between 3.3% inclusive and 3.7% inclusive.
Optionnellement, la fonte à graphite sphéroïdal comprend, en % en poids, le ou les éléments suivants :  Optionally, the spheroidal graphite cast iron comprises, in% by weight, the following element or elements:
- Phosphore (P) < 0,1%, et/ou  - Phosphorus (P) <0.1%, and / or
- Manganèse (Mn) < 0,6%, et/ou  - Manganese (Mn) <0.6%, and / or
- Chrome (Cr) < 0,2%, et/ou  - Chromium (Cr) <0.2%, and / or
- Titane (Ti) <0,15 %, et/ou  Titanium (Ti) <0.15%, and / or
- Soufre (S) < 0,05%, et/ou  - Sulfur (S) <0.05%, and / or
- Magnésium (Mg) entre 0,005% inclus et 0,07% inclus, et/ou  - Magnesium (Mg) between 0.005% inclusive and 0.07% inclusive, and / or
- Cuivre (Cu) < 0,3%, et/ou  - Copper (Cu) <0.3%, and / or
- Nickel (Ni) < 0,4%, et/ou  - nickel (Ni) <0.4%, and / or
- Molybdène (Mo) < 0,02%, et/ou  - Molybdenum (Mo) <0.02%, and / or
- Aluminium (Al) < 0,02%, et/ou  - Aluminum (Al) <0.02%, and / or
- Vanadium (V) < 0,04%.  Vanadium (V) <0.04%.
Le reste de la fonte à graphite sphéroïdal est du Fer (Fe), et d'autres éléments résiduels à des teneurs inférieures à 0,01 %, dus au procédé d'élaboration de la fonte ou aux impuretés inévitables.  The remainder of the spheroidal graphite iron is iron (Fe), and other residual elements at contents less than 0.01%, due to the process of making the cast iron or unavoidable impurities.
La fonte à graphite sphéroïdal a un équivalent carbone CEQ = C (%) + 1 /3 Si (%) + 1/3 P (%) inférieur ou égale à 4,75%. Ces % sont également indiqués en % en poids. Spheroidal graphite cast iron has a carbon equivalent C E Q = C (%) + 1/3 If (%) + 1/3 P (%) less than or equal to 4.75%. These% are also indicated in% by weight.
Par ailleurs, la fonte à graphite sphéroïdal peut avoir un équivalent carbone CEQ = C (%)+1 /3 Si (%) + 1/3 P (%) inférieur ou égal à 4,7%, de préférence compris entre 4,3% inclus et 4,6% inclus et de préférence compris entre 4,45% inclus et 4,55% inclus. De préférence, l'équivalent carbone CEQ est égal à 4,5%. Furthermore, the spheroidal graphite cast iron may have a carbon equivalent C E Q = C (%) + 1/3 Si (%) + 1/3 P (%) less than or equal to 4.7%, preferably between 4.3% inclusive and 4.6% inclusive and preferably between 4.45% inclusive and 4.55% inclusive. Preferably, the carbon equivalent C E Q is equal to 4.5%.
La teneur en silicium (Si) est de préférence comprise entre 3,4% inclus et 3,6% inclus, et de préférence comprise entre 3,5% inclus et 3,6% inclus notamment dans le cas de l'utilisation du procédé DeLavaud comme ceci est le cas du présent mode de réalisation.  The silicon (Si) content is preferably between 3.4% inclusive and 3.6% inclusive, and preferably between 3.5% inclusive and 3.6% inclusive especially in the case of the use of the process DeLavaud as is the case of the present embodiment.
Sur la figure 2 est représenté le diagramme temps/température lors du traitement thermique de l'ébauche du corps de base 16 ou plus généralement d'une ébauche de l'objet en fonte fabriquée par l'installation 2 de la figure 1 selon le procédé de fabrication « DeLavaud ». Par la suite les termes « corps de base 16 » et « objet en fonte » seront utilisés de manière synonyme. FIG. 2 shows the time / temperature diagram during the heat treatment of the blank of the base body 16 or more generally of a blank of the cast iron object manufactured by the installation 2 of FIG. 1 according to the method Manufacturing "DeLavaud". Subsequently the terms "base body 16" and "cast iron object" will be used synonymously.
Pour mémoire, ce procédé de fabrication « De Lavaud » comprend une étape consistant à faire couler de la fonte liquide dans le moule 10 et à laisser solidifier la fonte liquide en obtenant l'ébauche de l'objet en fonte ; ensuite on fait subir un traitement thermique à l'ébauche de l'objet en fonte. Selon le procédé DeLavaud, on fait couler la fonte liquide dans le moule 10 dont la surface intérieure de forme 24 est dépourvue d'isolant thermique temporaire ou de matière réfractaire temporaire déposé sur la surface intérieure 24.  For the record, this manufacturing process "Lavaud" comprises a step of pouring molten iron in the mold 10 and let solidify the molten iron by obtaining the blank of the cast iron object; then heat treatment is carried out on the blank of the cast iron object. According to the DeLavaud process, the molten iron is poured into the mold 10 whose inner surface of form 24 is devoid of temporary thermal insulation or temporary refractory material deposited on the inner surface 24.
Après extraction du moule, l'ébauche du corps de base est à une température généralement comprise entre 900°C et 1000°C, et notamment égale à environ 950°C. A l'entrée du four de traitement thermique 40, l'ébauche du corps de base est à une température généralement comprise entre 550°C et 650°C, notamment à une température d'environ 600°C, formant la température de départ du traitement thermique dans le four.  After extraction of the mold, the blank of the base body is at a temperature generally between 900 ° C and 1000 ° C, and in particular equal to about 950 ° C. At the inlet of the heat treatment furnace 40, the blank of the base body is at a temperature generally of between 550 ° C. and 650 ° C., in particular at a temperature of approximately 600 ° C., forming the starting temperature of the heat treatment in the oven.
Sur la figure 2 on voit ensuite qu'en partant de cette température de départ, l'ébauche de l'objet en fonte est chauffée pendant une durée comprise entre 2 et 10 minutes lors d'une première étape de traitement thermique ED1 , jusqu'à atteindre une température de graphitisation supérieure à 800°C et en particulier supérieure à 900°C, mais inférieure à 1000°C. Cette première étape ED1 de montée en température permet de relaxer les contraintes internes présentes dans la fonte.  In FIG. 2, it can be seen that, starting from this initial temperature, the blank of the cast iron object is heated for a duration of between 2 and 10 minutes during a first heat treatment step ED1, until to achieve a graphitization temperature greater than 800 ° C and in particular greater than 900 ° C, but less than 1000 ° C. This first step ED1 of temperature rise relaxes the internal stresses present in the cast iron.
Ensuite, dans une deuxième étape de traitement thermique ED2, l'ébauche de l'objet en fonte est maintenue à la température de graphitisation qui dans le cas présent est égale à 950°C environ. La deuxième étape de traitement thermique ED2 a une durée comprise entre 5 minutes et 30 minutes, et a en l'occurrence une durée de 15 minutes. Pendant cette deuxième étape, la cémentite est dissoute et transformée en austénite et en graphite.  Then, in a second heat treatment step ED2, the blank of the cast iron object is maintained at the graphitization temperature which in this case is equal to about 950 ° C. The second ED2 heat treatment stage has a duration of between 5 minutes and 30 minutes, and in this case has a duration of 15 minutes. During this second stage, the cementite is dissolved and converted into austenite and graphite.
Ensuite, une troisième étape de traitement thermique ED3 est mise en œuvre. Then, a third heat treatment step ED3 is implemented.
Pendant cette étape, la température est baissée, en partant de la température de graphitisation, à une température de début de ferritisation comprise entre 880°C et 750°C, en l'occurrence égale à environ 800°C. L'abaissement de température pendant l'étapeDuring this step, the temperature is lowered, starting from the graphitization temperature, to a ferritization start temperature of between 880 ° C. and 750 ° C., in this case equal to approximately 800 ° C. The lowering of temperature during the stage
ED3 est effectué sur un laps de temps compris entre 4 et 7 minutes, de préférence inférieur ou égal à 6 minutes. ED3 is carried out over a period of between 4 and 7 minutes, preferably less than or equal to 6 minutes.
Puis, pendant une quatrième étape de traitement thermique ED4, qui est une étape de ferritisation, l'ébauche de l'objet en fonte est refroidie lentement, c'est-à-dire à une vitesse de refroidissement inférieure à 40°C/minute, de préférence comprise entre Then, during a fourth heat treatment step ED4, which is a ferritization step, the blank of the cast iron object is cooled slowly, that is to say at a cooling rate of less than 40 ° C / minute. , preferably between
20°C/minute et 5°C/minute, à l'intérieur d'une plage de températures comprises entre 700°C et 780°C. Pendant cette quatrième étape, l'austénite est transformée en ferrite et en graphite. 20 ° C / minute and 5 ° C / minute, within a range of temperatures between 700 ° C and 780 ° C. During this fourth step, the austenite is transformed into ferrite and graphite.
Ensuite, pendant une cinquième étape ED5, l'ébauche de l'objet en fonte est refroidie de la température de fin de ferritisation à une température inférieure à 100°C, et notamment à la température de l'air ambiant de 20°C.  Then, during a fifth step ED5, the blank of the cast iron object is cooled from the end ferritization temperature to a temperature below 100 ° C, and especially to the ambient air temperature of 20 ° C.
Ainsi, on obtient l'objet ou le corps de base 16.  Thus, we obtain the object or the basic body 16.
La fonte à graphite sphéroïdal ainsi obtenue a une résistance à la traction Rm supérieure à 470 MPa et de préférence une résistance à la traction Rm supérieure à 500 The spheroidal graphite cast iron thus obtained has a tensile strength Rm greater than 470 MPa and preferably a tensile strength Rm greater than 500
MPa et notamment supérieure à 530 MPa. MPa and in particular greater than 530 MPa.
Comme ceci est visible sur la figure 5, la fonte à graphite sphéroïdal ayant une teneur en silicium telle que définie ci-dessus et fabriquée par le procédé DeLavaud décrit ci-dessus respecte cette exigence.  As can be seen in FIG. 5, the spheroidal graphite cast iron having a silicon content as defined above and manufactured by the DeLavaud process described above meets this requirement.
Par ailleurs, la fonte à graphite sphéroïdal selon l'invention a un allongement à la rupture A supérieur ou égal à 7% et notamment supérieur ou égal à 8%, supérieur ou égal à 9% ou supérieur ou égal à 10%.  Furthermore, the spheroidal graphite cast iron according to the invention has an elongation at break of greater than or equal to 7% and in particular greater than or equal to 8%, greater than or equal to 9% or greater than or equal to 10%.
Par ailleurs, la fonte à graphite sphéroïdal de l'objet selon l'invention a une résilience E supérieure ou égale à 9,49 Joules à température ambiante (20°C). Ceci est obtenu entre autres par le fait que le taux de silicium ne dépasse pas 3,7%. La résilience Moreover, the spheroidal graphite cast iron of the object according to the invention has a resilience E greater than or equal to 9.49 Joules at ambient temperature (20 ° C.). This is achieved inter alia by the fact that the silicon content does not exceed 3.7%. Resilience
E est mesurée par le procédé de choc « mouton de Charpy ». Ainsi, les objets fabriqués respectent la norme américaine AWWAC151 . De préférence, la résilience E mesurée selon le procédé « Charpy »est supérieure ou égale à 10 Joules ou supérieure ou égale àE is measured by the shock method "Charpy sheep". Thus, the artifacts comply with the American standard AWWAC151. Preferably, the resilience E measured according to the "Charpy" method is greater than or equal to 10 Joules or greater than or equal to
1 1 Joules. 1 1 Joules.
Ceci est montré sur la figure 6 qui indique que pour des teneurs en silicium entre 3,3% et 3,7%, la résilience E est située au-delà ou est égale à 9,49 Joules pour des tuyaux selon l'invention fabriqués suivant le procédé de centrifugation DeLavaud suivi du traitement thermique décrit ci-dessus.  This is shown in FIG. 6 which indicates that for silicon contents between 3.3% and 3.7%, the resilience E is located above or equal to 9.49 Joules for pipes according to the invention manufactured following the DeLavaud centrifugation process followed by the heat treatment described above.
En outre, la fonte à graphite sphéroïdal de l'objet selon l'invention a une dureté Brinell HB inférieure ou égale à 230 HB.  In addition, the spheroidal graphite cast iron of the object according to the invention has a Brinell HB hardness of less than or equal to 230 HB.
En se référant à nouveau à la figure 1 , l'élément de tuyauterie 15 ou le corps de base 16 a un diamètre nominal DN et une épaisseur de paroi e. Le diamètre nominal DN est par exemple inférieur ou égal à 600 mm ou inférieur ou égal à 1000 mm ou inférieur ou égal à 1600 mm.  Referring again to FIG. 1, the pipe member 15 or the base body 16 has a nominal diameter DN and a wall thickness e. The nominal diameter DN is for example less than or equal to 600 mm or less than or equal to 1000 mm or less than or equal to 1600 mm.
Des essais de pression réalisés sur des tuyaux DN400 montrent qu'à épaisseur identique, les tuyaux selon l'invention ont une résistance à la pression de rupture supérieure de 20% à 30% par rapport à des tuyaux en fonte à graphite sphéroïdal présentant une teneur en silicium inférieure à 2.9%. De même, pour une pression de rupture identique et dans le cas d'un tuyau DN400, le tuyau obtenu avec l'installation de la figure 1 et ayant subi le traitement thermique tel que décrit ci-dessus en référence à la Fig. 2 a une épaisseur de 5.3 mm environ, alors qu'un tuyau obtenu avec le procédé DeLavaud classique et dont la fonte présente une teneur en Silicium inférieure à 2.9% a une épaisseur supérieure à 6.5 mm. Pressure tests carried out on DN400 pipes show that at identical thickness, the pipes according to the invention have a tensile strength greater than 20% to 30% with respect to spheroidal graphite cast iron pipes having a in silicon less than 2.9%. Similarly, for the same breaking pressure and in the case of a DN400 pipe, the pipe obtained with the installation of Figure 1 and having undergone the heat treatment as described above with reference to FIG. 2 has a thickness of about 5.3 mm, whereas a pipe obtained with the conventional DeLavaud process and whose cast iron has a silicon content of less than 2.9% has a thickness greater than 6.5 mm.
Sur la figure 3 est représenté un second mode de réalisation d'une installation 2 de fabrication selon l'invention.  FIG. 3 shows a second embodiment of a manufacturing installation 2 according to the invention.
L'installation 2 et le procédé de fabrication de l'élément de tuyauterie selon ce second mode de réalisation diffèrent de l'installation et du procédé décrits ci-dessus uniquement par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références.  The plant 2 and the method of manufacturing the pipe element according to this second embodiment differ from the installation and method described above solely by the following. Similar elements bear the same references.
L'installation 2 comprend un dispositif (non-représenté) d'application d'un matériau réfractaire. Ce dispositif est adapté pour déposer une couche d'un matériau réfractaire temporaire 50 sur la surface intérieure 24 du moule 10.  The installation 2 comprises a device (not shown) for applying a refractory material. This device is adapted to deposit a layer of a temporary refractory material 50 on the inner surface 24 of the mold 10.
Le matériau réfractaire temporaire 50 est connu en soi et est par exemple un mélange d'eau, de bentonite et de produit réfractaire à base de silice. La couche de matériau réfractaire temporaire 50 réduit la vitesse de refroidissement de la fonte coulée dans le moule 10. Alternativement, le matériau réfractaire temporaire 50 est remplacé par un matériau d'isolant thermique temporaire.  The temporary refractory material 50 is known per se and is for example a mixture of water, bentonite and refractory product based on silica. The temporary refractory material layer 50 reduces the cooling rate of the cast iron in the mold 10. Alternatively, the temporary refractory material 50 is replaced by a temporary thermal insulating material.
Le procédé de fabrication utilisant l'installation 2 est un procédé de fabrication du type « Wetspray ». Ce procédé est le suivant.  The manufacturing process using the installation 2 is a manufacturing process of the "Wetspray" type. This process is as follows.
Avant de faire couler la fonte liquide dans le moule 10, le matériau réfractaire temporaire 50 est disposé sur la surface intérieure 24 et forme une couche de matériau réfractaire temporaire.  Before pouring the molten iron into the mold 10, the temporary refractory material 50 is disposed on the inner surface 24 and forms a layer of temporary refractory material.
L'étape suivante consiste à faire couler la fonte liquide sur la couche de matériau réfractaire temporaire  The next step is to cast the molten iron on the layer of temporary refractory material
Grâce à la couche de matériau réfractaire 50, l'ébauche du corps de base 16 ou l'ébauche de l'objet en fonte ne contient pas ou très peu de cémentite. La fonte à graphite sphéroïdal présente une matrice essentiellement ferritique avec une teneur en perlite faible, notamment inférieure ou égale à 10%, étant donné que la teneur en Si est supérieure à 3,2%.  Thanks to the layer of refractory material 50, the blank of the base body 16 or the blank of the cast iron object contains no or very little cementite. The spheroidal graphite cast iron has an essentially ferritic matrix with a low perlite content, especially less than or equal to 10%, since the Si content is greater than 3.2%.
Sur la figure 4 est représenté le diagramme température/temps lors du traitement thermique de l'ébauche du corps de base 16 ou plus généralement d'une ébauche de l'objet en fonte fabriquée selon le procédé « Wetspray » par l'installation 2 selon le second mode de réalisation montré sur la figure 3.  FIG. 4 shows the temperature / time diagram during the heat treatment of the blank of the base body 16 or more generally of a blank of the cast iron object manufactured according to the "Wetspray" method by the installation 2 according to the second embodiment shown in Figure 3.
Après extraction du moule 10, l'ébauche du corps de base 16 ou de l'objet en fonte subit un traitement thermique, A cet effet, l'ébauche du corps de base ou de l'objet est introduite dans un four à une température d'entrée supérieure à 800°C et, dans une première étape de traitement thermique EW1 , est refroidie à une vitesse de refroidissement inférieure à 40°C/minute jusqu'à une température de fin de ferritisation inférieure à 740°C et de préférence comprise entre 700°C et 740°C. Cette première étape EW1 est une étape de ferritisation durant laquelle l'austénite est transformée en ferrite et en graphite. After extraction of the mold 10, the blank of the base body 16 or of the cast iron object undergoes a heat treatment, for this purpose, the blank of the basic body or the object is introduced into an oven at an inlet temperature above 800 ° C and, in a first heat treatment step EW1, is cooled at a cooling rate of less than 40 ° C / minute to a termination temperature of ferritization less than 740 ° C and preferably between 700 ° C and 740 ° C. This first step EW1 is a ferritization step during which the austenite is converted into ferrite and graphite.
Ensuite, lors d'une deuxième étape de traitement thermique EW2, l'ébauche du corps de base ou de l'objet en fonte est refroidie de la température de fin de ferritisation jusqu'à une température inférieure à 100°C, et de préférence comprise entre 20°C et 100°C exclue. Ce refroidissement a lieu à l'air, c'est-à-dire à une vitesse comprise entre 30°C/min et 70°C/min et de préférence comprise entre 40°C/min et 60°C/min et notamment à environ 50°C/min. La température de l'air pendant ce refroidissement est comprise entre 10°C et 40°C.  Then, during a second heat treatment step EW2, the blank of the base body or of the cast iron object is cooled from the end ferritization temperature to a temperature below 100 ° C., and preferably between 20 ° C and 100 ° C excluded. This cooling takes place in air, that is to say at a speed of between 30 ° C./min and 70 ° C./min, and preferably between 40 ° C./min and 60 ° C./min, and in particular at about 50 ° C / min. The temperature of the air during this cooling is between 10 ° C and 40 ° C.
Ensuite, dans une troisième étape de traitement thermique EW3, l'ébauche du corps de base ou de l'objet en fonte subit un traitement thermique de relaxation destiné à relaxer les contraintes internes présentes initialement dans la fonte. Celui-ci consiste tout d'abord à chauffer l'ébauche du corps de base 16 ou de l'objet en fonte depuis la température précitée située entre 20°C et 100°C à une température de relaxation comprise entre 600°C et 700°C, puis de maintenir l'ébauche du corps de base ou de l'objet en fonte à cette température de relaxation pendant une durée comprise entre 10 minutes et 30 minutes.  Then, in a third heat treatment step EW3, the blank of the base body or cast iron object undergoes a relaxation heat treatment intended to relax the internal stresses initially present in the cast iron. This consists first of all in heating the blank of the base body 16 or of the cast iron object from the above-mentioned temperature situated between 20 ° C. and 100 ° C. at a relaxation temperature of between 600 ° C. and 700 ° C. ° C, then maintain the blank of the base body or cast iron object at this relaxation temperature for a period of between 10 minutes and 30 minutes.
Ensuite, dans une quatrième étape EW4, l'ébauche du corps de base 16 ou de l'objet en fonte est refroidie jusqu'à température ambiante (20°C).  Then, in a fourth step EW4, the blank of the base body 16 or cast iron object is cooled to room temperature (20 ° C).
Le diamètre nominal DN est par exemple supérieur à 600mm.  The nominal diameter DN is for example greater than 600 mm.
Des essais réalisés montrent que, pour une pression de rupture identique et dans la cas par exemple d'un tuyau DN800, le tuyau obtenu avec l'installation de la figure 3 et qui a subi le traitement thermique décrit ci-dessus en référence à la Fig. 4 a une épaisseur de 7,7 mm environ, alors qu'un tuyau obtenu avec le procédé Wetspray classique et dont la fonte présente une teneur en Silicium inférieure à 2.9% a une épaisseur supérieure ou égale à 9.4 mm.  Tests carried out show that, for an identical rupture pressure and in the case for example of a DN800 pipe, the pipe obtained with the installation of FIG. 3 and which has undergone the heat treatment described above with reference to FIG. Fig. 4 has a thickness of about 7.7 mm, whereas a pipe obtained with the conventional Wetspray process and whose cast iron has a silicon content of less than 2.9% has a thickness greater than or equal to 9.4 mm.
Sur la figure 5 on voit que les objets en fonte à graphite sphéroïdal fabriqués selon le procédé Wetspray et comprenant entre 3,3% et 3,5% de silicium ont une résistance à la traction supérieure à 530 MPa.  In Figure 5 we see that spheroidal graphite iron objects manufactured by the Wetspray process and comprising between 3.3% and 3.5% silicon have a tensile strength greater than 530 MPa.
La figure 6 montre la résilience E selon le test d'impact « mouton de Charpy » et démontre que les objets dont la fonte à graphite sphéroïdal contient entre 3,3% et 3,5% de silicium et fabriqués selon le procédé Wetspray suivi d'un traitement thermique (« WS Traité ») tel que décrit ci-dessus, ont une résilience bien au-delà de 10 Joules, contrairement à la fonte à graphite sphéroïdal obtenue par le procédé Wetspray sans traitement thermique ultérieur (« WS brut » sur la figure 6) pour laquelle une résilience supérieure à 9,49 Joules n'est obtenue que pour des teneurs en silicium inférieures à 3%. Figure 6 shows the resilience E according to the "Charpy Sheep" impact test and shows that objects with spheroidal graphite cast iron contain between 3.3% and 3.5% of silicon and manufactured using the Wetspray process followed by a heat treatment ("WS Treaty ") as described above, have a resilience well beyond 10 Joules, unlike the spheroidal graphite cast iron obtained by the Wetspray process without subsequent heat treatment (" raw WS "in Figure 6) for which a Resiliency greater than 9.49 Joules is obtained only for silicon contents of less than 3%.
De même, la figure 7 montre que les objets obtenus par le procédé Wetspray suivi du traitement thermique (« WS Traité ») selon l'invention et ayant une teneur en silicium comprise entre 3,4 et 3,5% ont un allongement A supérieur à 15% et notamment compris entre 18% et 22% environ.  Similarly, FIG. 7 shows that the objects obtained by the Wetspray process followed by the heat treatment ("WS treated") according to the invention and having a silicon content of between 3.4 and 3.5% have a higher elongation A 15% and in particular between 18% and 22% approximately.
L'élément de tuyauterie fabriqué par les procédés ci-dessus peut être un élément tubulaire autre qu'un tuyau à emboîtement, par exemple un raccord tubulaire cylindrique.  The piping element manufactured by the above methods may be a tubular element other than a socket pipe, for example a cylindrical tubular connector.
La composition de la fonte à graphite sphéroïdal selon l'invention peut être également utilisée pour la fabrication d'un élément de voirie en fonte tel qu'un regard de chaussée ou un dispositif d'évacuation d'eaux pluviales, ou encore pour la fabrication de raccords de fonderie. Dans ce cas, le procédé de fabrication de tels objets consiste à couler la fonte liquide dans un moule et à l'inoculer simultanément. Puis, après extraction du moule et refroidissement jusqu'à une température inférieure à 100°C, l'ébauche de l'objet en fonte est soumise à un traitement thermique de relaxation. Celui-ci consiste tout d'abord à chauffer l'ébauche de l'objet à une température de relaxation supérieure à 400°C et de préférence comprise entre 600°C et 700°C. Ensuite, l'ébauche de l'objet en fonte est maintenue à cette température de relaxation pendant une durée comprise entre 10 minutes et 30 minutes environ. Pour finir, l'ébauche de l'objet est refroidie jusqu'à la température ambiante. La fonte obtenue à l'issue de ce traitement thermique permet de réduire le poids de l'élément de voirie ou du raccord de fonderie par rapport aux éléments connus tout en conservant une résistance mécanique donnée, ou bien, à poids identique, permet d'augmenter les performances mécaniques de l'élément de voirie ou du raccord de fonderie.  The composition of the spheroidal graphite cast iron according to the invention can also be used for the manufacture of a cast-iron road element such as a manhole or a rainwater drainage device, or for manufacturing foundry fittings. In this case, the method of manufacturing such objects is to cast the liquid iron in a mold and to inoculate simultaneously. Then, after extraction of the mold and cooling to a temperature below 100 ° C, the blank of the cast iron object is subjected to a relaxation heat treatment. This first consists in heating the blank of the object at a relaxation temperature greater than 400 ° C. and preferably between 600 ° C. and 700 ° C. Then, the blank of the cast iron object is maintained at this relaxation temperature for a period of between 10 minutes and about 30 minutes. Finally, the blank of the object is cooled to room temperature. The cast iron obtained at the end of this heat treatment makes it possible to reduce the weight of the road element or foundry connection relative to the known elements while maintaining a given mechanical strength, or else, at the same weight, makes it possible to increase the mechanical performance of the road element or foundry fitting.
D'une manière générale, la résilience de la fonte, à température ambiante (20°C) est supérieure ou égale à 10J ou supérieure ou égale à 1 1 J. La résilience est notamment mesurée par l'essai de choc « mouton de Charpy ».  In general, the resilience of the cast iron at room temperature (20 ° C) is greater than or equal to 10J or greater than or equal to 1 1 J. Resilience is measured in particular by the Charpy Sheep impact test. ".
L'objet en fonte à graphite sphéroïdal selon l'invention permet donc l'obtention d'éléments de tuyauterie ou d'éléments de voirie ayant des épaisseurs de paroi faibles pour une résistance mécanique donnée ou des performances mécaniques améliorées à épaisseurs de paroi semblables. La fabrication et l'utilisation, notamment le transport et la manipulation, sont donc économiques.  The spheroidal graphite cast iron object according to the invention therefore makes it possible to obtain pipe elements or road elements with small wall thicknesses for a given mechanical strength or improved mechanical performance at similar wall thicknesses. Manufacturing and use, including transportation and handling, are therefore economical.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Objet (16) en fonte à graphite sphéroïdal fabriqué dans un moule (10), la fonte à graphite sphéroïdal comprenant, en % en poids, les éléments suivants : 1. - Object (16) spheroidal graphite cast iron manufactured in a mold (10), the spheroidal graphite cast iron comprising, in% by weight, the following elements:
- Carbone (C) inférieur ou égal à 3,65%, - Carbon (C) less than or equal to 3.65%,
- Silicium (Si) entre 3,3% et 3,7%,  - Silicon (Si) between 3.3% and 3.7%,
Optionnellement :  Optionally:
- Phosphore (P) < 0,1 %, et/ou  - Phosphorus (P) <0.1%, and / or
- Manganèse (Mn) < 0,6%, et/ou  - Manganese (Mn) <0.6%, and / or
- Chrome (Cr) < 0,2%, et/ou  - Chromium (Cr) <0.2%, and / or
- Titane (Ti) <0,15 %, et/ou  Titanium (Ti) <0.15%, and / or
- Soufre (S) < 0,05%, et/ou  - Sulfur (S) <0.05%, and / or
- Magnésium (Mg) entre 0,005% inclus et 0,07% inclus, et/ou  - Magnesium (Mg) between 0.005% inclusive and 0.07% inclusive, and / or
- Cuivre (Cu) < 0,3%, et/ou  - Copper (Cu) <0.3%, and / or
- Nickel (Ni) < 0,4%, et/ou  - nickel (Ni) <0.4%, and / or
- Molybdène (Mo) < 0,02%, et/ou  - Molybdenum (Mo) <0.02%, and / or
- Aluminium (Al) < 0,02%, et/ou  - Aluminum (Al) <0.02%, and / or
- Vanadium (V) < 0,04%,  - Vanadium (V) <0.04%,
le reste étant du Fer (Fe), et des éléments résiduels inévitables à des teneurs inférieures à 0,01 %, dans lequel  the remainder being iron (Fe), and residual elements unavoidable at contents less than 0.01%, in which
la fonte à graphite sphéroïdal a un équivalent carbone CEQ = C (%) + 1/3 Si (%) +spheroidal graphite cast iron has a carbon equivalent C E Q = C (%) + 1/3 If (%) +
1/3 P (%) inférieur ou égal à 4,75% et dans lequel 1/3 P (%) less than or equal to 4.75% and in which
la fonte à graphite sphéroïdal a une résilience (E) supérieure ou égale à 9,49 J. the spheroidal graphite cast iron has a resilience (E) greater than or equal to 9.49 J.
2. Objet selon la revendication 1 , dans lequel la fonte à graphite sphéroïdal a une résilience (E), notamment mesurée selon l'essai de choc « Charpy », supérieure ou égale à 10 Joules ou supérieure ou égale à 1 1 Joules à 20°C. 2. Object according to claim 1, wherein the spheroidal graphite cast iron has a resilience (E), in particular measured according to the "Charpy" impact test, greater than or equal to 10 Joules or greater than or equal to 1 Joules to 20 ° C.
3. Objet selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la teneur en Silicium (Si) de la fonte à graphite sphéroïdal est comprise entre 3,4% et 3,6%.  3. Object according to claim 1 or 2, wherein the silicon content (Si) of the spheroidal graphite cast iron is between 3.4% and 3.6%.
4. Objet selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la teneur en Silicium (Si) de la fonte à graphite sphéroïdal est comprise entre 3,3% et 3,7 %, de préférence entre 3,5% et 3,6%, et notamment dans lequel l'objet est obtenu par un procédé de fabrication dans lequel une surface de forme (24) est dépourvue d'isolant thermique temporaire ou de matériau réfractaire temporaire (50) lorsqu'on fait couler la fonte liquide dans le moule (10).  4. Object according to any one of the preceding claims, wherein the silicon content (Si) of the spheroidal graphite cast iron is between 3.3% and 3.7%, preferably between 3.5% and 3, 6%, and in particular in which the object is obtained by a manufacturing method in which a shaped surface (24) is devoid of temporary thermal insulator or temporary refractory material (50) when casting the liquid iron in the mold (10).
5. Objet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la teneur en Silicium (Si) de la fonte à graphite sphéroïdal est comprise entre 3,3% et 3,5%, de préférence entre 3,4% et 3,5%, et notamment dans lequel l'objet est obtenu par un procédé de fabrication dans lequel on dépose un matériau réfractaire temporaire (50) ou un isolant thermique temporaire sur une surface de forme (24) avant l'étape de faire couler la fonte liquide dans le moule (10). 5. Object according to any one of claims 1 to 3, wherein the silicon content (Si) of the spheroidal graphite cast iron is between 3.3% and 3.5%, preferably between 3.4% and 3.5%, and in particular in which the object is obtained by a manufacturing method in which a temporary refractory material (50) or a temporary thermal insulator is deposited on a shaped surface (24) before the step of pouring the molten iron into the mold (10).
6. Objet selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'équivalent carbone CEQ = C (%) + 1 /3 Si (%) + 1 /3 P (%) de la fonte à graphite sphéroïdal est compris entre 4,3% inclus et 4,6% inclus ou entre 4,4% inclus et 4,6% inclus, et est de préférence compris entre 4,45% inclus et 4,55% inclus et est notamment égal à 4,5%. 6. Object according to any one of claims 1 to 5, wherein the carbon equivalent C EQ = C (%) + 1/3 Si (%) + 1/3 P (%) of the spheroidal graphite cast iron is between 4.3% inclusive and 4.6% included or between 4.4% inclusive and 4.6% inclusive, and is preferably between 4.45% inclusive and 4.55% inclusive and is in particular equal to 4 , 5%.
7. Objet selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fonte à graphite sphéroïdal a une résistance à la traction Rm supérieure à 470MPa, de préférence supérieure à 500MPa et notamment supérieure à 530MPa.  7. Object according to any one of the preceding claims, wherein the spheroidal graphite cast iron has a tensile strength Rm greater than 470MPa, preferably greater than 500MPa and in particular greater than 530MPa.
8. Objet selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fonte à graphite sphéroïdal a un allongement à la rupture A supérieur ou égal à 7% et notamment supérieur ou égal à 10%.  8. Object according to any one of the preceding claims, wherein the spheroidal graphite cast iron has an elongation at break A greater than or equal to 7% and in particular greater than or equal to 10%.
9. Objet selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fonte à graphite sphéroïdal a une dureté Brinell HB inférieure ou égale à 250HB, et notamment inférieure ou égale à 230HB.  9. Object according to any one of the preceding claims, wherein the spheroidal graphite cast iron has a Brinell hardness HB less than or equal to 250HB, and in particular less than or equal to 230HB.
10. Elément de tuyauterie, tel qu'un tuyau ou un raccord, ou élément de voirie, tel qu'un regard de chaussée ou dispositif d'évacuation d'eau pluviales, comprenant un corps de base (16), caractérisé en ce que le corps de base est un objet selon l'une quelconque des revendications précédentes.  10. A pipe element, such as a pipe or fitting, or a road element, such as a manhole or a rainwater drain, comprising a base body (16), characterized in that the basic body is an object according to any one of the preceding claims.
1 1 . Procédé de fabrication d'un objet selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 ou d'un élément de tuyauterie ou d'un élément de voirie selon la revendication 10, comprenant les étapes successives suivantes :  1 1. A method of manufacturing an article according to any one of claims 1 to 9 or a piping element or a road element according to claim 10, comprising the following successive steps:
a) on fait couler de la fonte liquide dans un moule (10) ayant une surface de forme (24),  a) pouring liquid iron into a mold (10) having a shaped surface (24),
b) on laisse solidifier la fonte liquide en obtenant une ébauche de l'objet, c) on fait subir un traitement thermique à l'ébauche de l'objet, notamment un traitement de relaxation en obtenant l'objet en fonte (16).  b) the molten iron is allowed to solidify by obtaining a blank of the object; and c) the object blank is subjected to a heat treatment, in particular a relaxation treatment by obtaining the cast iron object (16).
12. Procédé de fabrication selon la revendication 1 1 , dans lequel, avant l'étape de faire couler la fonte liquide dans un moule, on met en œuvre :  12. Manufacturing process according to claim 1 1, wherein, before the step of pouring the molten iron in a mold, is implemented:
une étape d'établissement de la teneur en Silicium de la fonte, en particulier par l'ajout en four de fusion ou en poche de matériaux contenant du silicium, la teneur en silicium ajoutée durant cette étape correspondant à la teneur en Silicium finale de la fonte à graphite sphéroïdal de l'objet moins la teneur en Silicium apportée éventuellement par des traitements de sphéroïdisation et d'inoculation. a step of establishing the silicon content of the cast iron, in particular by adding into the melting furnace or in a ladle silicon-containing materials, the silicon content added during this step corresponding to the final silicon content of the Spheroidal graphite cast iron of the object minus the silicon content eventually provided by spheroidization and inoculation treatments.
13. Procédé de fabrication selon la revendication 1 1 ou 12, dans lequel la surface de forme (24) est dépourvue d'isolant thermique temporaire ou de matériau réfractaire temporaire (50) lorsqu'on fait couler la fonte liquide dans le moule (10), et dans lequel le traitement thermique comprend : The manufacturing method according to claim 11 or 12, wherein the shaped surface (24) is free from temporary thermal insulator or temporary refractory material (50) when casting the molten iron into the mold (10). ), and wherein the heat treatment comprises:
-une première étape (ED1 ) de chauffage de l'ébauche de l'objet pendant une durée comprise entre 2 et 10 minutes jusqu'à atteindre une température de graphitisation supérieure à 800°C, et en particulier supérieure à 900°C mais inférieure à 1000°C, cette première étape relaxant les contraintes internes présentes initialement dans la fonte, a first step (ED1) for heating the blank of the object for a time of between 2 and 10 minutes until a graphitization temperature of greater than 800 ° C. is reached, and in particular greater than 900 ° C., but lower at 1000 ° C, this first step relaxing the internal stresses initially present in the cast,
- une deuxième étape (ED2) de graphitisation durant laquelle l'ébauche de l'objet en fonte est maintenue à la température de graphitisation pendant une durée comprise entre 5 et 30 minutes, notamment entre 5 et 18 minutes, et de préférence 15 minutes,a second graphitization step (ED2) during which the blank of the cast iron object is maintained at the graphitization temperature for a period of between 5 and 30 minutes, in particular between 5 and 18 minutes, and preferably 15 minutes,
- une troisième étape (ED3) de refroidissement jusqu'à une température comprise entre 880°C et 750°C, de préférence jusqu'à 800°C, d'une durée inférieure à 7 minutes, eta third cooling step (ED3) up to a temperature of between 880 ° C. and 750 ° C., preferably up to 800 ° C., of less than 7 minutes, and
- une quatrième étape (ED4) de ferritisation durant laquelle l'ébauche de l'objet en fonte est refroidie lentement, à une vitesse inférieure à 40°C/minute, à l'intérieur d'une plage de températures comprises entre 700°C et 780°C. a fourth ferritization step (ED4) during which the blank of the cast iron object is cooled slowly, at a rate of less than 40 ° C./minute, within a temperature range of between 700 ° C. and 780 ° C.
14. Procédé de fabrication selon la revendication 1 1 ou 12, dans lequel le traitement thermique comprend :  The manufacturing method according to claim 11 or 12, wherein the heat treatment comprises:
- une étape (EW2) de refroidissement à l'air jusqu'à une température inférieure à 100°C, et  an air cooling step (EW2) up to a temperature of less than 100 ° C, and
- une étape (EW3) de relaxation consistant à chauffer l'ébauche de l'objet en fonte à une température de relaxation comprise entre 600°C et 700°C, puis de maintenir l'ébauche de l'objet en fonte à cette température de relaxation pendant une durée comprise entre 10 minutes et 30 minutes.  a relaxation step (EW3) consisting of heating the blank of the cast iron object at a relaxation temperature of between 600 ° C. and 700 ° C. and then keeping the blank of the cast iron object at this temperature relaxation for a period of between 10 minutes and 30 minutes.
15. Procédé de fabrication selon la revendication 14, dans lequel on dépose un matériau réfractaire temporaire (50) ou un isolant thermique temporaire sur la surface de forme (24) avant l'étape de faire couler la fonte liquide dans le moule (10), et dans lequel le traitement thermique comprend en plus:  The manufacturing method according to claim 14, wherein a temporary refractory material (50) or a temporary thermal insulator is deposited on the shaped surface (24) prior to the step of pouring the molten iron into the mold (10). , and wherein the heat treatment further comprises:
- une première étape (EW1 ) de ferritisation consistant à refroidir l'ébauche de l'objet lentement, à une vitesse de refroidissement inférieure à 40°C/minute, d'une température d'entrée dans un four, supérieure ou égale à 800°C jusqu'à une température de fin de ferritisation inférieure à 740°C,  a first ferritization step (EW1) of cooling the blank of the object slowly, at a cooling rate of less than 40 ° C / minute, of an inlet temperature in an oven, greater than or equal to 800 ° C up to a ferritisation end temperature below 740 ° C,
l'étape (EW2) de refroidissement à l'air étant une deuxième étape et l'étape de relaxation étant une troisième étape (EW3).  the step (EW2) of air cooling being a second step and the relaxation step being a third step (EW3).
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