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EP0561805B1 - Procede et dispositif d'introduction tardive d'alliage particulaire lors de la coulee d'un metal liquide - Google Patents

Procede et dispositif d'introduction tardive d'alliage particulaire lors de la coulee d'un metal liquide Download PDF

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Publication number
EP0561805B1
EP0561805B1 EP91919560A EP91919560A EP0561805B1 EP 0561805 B1 EP0561805 B1 EP 0561805B1 EP 91919560 A EP91919560 A EP 91919560A EP 91919560 A EP91919560 A EP 91919560A EP 0561805 B1 EP0561805 B1 EP 0561805B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid metal
mixing chamber
particulate alloy
stream
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP91919560A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0561805A1 (fr
Inventor
Thomas Margaria
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ferroglobe France SAS
Original Assignee
Pechiney Electrometallurgie SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pechiney Electrometallurgie SAS filed Critical Pechiney Electrometallurgie SAS
Publication of EP0561805A1 publication Critical patent/EP0561805A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0561805B1 publication Critical patent/EP0561805B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/007—Treatment of the fused masses in the supply runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for late introduction of particulate alloy (powder or grain) during the casting of a liquid metal (generally cast iron).
  • the invention is especially intended for the discontinuous casting of shaped parts in series of medium and great importance in molds obtained by automatic machines.
  • Said late introduction can be carried out in a ladle just before pouring; but this leads to an insufficient yield and regularity of quality of the castings.
  • in mold also known under the name “in mold” which consists in providing at the entrance of the casting mold a housing in which will be disposed the treatment agent so that '' it is dissolved regularly by the molten iron entering the mold.
  • This technique is effective but also long and difficult to implement, in particular it is necessary to study carefully the configuration of the geometry of the feed channels of the cast iron in order to avoid the possible entrainment of endogenous or exogenous inclusions within the casting.
  • This technique is preferably reserved for large series which make it possible to cushion the development of the mold.
  • Document FR 2 588 571 also discloses a device in which the treatment agent is introduced using a gas under low pressure into a closed treatment chamber, also under low pressure, in which there is metal liquid to be treated and poured.
  • a pressurized device allows a good dissolution of the agents, in particular Mg, and the obtaining of a good quality of the castings but it poses operational problems (fouling, blocking of the vents, untimely accumulation of undissolved agent. ..) when you want to operate discontinuous casting in series.
  • a similar device is known from documents EP 30 220 or BE 639410.
  • the treatment agent is added, using a carrier gas, to the surface of the liquid iron set in motion in the form of a vortex at the interior of a room.
  • EP 30220 it is preferable to close said chamber with a tight cover so as to improve the efficiency of use of the agent when it is volatile (for example if it contains magnesium).
  • This device used for discontinuous series castings with frequent interruption of the metal jet between two castings, has the same type of drawbacks as previously and requires the presence of a sealed chamber under pressure to facilitate the introduction of the agent. volatile and improve its yield and the quality of homogeneity of the flows.
  • immersed rods can be used in which the agent is propelled by a carrier gas; but this requires always having a large minimum quantity (base) of liquid metal and moreover the carrier gas is a considerable source of cooling, therefore of solidification of said liquid metal.
  • the applicant sought a device which is simple to use, and easily adaptable in particular to the discontinuous casting of small series of parts with late introduction of treatment agents, in particular those comprising volatile elements, such as Mg, and / or sparingly soluble in liquid metal.
  • the device according to the invention is generally placed between a ladle or a casting furnace containing the liquid metal to be treated and cast, and the mold or molds to receive said metal.
  • the device is particularly suitable for the introduction of particulate alloy poorly soluble in the liquid metal and / or containing a volatile element, during discontinuous casting of series of parts, that is to say with stopping the casting of the metal liquid between each casting.
  • a very volatile addition element such as magnesium
  • the stream of liquid metal circulating in the mixing chamber preferably at constant flow rate, must have a sufficient thickness in line with the particle injection zone so that said thickness is greater than the penetration depth of the particles (for example at least 30%); it must be confined so that the liquid metal is not dispersed during the injection of the particles.
  • the liquid metal stream is quickly evacuated, once treated, from the mixing chamber through a pouring orifice located in the bottom, feeding the mold of the part to be cast.
  • said stream of liquid metal of sufficient thickness to consist of a vortex obtained by means of a liquid metal supply channel, by gravity, which opens tangentially to the periphery of a mixing chamber of revolution (cylindrical or frustoconical) open from above, and near the lower part of said chamber, the bottom of which is generally profiled so as to facilitate the formation of said vortex.
  • Said bottom comprises the pouring orifice through which the treated liquid metal flows.
  • the particulate alloy is introduced into the stream of liquid metal in general using a rod which is not necessarily immersed in the liquid metal.
  • This rod is supplied with a high-speed carrier gas, preferably inert with respect to the cast metal, which carries the particulate alloy, so that said alloy leaves the rod, or any other means of introduction, with a speed or energy sufficient to penetrate, by violent projection, generally from a depth of at least 1 cm inside the liquid metal and preferably about 2 cm.
  • the penetration depth of the particles remains significantly greater than that of the carrier gas; this avoids any unacceptable cooling or scattering of the liquid metal.
  • the liquid metal stream can be fed from a large casting ladle via a funnel equipped with a calibrated outlet nozzle to regulate the flow of liquid metal or from '' an automatic feeding system for casting molds.
  • the mixing chamber can be fitted with an overflow opening.
  • the projection rod can be connected directly to a container of particulate alloy supplied with a carrier gas, the flow and pressure of which are sufficient to give said alloy the energy necessary to penetrate into the liquid metal.
  • the speed of the grains is of the order of 10 m / sec.
  • Figure 1 shows a non-limiting illustration of a device according to the invention, using a vortex, in a vertical section; it is equipped with a liquid metal feed funnel.
  • Figure 2 shows the same device seen from above, but without the funnel.
  • FIG. 3 represents a vector gas projection rod, equipped with an ejection device giving speed to the alloy particles while allowing a significant slowing down of the gas at the outlet.
  • FIG. 3 illustrating a particle introduction rod equipped with an ejection system giving the particles sufficient speed to penetrate deep into the liquid metal
  • the particle inlet tube connected to the particle tank which can be a simple container and need not be a gas pressure tank; this connection is preferably made via a particle dispenser-dispenser (not shown); in (12) an adjustable gas inlet (generally nitrogen) located at the height of the particle inlet; in (13), downstream, a narrowing of the venturi-type fluid stream, followed by a flaring (14) of the diameter of the outlet tube (15) of the non-submerged introduction rod.
  • an adjustable gas inlet generally nitrogen
  • the narrowing (13) allows the flow of gas supplied by the supply tube (12) to give the necessary energy to the solid particles, while the flaring (14) associated with the short length of the outlet tube (15) slows the gas while maintaining the speed of the particles.
  • the method and the device according to the invention thus make it possible to carry out series of discontinuous flows with late introduction of additives, on all types of molds, without fouling or harmful accumulation of additive due to the repeated stops of discontinuous casting, and without excessive risk of cooling due to carrier gas.
  • the device according to the invention can be easily interposed between a ladle or an automatic casting feeder and the molds without any special care or development, which makes it an easy to use device. It is adaptable to all types of foundries, in particular those using automatic machines for mass production of molds.
  • This device can be equipped with various regulating devices (liquid metal supply valves with opening and / or adjustable and / or controlled flow, flow measurements of liquid metal, powder, gas, level detection, timer introduction of powder etc ...) making it possible to optimize the casting conditions: for example the casting of a predetermined quantity of liquid metal, the introduction of a corresponding quantity of alloy dosed, at the appropriate time and for a period of time wanted.
  • various regulating devices liquid metal supply valves with opening and / or adjustable and / or controlled flow, flow measurements of liquid metal, powder, gas, level detection, timer introduction of powder etc .
  • the treatment alloy used has the following composition: Mg 5.8% Yes 47% It 0.54% Al 0.95% Fe balance and its particle size is between 0.2 and 2 mm.
  • the quantity introduced is 1.1% of the weight of cast iron cast.
  • a vortex is formed using a device conforming to that illustrated in FIGS. 1 and 2 on the other hand, the alloy is supplied using an alveolar metering device at atmospheric pressure connected to a distribution tube conveying, using a carrier gas, said alloy on the vortex of liquid iron.
  • the poor yields are due to dissolution irregularities which result in fouling of the casting device.
  • the gas velocity at the outlet of the projection rod is 20 m / s and the grains penetrate about 1 cm deep into the liquid melt of the vortex.
  • the quality of the cast iron is significantly improved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

Dispositif pour introduire tardivement un alliage particulaire lors d'une coulée de métal liquide, situé entre une poche de coulée ou un dispositif d'alimentation automatique dudit métal et une série de moules à remplir, caractérisé en ce qu'il comporte une veine de métal liquide d'épaisseur suffisante confinée et en mouvement dans une chambre de mélange, par exemple un vortex, et un moyen (8) d'introduction, non immergé, de particules d'alliage donnant auxdites particules une vitesse et une énergie suffisante pour qu'elles pénètrent profondément à l'intérieur du métal liquide dans la zone d'épaisseur suffisante (4), ladite zone étant située à proximité d'un orifice de coulée (5).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • L'invention concerne un dispositif et un procédé d'introduction tardive d'alliage particulaire (poudre ou grain) lors de la coulée d'un métal liquide (en général la fonte).
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • L'invention est surtout destinée à la coulée discontinue de pièces de forme en séries de moyenne et grande importance dans des moules obtenus par machines automatiques.
  • On sait qu'il est avantageux de procéder à l'introduction tardive des agents de traitements de la fonte (nodulisants et/ou inoculants) pour obtenir une qualité la plus reproductible possible des pièces de fonte coulées et un bon rendement des agents de traitement utilisés, en particulier quand l'agent contient du magnésium volatil et difficilement soluble dans la fonte liquide.
  • Ladite introduction tardive peut être effectuée dans une poche de coulée juste avant la coulée; mais ceci entraîne un rendement et une régularité de qualité des pièces coulées insuffisants.
  • On peut également utiliser la technique "en moule" (connue également sous l'appellation "in mold") qui consiste à prévoir à l'entrée du moule de coulée un logement dans lequel sera disposé l'agent de traitement de façon à ce qu'il soit dissous régulièrement par la fonte en fusion entrant dans le moule. Cette technique est efficace mais également longue et difficile à mettre en oeuvre, notamment il faut étudier soigneusement la configuration de la géométrie des canaux d'amenée de la fonte afin d'éviter l'entraînement éventuel d'inclusions endogènes ou exogènes au sein de la pièce coulée.
  • Cette technique est de préférence réservée aux grosses séries qui permettent d'amortir la mise au point du moule.
  • On connaît également par le document FR 2 588 571, un dispositif où l'agent de traitement est introduit à l'aide d'un gaz sous faible pression dans une chambre de traitement close, également sous faible pression, dans laquelle se trouve du métal liquide à traiter et à couler. Un tel dispositif sous pression permet une bonne dissolution des agents, notamment Mg, et l'obtention d'une bonne qualité des pièces coulées mais il pose des problèmes d'exploitation (encrassement, bouchage des évents, accumulation intempestive d'agent non dissous ...) lorsqu'on veut opérer des coulées discontinues en série.
  • Un dispositif analogue est connu par les documents EP 30 220 ou BE 639410. L'agent de traitement est additionné, à l'aide d'un gaz vecteur, à la surface de la fonte liquide mise en mouvement sous forme de vortex à l'intérieur d'une chambre. Dans EP 30220 il est préférable de fermer ladite chambre par un couvercle étanche de façon à améliorer le rendement d'utilisation de l'agent quand il est volatil (par exemple s'il contient du magnésium). Ce dispositif, utilisé pour des coulées discontinues en séries avec interruption fréquente du jet de métal entre deux coulées, présente le même type d'inconvénients que précédemment et nécessite la présence d'une chambre étanche sous pression pour faciliter l'introduction de l'agent volatil et améliorer son rendement et la qualité d'homogénéité des coulées.
  • On sait aussi que pour introduire un agent de traitement dans la fonte liquide on peut utiliser des cannes immergées dans lesquelles l'agent est propulsé par un gaz vecteur ; mais cela nécessite d'avoir toujours une quantité minimum importante (culot) de métal liquide et par ailleurs le gaz vecteur est une source considérable de refroidissement, donc de solidification dudit métal liquide.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • Face à ces problèmes la demanderesse a recherché un dispositif simple d'emploi, et facilement adaptable en particulier à la coulée discontinue de petites séries de pièces avec introduction tardive d'agents de traitement, notamment ceux comportant des éléments volatils, comme le Mg, et/ou peu solubles dans le métal liquide.
  • Elle a également recherché un procédé améliorant les rendements d'utilisation de l'agent de traitement ajouté et la constance de la qualité des pièces coulées obtenues.
  • Le procédé et le dispositif selon l'invention comportent les caractéristiques énumérées dans les revendications indépendantes 1 et 8.
  • Le dispositif selon l'invention est généralement placé entre une poche ou un four de coulée contenant le métal liquide à traiter et couler, et le ou les moules devant recevoir ledit métal.
  • Le dispositif est particulièrement adapté à l'introduction d'alliage particulaire peu soluble dans le métal liquide et/ou contenant un élément volatil, lors de coulées discontinues de séries de pièces, c'est-à-dire avec arrêt de la coulée du métal liquide entre chaque pièce coulée. En effet dans le cas d'un élément d'addition très volatil, comme le magnésium, il est très important que la vitesse des particules et leur profondeur de pénétration soient suffisantes pour que ledit élément très volati ne se libère et réagisse qu'au sein du métal liquide pour améliorer la qualité du métal traité et le rendement de l'addition.
  • La veine de métal liquide circulant dans la chambre de mélange, de préférence à débit constant, doit avoir une épaisseur suffisante au droit de la zone d'injection des particules de façon à ce que ladite épaisseur soit supérieure à la profondeur de pénétration des particules (par exemple d'au moins 30%); elle doit être confinée de façon à ce que le métal liquide ne soit pas dispersé lors de l'injection des particules.
  • En effet une injection dans un jet de métal liquide coulant à l'air libre ne convient pas, car il se produit généralement un mélange insuffisant et une dispersion du jet de métal liquide dès que l'on cherche par exemple à augmenter la vitesse d'injection des particules à l'aide d'un gaz vecteur, ce qui empêche finalement l'introduction des particules dans le métal liquide et le remplissage du moule de la pièce à couler.
  • La veine de métal liquide s'évacue rapidement, une fois traitée, de la chambre de mélange par un orifice de coulée situé dans le fond en alimentant le moule de la pièce à couler.
  • Il est avantageux que ladite veine de métal liquide d'épaisseur suffisante soit constituée par un vortex obtenu à l'aide d'un chenal d'amenée de métal liquide, par gravité, qui débouche tangentiellement à la périphérie d'une chambre de mélange de révolution (cylindrique ou tronconique) ouverte par le haut, et à proximité de la partie inférieure de ladite chambre dont le fond est en général profilé de façon à faciliter la formation dudit vortex. Ledit fond comporte l'orifice de coulée par où s'écoule le métal liquide traité.
  • L'alliage particulaire est introduit dans la veine de métal liquide en général à l'aide d'une canne nécessairement non immergée dans le métal liquide. Cette canne est alimentée par un gaz vecteur à grande vitesse, de préférence inerte vis à vis du métal coulé, qui véhicule l'alliage particulaire, de telle sorte que ledit alliage sorte de la canne, ou de tout autre moyen d'introduction, avec une vitesse ou une énergie suffisante pour pénétrer, par projection violente, en général d'une profondeur d'au moins 1 cm à l'intérieur du métal liquide et de préférence environ 2 cm.
  • On note que la profondeur de pénétration des particules reste nettement supérieure à celle du gaz vecteur; on évite ainsi tout refroidissement ou éparpillement rédhibitoire du métal liquide.
  • L'alimentation de la veine de métal liquide peut être faite à partir d'une poche de coulée de grandes dimensions par l'intermédiaire d'un entonnoir équipé d'une buse de sortie calibrée pour régler le débit de métal liquide ou à partir d'un système d'alimentation automatique de moules de coulée.
  • La chambre de mélange peut être équipée d'un orifice de trop-plein.
  • Il est important d'orienter convenablement le jet de particule par rapport à l'écoulement du métal liquide, en tenant compte des caractéristiques dudit écoulement: vitesse, géométrie, caractéristiques physiques du métal liquide...
  • La canne de projection peut être branchée directement sur un conteneur d'alliage particulaire alimenté par un gaz vecteur dont le débit et la pression sont suffisants pour donner audit alliage l'énergie nécessaire de pénétration dans le métal liquide. La vitesse des grains est de l'ordre de 10 m/sec.
  • Mais il est préférable d'utiliser une canne équipée d'un système propre d'éjection. Dans ce cas il est possible de la relier d'une part à un conteneur d'alliage particulaire quelconque, n'ayant pas besoin d'être mis sous pression, par l'intermédiaire d'un distributeur (par exemple vibrant ou alvéolaire ou à guillotine), et d'autre part à une source de gaz vecteur sous pression.
  • La figure 1 représente une illustration non limitative d'un dispositif conforme à l'invention, utilisant un vortex, selon une coupe verticale ; il est équipé d'un entonnoir d'alimentation en métal liquide.
  • La figure 2 représente le même dispositif vu de dessus, mais sans l'entonnoir.
  • La figure 3 représente une canne de projection par gaz vecteur, équipée d'un dispositif d'éjection donnant de la vitesse aux particules d'alliage tout en permettant un ralentissement important du gaz à la sortie.
  • Sur la figure 1 on voit en (1) le chenal d'amenée de métal liquide (par exemple fonte) vers la chambre de mélange (2). Le chenal débouche en (3) tangentiellement à la périphérie de la chambre et à proximité immédiate de la zone de vortex (4) prolongée par l'orifice de coulée (5). La chambre est ici de forme tronconique, possède une large ouverture (6) à sa partie supérieure et un orifice de trop-plein (7). On voit en (8) la canne non immergée d'introduction à grande vitesse de l'alliage particulaire dans le métal liquide du vortex; elle sera décrite plus en détail en référence à la Figure 3. En (9) a été installé un entonnoir permettant d'alimenter le chenal (1) à partir d'une poche de coulée importante non représentée.
  • Sur la figure 2, où l'entonnoir n'est pas figuré, on voit en (1) le chenal débouchant tangentiellement en (3) dans la chambre de mélange (2), en (4) la zone de vortex, en (5) l'orifice de coulée, en (6) l'ouverture supérieure, en (7) le trop-plein et en (8) l'emplacement de la canne non immergée d'introduction de l'alliage particulaire.
  • Sur la figure 3, illustrant une canne d'introduction de particules équipée d'un système d'éjection donnant la vitesse suffisante aux particules pour pénétrer profondément dans le métal liquide, on voit en (11) le tube d'arrivée de particules relié au réservoir de particules qui peut être un simple conteneur et n'a pas besoin d'être un réservoir sous pression de gaz ; cette liaison est de préférence faite par l'intermédiaire d'un distributeur-doseur de particules (non représenté); en (12) une arrivée de gaz réglable (en général azote) située à hauteur de l'arrivée des particules ; en (13), en aval, un rétrécissement de la veine de fluide du type venturi, suivi d'un évasement (14) du diamètre du tube de sortie (15) de la canne d'introduction non immergée.
  • Le rétrécissement (13) permet au flux de gaz amené par le tube d'amenée (12) de donner l'énergie nécessaire aux particules solides, tandis que l'évasement (14) associé à la faible longueur du tube de sortie (15) permet de ralentir le gaz tout en conservant la vitesse des particules.
  • Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent ainsi de réaliser des séries de coulées discontinues avec introduction tardive d'additifs, sur tous types de moules, sans encrassement ni accumulation néfaste d'additif dus aux arrêts répétés de la coulée discontinue, et sans risque excessif d'un refroidissement dû au gaz vecteur.
  • Le dispositif selon l'invention peut être aisément intercalé entre une poche de coulée ou un appareil d'alimentation automatique de coulée et les moules sans précaution ou mise au point particulière, ce qui en fait un appareil simple d'emploi. Il est adaptable à tous types de fonderies, notamment celles utilisant des machines automatiques de production de moules en série.
  • Ce dispositif peut être équipé de différents organes de régulation (robinets d'alimentation en métal liquide à ouverture et/ou débit réglable et/ou asservis, mesures de débit de métal liquide, de poudre, de gaz, détection de niveau, temporisateur d'introduction de poudre etc...) permettant d'optimiser les conditions de coulées : par exemple la coulée d'une quantité prédéterminée de métal liquide, l'introduction d'une quantité d'alliage dosée correspondante, au moment opportun et pendant une durée voulue.
  • Des perfectionnements sont possibles:
    • afin d'éviter une trop grande dispersion du jet de métal liquide à la sortie du trou de coulée du dispositif, il est avantageux que ce trou ait une section polygonale, par exemple carrée;
    • l'entretien de la propreté du trou de coulée peut se faire automatiquement, entre les coulées, en faisant transiter dans le trou de coulée un outil de section identique à celle dudit trou de coulée, manoeuvré par exemple par un vérin, ce ringardage est effectué à intervalle régulier selon une fréquence variable;
    • pour simplifier ses nettoyages épisodiques, la chambre de mélange peut être constituée de deux parties obtenues en la coupant selon un plan vertical, passant de préférence par le trou de coulée, représenté par sa trace AA sur la figure 2; ces deux parties sont en général assemblées par des moyens de fixation rapide.
  • Bien qu'il puisse être utilisé pour tous types de métal liquide et tous types d'additifs pulvérulents, il est particulièrement adapté au traitement tardif de nodulisation et/ou d'inoculation des fontes de moulage, par exemple à l'aide d'alliage Fe Si Mg contenant de 40 % à 75 % de Si, et de 3 à 30% de Mg.
  • Il permet également d'améliorer quantitativement et qualitativement le rendement d'introduction d'alliages peu solubles et/ou volatils, tels ceux contenant du magnésium, c'est-à-dire en améliorant simultanément le niveau du rendement et sa régularité d'une coulée à l'autre.
    • EXEMPLE
  • On comparera les résultats de rendements d'introduction de magnésium en grandeur et stabilité obtenus avec un dispositif selon l'invention et selon l'art antérieur.
  • On a utilisé, dans les deux cas, la même fonte caractérisée par l'analyse chimique suivante :
    C 3,7 %
    Si 2,7 %
    S 0,008 %
    Fe solde
    et qui a servi à couler des lingotins de 15 kg.
  • L'alliage de traitement utilisé a la composition suivante :
    Mg 5,8 %
    Si 47 %
    Ca 0,54 %
    Al 0,95 %
    Fe solde
    et sa granulométrie est comprise entre 0,2 et 2 mm.
  • La quantité introduite est de 1,1 % du poids de fonte coulée.
    • ESSAI 1
  • Dans cet essai on a utilisé un dispositif de coulée illustrant l'art antérieur. On forme un vortex à l'aide d'un dispositif conforme à celui illustré par les fig. 1 et 2 par contre on alimente l'alliage en utilisant un doseur alvéolaire à pression atmosphérique relié à un tube de distribution véhiculant, à l'aide d'un gaz porteur, ledit alliage sur le vortex de fonte liquide.
  • Dans les lingotins obtenus, on note un rendement (exprimé par le rapport entre la quantité de magnésium observée dans la fonte et la quantité de magnésium introduite) s'échelonnant entre 35 et 60 % ; de plus pour les rendements inférieurs à 45 % le graphite de la fonte obtenue n'est pas totalement nodulaire ce qui altère les propriétés de la fonte.
  • Les mauvais rendements sont dus à des irrégularités de dissolution qui se traduisent par un encrassement du dispositif de coulée.
    • ESSAI 2
  • Dans cet essai on a utilisé un dispositif de coulée selon l'invention, conforme à celui illustré dans les figure 1 et 2, l'alliage étant introduit en profondeur dans le vortex à l'aide d'une canne de projection non immergée conforme à celle illustrée dans la figure 3 et procurant une grande vitesse aux grains d'alliage. La canne est alimentée par le même doseur alvéolaire que dans l'essai 1.
  • La vitesse des gaz à la sortie de la canne de projection est de 20 m/s et les grains pénètrent à environ 1 cm de profondeur dans la fonte liquide du vortex.
  • Dans les lingotins obtenus on note un rendement s'échelonnant entre 50 et 65 % en amélioration significative en valeur et en dispersion ; on obtient dans tous les cas une structure de graphite totalement nodulaire.
  • La qualité de la fonte s'en trouve notablement améliorée.

Claims (14)

  1. Procédé d'introduction tardive d'alliage particulaire lors de la coulée d'un métal liquide consistant à:
    - former une veine de métal liquide d'épaisseur suffisante, confinée et en mouvement dans une chambre de mélange munie d'un orifice de coulée,
    - mélanger l'alliage particulaire avec un gaz vecteur à grande vitesse,
    - ralentir le gaz vecteur sans ralentir les particules,
    - introduire l'alliage particulaire dans la chambre de mélange à un niveau supérieur à celui de la veine de métal liquide à une vitesse et avec une énergie suffisantes pour que les particules pénètrent suffisamment profondément à l'intérieur de la veine de métal liquide,
    - couler le métal liquide mélangé à l'alliage particulaire à travers l'orifice de coulée.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules pénètrent à l'intérieur du métal liquide à une profondeur d'au moins 1 cm et de préférence 2 cm.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz vecteur est l'azote.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la veine de métal liquide forme un vortex dans la chambre de mélange.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le métal liquide s'écoule par gravité et débouche tangentiellement à la périphérie de la chambre de mélange à proximité de son fond, la chambre de mélange étant de révolution.
  6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le flux de métal liquide et celui d'alliage particulaire sont régulés.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le métal à traiter est de la fonte de moulage et l'alliage particulaire un nodulisant et/ou un inoculant à base de FeSiMg.
  8. Dispositif d'introduction tardive d'alliage particulaire lors de la coulée d'un métal liquide, comportant:
    a) une chambre de mélange (2),
    b) une arrivée de métal liquide (1) débouchant dans la chambre de mélange (2) et permettant de former une veine de métal liquide d'épaisseur suffisante, confinée et en mouvement dans la chambre (2),
    c) un moyen d'introduction (8) d'alliage particulaire, non immergé dans la veine de métal liquide, donnant aux particules une vitesse et une énergie suffisantes pour qu'elles pénètrent suffisamment profondément dans la veine de métal liquide, ce moyen d'introduction (8) comportant successivement, d'amont en aval:
    - une arrivée (12) d'un gaz vecteur,
    - une arrivée (11) de l'alliage particulaire débouchant dans l'arrivée (12) de gaz vecteur,
    - un dispositif de type venturi comportant une zone rétrécie (13) suivie d'une zone évasée (14),
    d) un orifice de coulée (5) situé à proximité de la veine de métal liquide.
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'arrivée de métal (1) débouche tangentiellement à la périphérie de la chambre (2) et à proximité de son fond (4), et que cette chambre (2) a une forme intérieure de révolution et un fond (4) profilé de manière à faciliter la formation d'un vortex de métal liquide.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que l'arrivée (1) de métal liquide comporte un entonnoir (9) pour assurer la constance du débit.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il est équipé de moyens de contrôle, de régulation et d'asservissement du flux de métal liquide et de l'alliage particulaire.
  12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que l'orifice de coulée (5) a une section polygonale, de préférence carrée.
  13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que l'orifice de coulée (5) est nettoyé par ringardage à l'aide d'un outil de section identique.
  14. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que la chambre de mélange (2) est constituée de deux parties obtenues en la coupant par un plan vertical passant par l'orifice de coulée (5).
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