WO2024068775A1 - Dispositif de traitement d'un metal en fusion a poche rotative - Google Patents

Dispositif de traitement d'un metal en fusion a poche rotative Download PDF

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WO2024068775A1
WO2024068775A1 PCT/EP2023/076779 EP2023076779W WO2024068775A1 WO 2024068775 A1 WO2024068775 A1 WO 2024068775A1 EP 2023076779 W EP2023076779 W EP 2023076779W WO 2024068775 A1 WO2024068775 A1 WO 2024068775A1
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pocket
molten metal
blade
rotating
rotation
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PCT/EP2023/076779
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Inventor
Emmanuel Berthelet
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Fonderie Mécanique Générale Castelbriantaise
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D41/12—Travelling ladles or similar containers; Cars for ladles
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    • B22D41/12—Travelling ladles or similar containers; Cars for ladles
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/02—Dephosphorising or desulfurising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0075—Treating in a ladle furnace, e.g. up-/reheating of molten steel within the ladle

Definitions

  • the field of the invention is that of the treatment of molten metal, in particular cast iron or any other alloy such as ferrous alloys, copper alloys, light alloys or others.
  • the invention relates more particularly to the devices used to ensure, at least partially, the treatment of such materials, more particularly the bags used for this purpose.
  • the different treatments require the injection of at least one reagent into the molten metal contained in the pockets.
  • the bags are static so that the reagent is supposed to mix with the molten metal on its own or during transfer. This may mean that the reagent is not perfectly mixed with the molten metal or that it may be necessary to leave the reagent in contact with the molten metal for a long time to ensure sufficient mixing.
  • the invention aims in particular to provide an effective solution to at least some of these different problems.
  • an objective of the invention is to provide a technique for treating molten metal which makes it possible to improve the productivity of the treatment(s) carried out.
  • the invention aims, according to at least one embodiment, to provide such a technique which makes it possible to improve the mixing of a reagent with a molten metal.
  • Another objective of the invention is, according to at least one embodiment, to provide such a technique which helps to increase the processing volume of the molten metal.
  • Another objective of the invention is, according to at least one embodiment, to provide such a technique which helps to increase the productivity of a furnace used to produce molten metal.
  • Another objective of the invention is, according to at least one embodiment, to provide such a technique which is versatile, particularly in that it allows the same equipment to be used to carry out different treatments.
  • Another objective of the invention is, according to at least one embodiment, to provide such a technique which helps to reduce the cost of processing a molten metal.
  • Another objective of the invention is, according to at least one embodiment, to provide such a technique which is simple in design and/or reliable and/or inexpensive.
  • the invention proposes a device for treating a molten metal, said device comprising a pocket defining an interior volume intended to contain said molten metal.
  • such a device comprises means for rotating said pocket along at least a first axis of rotation.
  • This implementation ensures rapid and efficient mixing of the reagent(s) with the molten metal contained in the pocket, which contributes to:
  • said pocket comprises a peripheral internal wall having surface irregularities.
  • said surface irregularities are constituted by the raw appearance of demoulding of said pocket.
  • the pocket is made by molding the refractory material, its interior surface is not smooth but has roughness which improves cleaning in the pocket.
  • said irregularities are constituted by at least one element forming a projection in the direction of said interior volume.
  • said irregularities are constituted by surface undulations projecting in the direction of said interior volume.
  • said pocket comprising at least one blade forming a projection inside said interior volume.
  • said pocket comprises a peripheral internal wall, at least one side blade extending from said peripheral wall towards the center of said pocket.
  • This implementation ensures rapid and effective mixing of the reagent(s) with the molten metal contained in the pocket in a simple and economical manner.
  • At least two side blades extend facing each other from said peripheral internal wall towards the center of said pocket.
  • This implementation makes it possible to further improve the mixing of the reagent(s) with the molten metal contained in the pocket.
  • said pocket comprises an internal bottom wall, at least one bottom blade extending from said internal bottom wall towards the center of said pocket.
  • This implementation ensures rapid and effective mixing of the reagent(s) with the molten metal contained in the pocket in a simple and economical manner, and in particular avoids stagnation of the reagents in the bottom of the pocket. .
  • At least two bottom blades extend facing each other from said internal bottom wall towards the center of said pocket.
  • said at least one side blade and said at least one bottom blade extend in sequential planes parallel to the axis of said pocket.
  • said at least one side blade extends beyond said at least one bottom blade.
  • a space is provided between the bottom blades and the side blades, the side blades extending above the bottom blades when the pocket is positioned in such a way that its longitudinal axis extends vertically.
  • This implementation makes it possible to improve mixing in the ladle by generating currents promoting mixing.
  • said bottom and side blades form a U comprising a base extending from the bottom of said pocket and two wings extending along the axis of said pocket along said internal side wall.
  • This implementation also makes it possible to improve mixing in the pocket by generating currents promoting mixing.
  • said rotation drive means comprise a rotating table comprising a rotating plate with which said pocket is linked in rotation.
  • This implementation makes it possible to simply and robustly impart a rotational movement, linear or reciprocating, to the bag to guarantee effective mixing.
  • said rotating plate and said pocket comprise male/female elements capable of cooperating to connect said plate and said pocket in rotation.
  • This implementation can make it possible to ensure a simple and robust rotational connection.
  • the axes of the male/female elements are substantially parallel to the longitudinal axis of the pocket, this rotational connection can be easily ensured without the bottom of the pocket resting on the rotating plate.
  • a device comprises means for supporting said pocket, said support means taking up the weight of said pocket in such a way that it is not supported by said plate.
  • This implementation makes it possible to relieve the rotating plate and consequently to undersize the training means implemented to give the plate a movement. This makes it possible to reduce the cost of the drive means (motor and transmission) and reduce their size.
  • said support means comprise a gantry comprising at least two legs capable of resting on the ground connected by at least one crosspiece, said pocket being connected to said crosspiece by a fixed pivot connection.
  • a device comprises a spreader, said pocket being connected to said spreader by a pivot connection along a second axis of rotation essentially perpendicular to said first axis of rotation.
  • This implementation can make it possible to overturn the bag to pour out its contents.
  • said lifting beam is secured to said gantry in a reversible manner.
  • the invention also covers a process for treating a molten metal inside a pocket of a device according to any of the above variants, said process comprising:
  • At least one treatment step comprising the injection of at least one treatment reagent into said pocket
  • such a method comprises several successive processing stages.
  • the said treatment(s) belong to the group comprising:
  • FIG.l illustrates a perspective view of a processing device according to the invention
  • FIG.2 illustrates a top view of a pocket of the device of [Fig.l];
  • FIG.3 illustrates a sectional view along the axis A-A of [Fig.2];
  • FIG.4 illustrates a sectional view along the axis B-B of [Fig.2];
  • FIG.5 illustrates a longitudinal sectional view of a variant of a pocket of a device according to the invention
  • FIG.6 illustrates the diagram of a process according to the invention.
  • Such a device comprises a pocket 1.
  • a pocket 1 sometimes bears the following names in the field of metallurgy depending on the context in which it is used:
  • pocket which can indifferently ensure at least the functions of three types of pockets mentioned above.
  • this pocket 1 is in the form of a cylinder provided with a peripheral wall 10 and a bottom 11.
  • the pocket 1 is opened at the end opposite the bottom 11 by a upper opening 12.
  • This upper opening 12 has a pouring spout 13. It can be closed by means of a removable cover 2.
  • the pocket 1 comprises a peripheral internal wall 100 and an internal bottom wall 110 which delimit an interior volume 14 capable of containing molten metal.
  • the molten metal can for example be cast iron, a iron alloy, a light alloy, a copper alloy or any other alloy or metal.
  • At least one blade 15, 16 projects inside the interior volume 14.
  • At least one side blade 15 extends from the peripheral internal wall 100 towards the center of the pocket 1, i.e. towards its longitudinal axis A or its interior volume 14.
  • the pocket 1 comprises two peripheral blades 15. These two blades 15 extend facing each other from the peripheral internal wall 100 towards the center of the pocket 1. More than two peripheral blades 15 could be implemented. Where applicable, they preferably extend two by two facing each other.
  • the pocket 1 also comprises at least one bottom blade 16 extending from the internal bottom wall 110 towards the center of the pocket 1, ie towards its volume interior 14.
  • the pocket 1 comprises two bottom blades 16 extending facing each other from the internal bottom wall 110 towards the center of the pocket 1. More than two bottom blades 16 could be implemented.
  • the side blades 15 and the bottom blades 16 extend in this embodiment in sequential planes passing through the longitudinal axis A of the pocket 1. These planes are here perpendicular to each other. However, they could present another angle of inclination relative to each other.
  • the side blades 15 extend beyond the bottom blades 16. In other words, the side blades 15 extend, taken in a direction between the bottom 11 and the opening 12 of the pocket 1 , after the bottom blades 16.
  • Each side blade 15 or bottom 16 projects towards the inside of the interior volume 14 over a distance between l/30 e and * of the interior diameter D of the pocket 1.
  • Their width L along an axis in a first plane passing through the longitudinal axis A of the pocket 1 is between l/30 e and * of the internal diameter D of the pocket 1.
  • Their length 1 along an axis in a second plane perpendicular to the first plane is between l/30 e and * of the interior diameter D of pocket 1.
  • Their height H along the longitudinal axis A of pocket 1 is between l/10 e and 9/10 e of the interior height Hi of pocket 1.
  • the bottom blades 16 comprise an upper surface 161 opposite the bottom 11 inclined from the peripheral internal wall 100 towards the bottom 11. This upper surface 161 forms an angle a with the bottom 11 whose value is between 5 and 85 °. In a variant, the upper surface 161 could be essentially parallel to the bottom 11.
  • the side blades 15 have an upper surface 151 and a lower surface 152.
  • the upper surface 151 is here substantially parallel to the bottom 11.
  • the lower surface 152 forms an angle [3 with the bottom 11, the value of which is between 5 and 175°. In a variant, the lower surface 152 could be essentially parallel to the bottom 11.
  • the upper and/or lower surfaces of the side and/or bottom blades could be parallel to the bottom or inclined relative to it in the direction of the latter or in an opposite direction from the internal wall peripheral.
  • the upper surface 151 of the side blades 150 is offset from the opening 12 towards the interior of the interior volume 14 of the pocket 1. In a variant, it could extend in the plane of the upper opening 12 of pocket 1.
  • the bottom blades 16 and the side blades 15 form a U comprising a base 160 extending from the bottom 11 of the pocket towards the interior volume 14 and two side wings 150 extending along the longitudinal axis A of the pocket 1 along the peripheral internal wall 100.
  • the side wings 150 can be interrupted to form lower portions 1500 and upper portions 1501, as shown in [Fig.5], or be continuous.
  • the upper surface 151 of the upper portions 1501 of the side blades 150 extends in the plane of the upper opening 12 of the pocket 1. In a variant, they could be offset towards the inside of the pocket 1.
  • the upper surface 1502 of the lower portions 1500 of the side blades 150 and the lower surface 1503 of the upper portions 1501 of the side blades 150 are essentially parallel to each other and to the bottom 11. They could also be inclined relative to the bottom 11 and not not be parallel to each other.
  • the device comprises means for rotating the pocket 1 along at least a first axis of rotation.
  • this first axis of rotation is substantially coincident with the longitudinal axis A of pocket 1.
  • the rotation drive means comprise a rotating table 17.
  • This rotating table 17 comprises a casing 170 and a rotating plate 171.
  • the casing 170 houses a motor and a transmission (not shown) making it possible to rotate the rotating plate 171.
  • the casing 170 also houses the motor control means (not shown). These control means make it possible in particular to program the rotation frequency of the rotary plate 171, its direction of rotation, the duration of the rotation cycles, etc.
  • the pocket 1 is linked in rotation with the rotating plate 171.
  • the rotating plate 171 comprises at least two, preferably three, drive axes 1710 (male elements) which extend on its surface along axes parallel to the longitudinal axis A of the pocket 1.
  • the pocket 1 comprises female housings 1720 which extend parallel to the longitudinal axis A of the pocket 1 and which are capable of receiving the drive axes 1710 of the rotating plate 171.
  • the device comprises means for supporting the pocket 1. These support means take up the weight of the pocket 1 in such a way that it is not supported by the rotating plate 171. It is thus possible to reduce the dimensioning means for driving the pocket in rotation, in particular the rotating table 17.
  • the support means comprise a gantry 18.
  • This gantry 18 comprises at least two legs 180 capable of resting on the ground. These feet 180 are connected by at least one crosspiece 181.
  • the support means also include a spreader bar 19. This spreader bar 19 is in the form of an inverted U with two branches 190 connected by a crosspiece 191.
  • the pocket 1 is connected to the spreader 19 by a pivot connection along a second axis of rotation B essentially perpendicular to the first axis A of rotation.
  • the support means include a hook 20.
  • This hook 20 is connected to the crosspiece 181 of the gantry 18 by means of a rotating swivel 21.
  • the hook 20 is connected to the crosspiece 181 of the gantry 18 by a fixed pivot connection with an axis essentially coincident with the longitudinal axis A of the pocket. 1
  • the hook 20 has a complementary shape to the crosspiece 191 of the spreader 19 so that when the hook 20 cooperates with the crosspiece 191 of the spreader 19, the hook 20 and the spreader 19 are linked in rotation along the longitudinal axis A from pocket 1.
  • the pocket 1 is thus connected to the crosspiece 181 of the gantry 18 by a fixed pivot connection with an axis essentially coincident with the longitudinal axis A of the pocket 1 by means of the spreader 18 and the hook 20.
  • the height of the gantry 18 i.e. of its crosspiece 181), the height of the hook 20, the height of the spreader 19, the height of the drive axes 1710 of the rotary plate 171 and that of the female housings 1720 of pocket 1 are chosen in such a way that a space separates the bottom 11 of the pocket 1 from the upper surface of the rotating plate 171 while guaranteeing that the drive axes 1710 of the rotating plate 171 cooperate with the female housings 1720 of the pocket 1.
  • the pocket 1 and the rotating plate 171 are linked in rotation without the rotating plate 171 supporting the weight of the pocket 1 which is taken up by the assembly comprising the spreader 19, the hook 20 and the gantry 18.
  • the implementation of the hook 20 ensures that the lifting beam 19 is secured to the gantry 18 in a reversible manner.
  • a device according to the invention can be housed in an enclosure 26 inside which it is possible to access by means of a gate 27.
  • the height H of the blades covers 5 to 90% of the internal height Hi of the pocket.
  • the width L of the blades covers 3 to 50% of the internal diameter D of the pocket.
  • Length 1 of the blades covers 5 to 90% of the internal radius of the pocket, i.e. D/2.
  • the pocket may not include a blade.
  • the peripheral internal wall of the pocket may have surface irregularities.
  • the irregularities can also be constituted by at least one element forming a projection towards the interior volume of the pocket.
  • This at least one element can be a blade or other.
  • the irregularities can be constituted by surface undulations projecting towards the interior volume.
  • a treatment device can be implemented to ensure the treatment of a molten metal.
  • the molten metal can be:
  • such a method comprises:
  • the treatment can for example belong to the group comprising:
  • the process preferably comprises several successive processing stages.
  • the method can successively comprise a step of introducing molten metal into the ladle, a desulfurization step, an initialization step, a nodularization step, an inoculation step then a step of pouring the treated metal in a mold to make a foundry part.

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Abstract

La présente invention concerne dispositif de traitement d'un métal en fusion, ledit dispositif comprenant une poche définissant un volume intérieur destiné à contenir ledit métal en fusion. Selon l'invention, ledit dispositif comprend des moyens d'entrainement en rotation de ladite poche suivant au moins un premier axe de rotation.

Description

Description
Titre de l'invention : Dispositif de traitement d’un métal en fusion à poche rotative
1. Domaine de l’invention
[0001] Le domaine de l’invention est celui du traitement de métal en fusion, notamment de fontes ou de tout autre alliage comme des alliage ferreux, des alliages cuivreux, des alliages légers ou autres.
[0002] L’invention concerne plus particulièrement les dispositifs mis en œuvre pour assurer, au moins partiellement, le traitement de tels matériaux, plus particulièrement les poches mises en œuvre à cet effet.
2. Art antérieur
[0003] Dans le domaine de la métallurgie, il est courant de réaliser des pièces métalliques par coulage. Pour ce faire, un four est utilisé pour faire fondre un métal ou un alliage de métaux. Le métal en fusion subit ensuite successivement une pluralité de trainements avant d’être coulé dans un moule. Au rang de ces traitements figurent notamment la désulfuration, , l’initialisation (i.e. germination), , la nodularisation, l’inoculation.
[0004] Chacun des traitements subis par le métal en fusion entre sa sortie du four et sa coulée dans un moule est réalisé dans une poche de traitement spécifique. Ainsi, selon l’art antérieur, on utilise autant de poche de traitement que le métal doit subir de traitements. Ainsi, si le métal en fusion doit par exemple subir quatre traitements, i.e. une désulfuration, une initialisation, une nodularisation et une inoculation entre sa sortie du four et sa coulée dans un moule, au moins quatre poches de traitement seront utilisées, chacune étant dédiée à l’un des traitements
[0005] Ceci conduit à multiplier le nombre de poches mises en œuvre et donc à augmenter le coût des outillages de traitement ainsi que leur encombrement.
[0006] Par ailleurs, les différents traitements nécessitent l’injection d’au moins un réactif dans le métal en fusion contenu dans les poches. Les poches sont statiques si bien que le réactif est supposé se mélanger avec le métal en fusion de lui-même ou lors du transvasement. Ceci peut induire que le réactif ne soit pas parfaitement mélangé au métal en fusion ou bien qu’il soit nécessaire de laisser longtemps en contact le réactif avec le métal en fusion pour assurer un mélange suffisant.
[0007] Ceci tend à nuire à la productivité des traitements et/ou à leur qualité.
[0008] Il existe donc un besoin d’améliorer les techniques de traitements des métaux en fusion, notamment des fontes.
3. Objectifs de l’invention [0009] L’invention a notamment pour objectif d’apporter une solution efficace à au moins certains de ces différents problèmes.
[0010] En particulier, selon au moins un mode de réalisation, un objectif de l’invention est de fournir une technique de traitement de métal en fusion qui permet d’améliorer la productivité du ou des traitements réalisés.
[0011] Notamment, l’invention a pour objectif, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui permet d’améliorer le mélange d’un réactif avec un métal en fusion.
[0012] Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui concourt à augmenter le volume de traitement du métal en fusion.
[0013] Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui concourt à augmenter la productivité d’un four mis en œuvre pour produire du métal fondu.
[0014] Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui soit polyvalente notamment en ce qu’elle permette d’utiliser un même équipement pour réaliser différents traitements.
[0015] Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui concourt à réduire le coût de traitement d’un métal en fusion.
[0016] Un autre objectif de l’invention est, selon au moins un mode de réalisation, de fournir une telle technique qui soit simple de conception et/ fiable et/ou bon marché.
4. Présentation de l’invention
[0017] Pour ceci, l’invention propose un dispositif de traitement d’un métal en fusion, ledit dispositif comprenant une poche définissant un volume intérieur destiné à contenir ledit métal en fusion.
[0018] Selon l’invention, un tel dispositif comprend des moyens d’entrainement en rotation de ladite poche suivant au moins un premier axe de rotation.
[0019] Ainsi, selon cet aspect de l’invention, sur une approche originale consistant à mettre en œuvre une poche de traitement rotative .
[0020] Cette mise en œuvre permet d’assurer un mélange rapide et efficace du ou des réactifs avec le métal en fusion contenu dans la poche, ce qui concourt à :
[0021] - améliorer la qualité du traitement ;
[0022] - augmenter en conséquence le rendement du traitement dans la poche ;
[0023] - augmenter en conséquence le volume intérieur de la poche ;
[0024] - augmenter en conséquence la polyvalence de la poche en permettant de réaliser successivement des traitements différents, et
[0025] - la productivité du four dans la mesure où il peut être vider plus souvent car le volume de la poche est plus important et donc rempli également plus souvent [0026] Selon une caractéristique possible, ladite poche comprend une paroi interne périphérique présentant des irrégularités de surface.
[0027] La présence de telles irrégularités de surface permet d’améliorer le mélange dans la poche.
[0028] Selon une caractéristique possible, lesdites irrégularités de surface sont constituées par l’aspect brut de démoulage de ladite poche.
[0029] Lorsque la poche est réalisée par le moulage du matériau réfractaire, sa surface intérieure n’est pas lisse mais présente des aspérités qui améliorent le ménage dans la poche.
[0030] Selon une caractéristique possible, lesdites irrégularités sont constituées par au moins un élément formant saillie en direction dudit volume intérieur.
[0031] Cette mise en œuvre permet d’améliorer le ménage dans la poche.
[0032] Selon une caractéristique possible, lesdites irrégularités sont constituées par des ondulations de surface formant saillie en direction dudit volume intérieur.
[0033] Cette mise en œuvre permet d’améliorer le ménage dans la poche.
[0034] Selon une caractéristique possible, ladite poche comprenant au moins une pale formant saillie à l’intérieur dudit volume intérieur.
[0035] Cette mise en œuvre permet d’améliorer le ménage dans la poche.
[0036] Selon une caractéristique possible, ladite poche comprend une paroi interne périphérique, au moins une pale latérale s’étendant depuis ladite paroi périphérique en direction du centre de ladite poche.
[0037] Cette mise en œuvre permet d’assurer un mélange rapide et efficace du ou des réactifs avec le métal en fusion contenu dans la poche de manière simple et économique.
[0038] Selon une caractéristique possible, au moins deux pales latérales s’étendent en regard l’une de l’autre depuis ladite paroi interne périphérique en direction du centre de ladite poche.
[0039] Cette mise en œuvre permet d’améliorer encore davantage le un mélange du ou des réactifs avec le métal en fusion contenu dans la poche.
[0040] Selon une caractéristique possible, lequel ladite poche comprend une paroi interne de fond, au moins une pale de fond s’étendant depuis ladite paroi interne de fond en direction du centre de ladite poche.
[0041] Cette mise en œuvre permet d’assurer un mélange rapide et efficace du ou des réactifs avec le métal en fusion contenu dans la poche de manière simple et économique, et notamment d’éviter la stagnation des réactifs dans le fond de la poche.
[0042] Selon une caractéristique possible, au moins deux pales de fond s’étendent en regard l’une de l’autre depuis ladite paroi interne de fond en direction du centre de ladite poche. [0043] Cette mise en œuvre permet d’améliorer encore davantage le mélange du ou des réactifs avec le métal en fusion contenu dans la poche, et en particulier d’éviter la stagnation des réactifs dans le fond de la poche.
[0044] Selon une caractéristique possible, ladite au moins une pale latérale et ladite au moins une pale de fond s’étendent dans des plans séquents parallèles à l’axe de ladite poche.
[0045] Ceci permet de créer un gradient d’agitation sensiblement uniforme dans la poche pour garantir un mélange efficace des réactifs.
[0046] Selon une caractéristique possible, ladite au moins une pale latérale s’étend au-delà de ladite au moins une pale de fond.
[0047] Dans ce cas, un espace est ménagé entre les pales de fond et les pales latérales, les pales latérales s’étendant au-dessus des pales de fond lorsque la poche est positionnée de manière telle que son axe longitudinal s’étende verticalement.
[0048] Cette mise en œuvre permet d’améliorer le brassage dans la poche en générant des courants favorisant le brassage.
[0049] Selon une caractéristique possible, lesdits pales de fond et latérales forment un U comprenant une base s’étendent depuis le fond de ladite poche et deux ailes s’étendant suivant l’axe de ladite poche le long de ladite paroi interne latérale.
[0050] Cette mise en œuvre permet également d’améliorer le brassage dans la poche en générant des courants favorisant le brassage.
[0051] Selon une caractéristique possible, lesdits moyens d’entrainement en rotation comprennent une table tournante comprenant un plateau rotatif avec lequel ladite poche est liée en rotation.
[0052] Cette mise en œuvre permet d’imprimer de manière simple et robuste un mouvement de rotation, linéaire ou alternatif, à la poche pour garantir un mélange efficace.
[0053] Selon une caractéristique possible, ledit plateau rotatif et ladite poche comprennent des éléments mâles/femelles aptes à coopérer pour lier en rotation ledit plateau et ladite poche.
[0054] Cette mise en œuvre peut permettre d’assurer une liaison en rotation simple et robuste. Lorsque les axes des éléments mâles/femelles sont sensiblement parallèles à l’axe longitudinal de la poche, cette liaison en rotation peut être assurée facilement sans que le fond de la poche repose sur le plateau rotatif.
[0055] Selon une caractéristique possible, un dispositif selon l’invention comprend des moyens de soutien de ladite poche, lesdits moyens de soutien reprenant le poids de ladite poche de manière telle qu’elle ne soit pas supportée par ledit plateau.
[0056] Cette mise en œuvre permet de soulager le plateau rotatif et de sous-dimensionner en conséquence les moyens d’entrainement mis en œuvre pour imprimer au plateau un mouvement. Ceci permet de réduire le coût des moyens d’entrainement (moteur et transmission) et de réduire leur encombrement.
[0057] Selon une caractéristique possible, lesdits moyens de soutien comprennent un portique comprenant au moins deux pieds aptes à reposer sur le sol reliés par au moins une traverse, ladite poche étant relié à ladite traverse par une liaison pivot fixe.
[0058] Une telle mise en œuvre permet d’assurer, de manière simple, robuste et efficace, une reprise des efforts de la poche de sorte à soulager le plateau rotatif tout en autorisant la rotation de la poche.
[0059] Selon une caractéristique possible, un dispositif selon l’invention comprend un palonnier, ladite poche étant reliée audit palonnier par une liaison pivot suivant un deuxième axe de rotation essentiellement perpendiculaire audit premier axe de rotation.
[0060] Cette mise en œuvre peut permettre de renverser la poche pour en déverser le contenu.
[0061] Selon une caractéristique possible, ledit palonnier est solidarisé audit portique de manière réversible.
[0062] Ceci permet de désolidariser du portique la poche solidaire du palonnier.
[0063] L’invention couvre également un procédé de traitement d’un métal en fusion à l’intérieur d’une poche d’un dispositif selon l’une quelconque des variantes ci-dessus, ledit procédé comprenant :
[0064] - une étape d’introduction dudit métal en fusion dans ladite poche ;
[0065] - au moins une étape de traitement comprenant l’injection d’au moins un réactif de traitement dans ladite poche ;
[0066] - une étape d’entrainement en rotation de ladite poche pour mélanger ledit au moins un réactif avec ledit métal en fusion ;
[0067] - une étape de coulée du métal en fusion.
[0068] Selon une variante, un tel procédé comprend plusieurs étapes successives de traitements.
[0069] Selon une variante possible, le ou lesdits traitements appartiennent au groupe comprenant :
[0070] - la désulfuration ;
[0071] - l’initialisation ;
[0072] - la modularisation ;
[0073] - l’inoculcation.
5. Description des figures
[0074] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
[0075] [Fig-1] la [Fig.l] illustre une vue en perspective d’un dispositif de traitement selon l’invention ;
[0076] [Fig-2] la [Fig.2] illustre une vue de dessus d’une poche du dispositif de la [Fig.l] ;
[0077] [Fig.3] la [Fig.3] illustre une vue en coupe suivant l’axe A-A de la [Fig.2] ;
[0078] [Fig.4] la [Fig.4] illustre une vue en coupe suivant l’axe B-B de la [Fig.2] ;
[0079] [Fig.5] la [Fig.5] illustre une vue en coupe longitudinale d’une variante d’une poche d’un dispositif selon l’invention ;
[0080] [Fig.6] la [Fig.6] illustre le schéma d’un procédé selon l’invention.
[0081] 6. Description de modes de réalisation particuliers
6.1. Dispositif de traitement
[0082] On présente, en relation avec les figures 1 à 5, un exemple d’un dispositif de traitement de métal en fusion selon l’invention.
[0083] Un tel dispositif comprend une poche 1. Une telle poche 1 porte parfois dans le domaine de la métallurgie les appellations suivantes selon le contexte dans lequel elle est utilisée :
[0084] - poche de transfert ;
[0085] - poche de coulée ;
[0086] - poche de traitement.
[0087] Par soucis de simplification, nous utiliserons ici le terme poche qui pourra assurer indifféremment au moins les fonctions de trois types de poches mentionnées ci-dessus.
[0088] Dans ce mode de réalisation, cette poche 1 se présente sous la forme d’un cylindre muni d’une paroi périphérique 10 et d’un fond 11. La poche 1 est ouverte à l’extrémité opposée au fond 11 par une ouverture supérieure 12. Cette ouverture supérieure 12 présente un bec verseur 13. Elle peut être refermée au moyen d’un couvercle amovible 2.
[0089] La poche 1 comprend une paroi interne périphérique 100 et une paroi interne de fond 110 qui délimitent un volume intérieur 14 apte à contenir du métal fondu. Le métal fondu peut par exemple être de la fonte, un alliage ferreur, un alliage léger, un alliage cuivreux ou tout autre alliage ou métal.
[0090] Au moins une pale 15, 16 forme saillie à l’intérieur du volume intérieur 14.
[0091] Au moins une pale latérale 15 s’étend depuis la paroi interne périphérique 100 en direction du centre de la poche 1, i.e. en direction de son axe longitudinal A ou de son volume intérieur 14. Dans un premier mode de réalisation illustré aux figures 2 à 4, la poche 1 comprend deux pales périphériques 15. Ces deux pales 15 s’étendent en regard l’une de l’autre depuis la paroi interne périphérique 100 en direction du centre de la poche 1. Plus de deux pales périphériques 15 pourraient être mises en œuvre. Le cas échéant, elles s’étendent préférentiellement deux à deux en regard l’une de l’autre.
[0092] La poche 1 comprend également au moins une pale de fond 16 s’étendant depuis la paroi interne de fond 110 en direction du centre de la poche 1, i.e. vers son volume intérieur 14.
[0093] Dans ce premier mode de réalisation, la poche 1 comprend deux pales de fond 16 s’étendent en regard l’une de l’autre depuis la paroi interne de fond 110 en direction du centre de la poche 1. Plus de deux pales de fond 16 pourraient être mises en œuvre.
[0094] Les pales latérales 15 et les pales de fond 16 s’étendent dans ce mode de réalisation dans des plans séquents passant par l’axe longitudinal A de la poche 1. Ces plans sont ici perpendiculaires l’un à l’autre. Ils pourraient toutefois présenter un autre angle d’inclinaison l’un par rapport à l’autre.
[0095] Les pales latérales 15 s’étendent au-delà des pales de fond 16. En d’autres termes, les pales latérales 15 s’étendent, prises selon une direction entre le fond 11 et l’ouverture 12 de la poche 1, après les pales de fond 16.
[0096] Chaque pale latérale 15 ou de fond 16 forme saillie vers l’intérieur du volume intérieur 14 sur une distance comprise entre l/30e et * du diamètre intérieur D de la poche 1. Leur largeur L suivant un axe dans un premier plan passant par l’axe longitudinal A de la poche 1 est comprise entre l/30e et * du diamètre intérieur D de la poche 1. Leur longueur 1 suivant un axe dans un deuxième plan perpendiculaire au premier plan est comprise entre l/30e et * du diamètre intérieur D de la poche 1. Leur hauteur H suivant l’axe longitudinal A de la poche 1 est comprise entre l/10e et 9/10e de la hauteur intérieure Hi de la poche 1.
[0097] Les pales de fond 16 comprennent une surface supérieure 161 opposée au fond 11 inclinée depuis la paroi interne périphérique 100 vers le fond 11. Cette surface supérieure 161 forme un angle a avec le fond 11 dont la valeur est comprise entre 5 et 85°. Dans une variante, la surface supérieure 161 pourra être essentiellement parallèle au fond 11.
[0098] Les pales latérales 15 présentent une surface supérieure 151 et une surface inférieure 152. La surface supérieure 151 est ici sensiblement parallèles au fond 11. La surface inférieure 152 forme un angle [3 avec le fond 11 dont la valeur est comprise entre 5 et 175°. Dans une variante, la surface inférieure 152 pourra être essentiellement parallèle au fond 11.
[0099] De façon générale, les surfaces supérieures et/ou inférieures des pales latérales et/ou de fond pourraient être parallèles au fond ou inclinées par rapport à celui-ci en direction de celui-ci ou dans une direction opposée depuis la paroi interne périphérique.
[0100] La surface supérieure 151 des pales latérales 150 est décalée de l’ouverture 12 vers l’intérieur du volume intérieur 14 de la poche 1. Dans une variante, elle pourrait s’étendre dans le plan de l’ouverture supérieure 12 de la poche 1.
[0101] Selon une variante de réalisation illustré à la [Fig.5], les pales de fond 16 et les pales latérales 15 forment un U comprenant une base 160 s’étendent depuis le fond 11 de la poche vers le volume intérieur 14 et deux ailes latérales 150 s’étendant suivant l’axe longitudinal A de la poche 1 le long de la paroi interne périphérique 100. Les ailes latérales 150 peuvent être interrompues pour former des portions inférieures 1500 et des portions supérieures 1501, comme cela est représenté sur la [Fig.5], ou bien être continues.
[0102] La surface supérieure 151 des portions supérieures 1501 des pales latérales 150 s’étend dans le plan de l’ouverture supérieure 12 de la poche 1. Dans une variante, elles pourraient en être décalées vers l’intérieur de la poche 1.
[0103] La surface supérieure 1502 des portions inférieures 1500 des pales latérales 150 et la surface inférieure 1503 des portions supérieures 1501 des pales latérales 150 sont essentiellement parallèles entre elles et au fond 11. Elles pourraient aussi être inclinées par rapport au fond 11 et ne pas être parallèles entre elles.
[0104] Le dispositif comprend des moyens d’entrainement en rotation de la poche 1 suivant au moins un premier axe de rotation. Dans ce mode de réalisation, ce premier axe de rotation est sensiblement confondu avec l’axe longitudinal A de la poche 1.
[0105] Les moyens d’entrainement en rotation comprennent une table tournante 17. Cette table tournante 17 comprend un carter 170 et un plateau rotatif 171. Le carter 170 loge un moteur et une transmission (non représentés) permettant d’ entrainer en rotation le plateau rotatif 171. Le carter 170 loge également les moyens de commande du moteur (non représentés). Ces moyens de commande permettent notamment de programmer la fréquence de rotation du plateau rotatif 171, son sens de rotation, la durée des cycles de rotation...
[0106] La poche 1 est liée en rotation avec le plateau rotatif 171. Pour cela, le plateau rotatif 171 comprend au moins deux, préférentiellement trois, axes d’entrainement 1710 (éléments mâles) qui s’étendent à sa surface suivant des axes parallèles à l’axe longitudinal A de la poche 1. La poche 1 comprend des logements femelles 1720 qui s’étendent parallèlement à l’axe longitudinal A de la poche 1 et qui sont aptes à recevoir les axes d’entrainement 1710 du plateau rotatif 171. Ainsi, lorsque les axes d’entrainement 1710 du plateau rotatif 171 et les logements femelles 1720 de la poche 1 coopèrent, la poche 1 et le plateau rotatif 171 sont liés en rotation suivant l’axe longitudinal A de la poche. 1
[0107] Le dispositif comprend des moyens de soutien de la poche 1. Ces moyens de soutien reprennent le poids de la poche 1 de manière telle qu’elle ne soit pas supportée par le plateau rotatif 171. Il est ainsi possible de réduire le dimensionnement des moyens d’entrainement en rotation de la poche, en particulier de la table tournante 17.
[0108] Dans ce mode de réalisation, les moyens de soutien comprennent un portique 18. Ce portique 18 comprend au moins deux pieds 180 aptes à reposer sur le sol. Ces pieds 180 sont reliés par au moins une traverse 181. [0109] Les moyens de soutien comprennent également un palonnier 19. Ce palonnier 19 se présent sous la forme d’un U renversé avec deux branches 190 reliées par une traverse 191.
[0110] La poche 1 est reliée au palonnier 19 par une liaison pivot suivant un deuxième axe de rotation B essentiellement perpendiculaire au premier axe A de rotation.
[0111] Les moyens de soutien comprennent un crochet 20. Ce crochet 20 est relié à la traverse 181 du portique 18 au moyen d’un émerillon rotatif 21. En d’autres termes, le crochet 20 est relié à la traverse 181 du portique 18 par une liaison pivot fixe d’axe essentiellement confondu avec l’axe longitudinal A de la poche. 1
[0112] Le crochet 20 présente une forme complémentaire de la traverse 191 du palonnier 19 si bien que lorsque le crochet 20 coopère avec la traverse 191 du palonnier 19, le crochet 20 et le palonnier 19 sont liés en rotation suivant l’axe longitudinal A de la poche 1.
[0113] La poche 1 est ainsi reliée à la traverse 181 du portique 18 par une liaison pivot fixe d’axe essentiellement confondu avec l’axe longitudinal A de la poche 1 au moyen du palonnier 18 et du crochet 20.
[0114] La hauteur du portique 18 (i.e. de sa traverse 181), la hauteur du crochet 20, la hauteur du palonnier 19, la hauteur des axes d’entrainement 1710 du plateau rotatif 171 et celle des logements femelles 1720 de la poche 1 sont choisis de manière telle qu’un espace sépare le fond 11 de la poche 1 de la surface supérieure du plateau rotatif 171 tout en garantissant que les axes d’entrainement 1710 du plateau rotatif 171 coopèrent avec les logements femelles 1720 de la poche 1. Ainsi, la poche 1 et le plateau rotatif 171 sont liés en rotation sans que le plateau rotatif 171 ne supporte le poids de la poche 1 qui est repris par l’ensemble comprenant le palonnier 19, le crochet 20 et le portique 18.
[0115] La mise en œuvre du crochet 20 permet d’assurer que le palonnier 19 est solidarisé au portique 18 de manière réversible.
[0116] Un dispositif selon l’invention peut être logé dans un enclos 26 à l’intérieur duquel il est possible d’accéder au moyen d’un portail 27.
[0117] De manière générale, la hauteur H des pales couvre 5 à 90% de la hauteur interne Hi de la poche. La largeur L des pales couvre 3 à 50% du diamètre interne D de la poche. La longueur 1 des pales couvre 5 à 90% du rayon interne de la poche, i.e. D/2.
6.2. Variantes
[0118] Dans des variantes, la poche peut ne pas comprendre de pale.
[0119] Dans des variantes, la paroi interne périphérique de la poche peut présenter des irrégularités de surface.
[0120] Ces irrégularités de surface peuvent être par l’aspect brut du moulage de poche. Ainsi, la surface intérieure de la poche n’est pas lisse mais présente des aspérités un peu comme du papier abrasif. Un tel aspect peut être mis en œuvre y compris lorsque des pales sont mises en œuvre.
[0121] Les irrégularités peuvent également être constituées par au moins un élément formant saillie en direction du volume intérieur de la poche. Cet au moins un élément peut être une pale ou autre.
[0122] Les irrégularités peuvent être constituées par des ondulations de surface formant saillie en direction du volume intérieur.
6.3. Procédé de traitements mono poche
[0123] Un dispositif de traitement selon l’invention peut être mis en œuvre pour assurer le traitement d’un métal en fusion. Le métal en fusion peut être :
[0124] - un métal pur ;
[0125] - une fonte ;
[0126] - un alliage ferreur ;
[0127] - un alliage cuivreux ;
[0128] - un alliage légers ;
[0129] - tout autre métal ou alliage de métaux.
[0130] En référence à la [Fig.6], un tel procédé comprend :
[0131] - une étape 22 d’introduction dans la poche 1 de métal en fusion en provenance d’un four ;
[0132] - au moins une étape 23 de traitement comprenant :
[0133] - une étape 230 d’injection d’au moins un réactif de traitement dans la poche 1 ;
[0134] - une étape 231 d’entrainement en rotation de la poche 1 pour mélanger F au moins un réactif avec le métal en fusion ;
[0135] - une étape 24 de coulée du métal en fusion.
[0136] Le traitement peut par exemple appartenir au groupe comprenant :
[0137] - la désulfuration ;
[0138] - l’initialisation ;
[0139] - la modularisation ;
[0140] - l’inoculation.
[0141] Le procédé comprend préférentiellement plusieurs étapes successives de traitements. En particulier, le procédé peut comprendre successivement une étape d’introduction de métal en fusion dans la poche, une étape de désulfuration, une étape d’initialisation, une étape de nodularisation, une étape d’inoculation puis une étape de coulée du métal traité dans un moule pour réaliser une pièce de fonderie.
[0142] Toutes les étapes de traitement ont lieu à l’intérieur de la même poche, contrairement à l’art antérieur ou chaque traitement est réalisé dans une poche différente.
[0143] L’étape de rotation de la poche permet du fait de la présence des pales, d’assurer un mélange efficace du ou des réactifs avec le métal en fusion. On améliore ainsi le rendement et l’efficacité des traitements.
[0144] Le fait d’utiliser une seule poche pour réaliser l’ensemble des traitements, permet d’éviter de verser, à l’issue de chaque étape de traitement, le contenu de la poche dans une autre poche dédiée au traitement suivant. De ce fait, on réduit les pertes thermiques et on améliore en conséquence le rendement du métal qui conserve une température élevée.
[0145] Compte tenu du fait qu’on augmente le rendement, la capacité de traitement de la poche augmente si bien qu’il est possible d’augmenter son volume intérieur et de traiter une quantité plus importante de métal simultanément.
[0146] Le fait d’augmenter le volume de la poche permet d’améliorer le rendement du four. En effet, il est alors possible de vider plus fréquemment le four et de le remplir de nouveau plus fréquemment aussi pour préparer le nouveau métal en fusion.
[0147] L’utilisation d’une seule poche permet de réduire l’encombrement de l’installation de traitement ainsi que son coût.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Dispositif de traitement d’un métal en fusion, ledit dispositif comprenant une poche définissant un volume intérieur destiné à contenir ledit métal en fusion, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend des moyens d’entrainement en rotation de ladite poche suivant au moins un premier axe de rotation.
[Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ladite poche comprend une paroi interne périphérique présentant des irrégularités de surface.
[Revendication 3] Dispositif selon la revendication 2 dans lequel lesdites irrégularités de surface sont constituées par l’aspect brut du moulage de ladite poche.
[Revendication 4] Dispositif selon la revendication 2 dans lequel lesdites irrégularités sont constituées par au moins un élément formant saillie en direction dudit volume intérieur.
[Revendication 5] Dispositif selon la revendication 4 dans lequel dans lequel lesdites irrégularités sont constituées par des ondulations de surface formant saillie en direction dudit volume intérieur.
[Revendication 6] Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ladite poche comprenant au moins une pale formant saillie à l’intérieur dudit volume intérieur.
[Revendication 7] Dispositif selon la revendication 6 dans lequel ladite poche comprend une paroi interne périphérique, au moins une pale latérale s’étendant depuis ladite paroi périphérique en direction du centre de ladite poche.
[Revendication 8] Dispositif selon la revendication 7 dans lequel au moins deux pales latérales s’étendent en regard l’une de l’autre depuis ladite paroi interne périphérique en direction du centre de ladite poche.
[Revendication 9] Dispositif selon l’une quelconque des revendications 6 à 8 dans lequel ladite poche comprend une paroi interne de fond, au moins une pale de fond s’étendant depuis ladite paroi interne de fond en direction du centre de ladite poche.
[Revendication 10] Dispositif selon la revendication 9 dans lequel au moins deux pales de fond s’étendent en regard l’une de l’autre depuis ladite paroi interne de fond en direction du centre de ladite poche.
[Revendication 11] Dispositif selon les revendications 7 et 9, seules ou en combinaison avec l’une quelconque des revendications 8 et 10, dans lequel ladite au moins une pale latérale et ladite au moins une pale de fond s’étendent dans des plans séquents parallèles à l’axe de ladite poche.
[Revendication 12] Dispositif selon les revendications 7 et 9, seules ou en combinaison avec l’une quelconque des revendications 8, 10 ou 11, dans lequel ladite au moins une pale latérale s’étend au-delà de ladite au moins une pale de fond.
[Revendication 13] Dispositif selon les revendications 7 et 9 dans lequel lesdits pales de fond et latérales forment un U comprenant une base s’étendent depuis le fond de ladite poche et deux ailes s’étendant suivant l’axe de ladite poche le long de ladite paroi interne latérale.
[Revendication 14] Dispositif selon l’une quelconque des revendications 6 à 13 dans lequel lesdits moyens d’entrainement en rotation comprennent une table tournante comprenant un plateau rotatif avec lequel ladite poche est liée en rotation.
[Revendication 15] Dispositif selon la revendication 14 dans lequel ledit plateau rotatif et ladite poche comprennent des éléments mâles/femelles aptes à coopérer pour lier en rotation ledit plateau et ladite poche.
[Revendication 16] Dispositif selon la revendication 14 ou 15 comprenant des moyens de soutien de ladite poche, lesdits moyens de soutien reprenant le poids de ladite poche de manière telle qu’elle ne soit pas supportée par ledit plateau.
[Revendication 17] Dispositif selon la revendication 16 dans lequel lesdits moyens de soutien comprennent un portique comprenant au moins deux pieds aptes à reposer sur le sol reliés par au moins une traverse, ladite poche étant relié à ladite traverse par une liaison pivot fixe.
[Revendication 18] Dispositif selon la revendication 17 comprenant un palonnier, ladite poche étant reliée audit palonnier par une liaison pivot suivant un deuxième axe de rotation essentiellement perpendiculaire audit premier axe de rotation.
[Revendication 19] Dispositif selon la revendication 18 dans lequel ledit palonnier est solidarisé audit portique de manière réversible.
[Revendication 20] Procédé de traitement d’un métal en fusion à l’intérieur d’une poche d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, ledit procédé comprenant :
- une étape d’introduction dudit métal en fusion dans ladite poche ;
- au moins une étape de traitement comprenant une d’injection d’au moins un réactif de traitement dans ladite poche ;
- une étape d’entrainement en rotation de ladite poche pour mélanger ledit au moins un réactif avec ledit métal en fusion ;
- une étape de coulée du métal en fusion.
[Revendication 21] Procédé selon la revendication 20 comprenant plusieurs étapes successives de traitements.
[Revendication 22] Procédé selon la revendication 20 ou 21 dans lequel le ou lesdits traitements appartiennent au groupe comprenant :
- la désulfuration ;
- l’initialisation ;
- la nodularisation ;
- l’inoculation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR1398505A (fr) * 1964-06-12 1965-05-07 Elektrometallurgie Gmbh Dispositif permettant l'alliage et le traitement de masses métalliques en fusion dans une poche de coulée
US5215709A (en) * 1991-04-05 1993-06-01 Tubi Ghisa S.P.A. Method and device for treatment of metal baths by means of a material having a high gas vapor potential

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