BE1015192A5 - Determination des teneurs en carbone et en silicium d'une fonte en fusion. - Google Patents
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Abstract
Un procédé pour déterminer les teneurs en carbone et en silicium d'une fonte en fusion est révélé. Le procédé comprend les étapes consistant à effectuer une analyse thermique de la fonte en fusion versée dans un premier récipient d'échantillonnage auquel on ajoute une petite quantité de tellure et dans un second récipient d'échantillonnage auquel on ajoute une petite quantité de silicium, et comparer les température de cristallisation primaire de la fonte en fusion dans les première et second recipients d'échantillonnage.
Description
<Desc/Clms Page number 1> DETERMINATION DES TENEURS EN CARBONE ET EN SILICIUM D'UNE FONTE EN FUSION FONDEMENT DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé pour déterminer les teneurs en carbone et en silicium d'une fonte en fusion, plus particulièrement un procédé permettant de prédire les teneurs en carbone et en silicium d'une fonte en fusion ou d'une fonte brute par analyse thermique. Ci-après, lorsqu'il n'y a pas lieu d'opérer une distinction entre la fonte ou la fonte brute, on utilise le terme "fonte". Du fer en fusion préparé à l'aide d'un cubilot ou de fonte brute portée à fusion dans un haut fourneau à courant d'air forcé est désigné par l'expression "structure eutectique" et la teneur en carbone de la structure eutectique du métal en fusion est transformée en fer hypoeutectique ou hypereutectique en fonction des <Desc/Clms Page number 2> conditions de travail en ce qui concerne les quantités du coke de fonderie et du courant d'air forcé dans le haut fourneau. Dans certains cas, on peut ajouter des additifs tels que du silicium à la fonte en fusion dans le but d'obtenir une composition désirée et, dans le cas de la fonte brute, on transfère la fonte brute en fusion dans un convertisseur pour éliminer le carbone et le silicium afin de le transformer en acier. Dans le but d'obtenir de l'acier à partir de fonte brute en fusion, il y a lieu de régler la qualité de l'air forcé dans le convertisseur en fonction des teneurs en carbone et en silicium. Habituellement, on procède à une analyse spectroscopique d'émission pour mesurer les teneurs en carbone ou en silicium de la fonte ou de la fonte brute. Dans l'analyse spectroscopique d'émission, on déverse une portion du métal en fusion dans un récipient d'échantillonnage et on solidifie l'échantillon. On polit la surface de l'échantillon solidifié avec un abrasif extrêmement fin, puis on analyse la surface polie. Dans la technique antérieure, on effectue une analyse thermique pour mesurer les teneurs en carbone et en silicium de la fonte en fusion. Malgré le fait que les équivalents en carbone (CE) de chacune des compositions hypoeutectique et hypereutectique dans de <Desc/Clms Page number 3> la fonte en fusion soient différents l'un de l'autre, dans une courbe de refroidissement obtenue par l'analyse, les températures de cristallisation primaire des deux compositions sont souvent situées au même endroit de la courbe. En conséquence, l'analyse thermique pour mesurer les teneurs en carbone et en silicium de la fonte en fusion est habituellement restreinte à un petit nombre de fontes hypoeutectique ou hypereutectique. Dans de la fonte hypereutectique proprement dite, soit du graphite, soit de la cémentite (Fe3C) cristallise à partir de la fonte en fusion. Toutefois, les températures de cristallisation primaire du graphite et de la cémentite sont différentes l'une de l'autre, comme on peut le voir à partir du diagramme de phases; de même, les teneurs en carbone du graphite et de la cémentite sont différentes. Le cristal primaire de la forme hypoeutectique représente uniquement de la fonte austénitique et les teneurs en carbone peuvent être mesurées par la température hypoeutectique de l'austénite. Comme on peut le voir clairement dans le diagramme de phases de la fonte en fusion contenant du fer et du carbone, dans la région hypereutectique, on trouve deux liquidus dans le plan (AB et BE). La teneur en carbone de la fonte en fusion peut être mesurée par la température de cristallisation primaire, mais étant donné que l'on ne dispose pas d'une quantité suffisante <Desc/Clms Page number 4> de germes cristallins, le liquidus de la cémentite dans le plan n'apparaîtra pas sur le diagramme. En conséquence, une température primaire proprement dite apparaît entre les deux liquidus dans le plan. Lorsque la fonte en fusion est de la fonte hypoeutectique, on obtient une cristallisation, soit du graphite, soit de la cémentite. Si la matière de graphite est présente en une quantité plutôt en excès dans la fonte en fusion, le liquidus du graphite dans le plan apparaîtra dans le diagramme de phase de la fonte en fusion contenant du fer et du carbone. Par ailleurs, dans le cas d'une quantité insuffisante d'une matière nucléaire de graphite dans la fonte en fusion, elle refroidit en cas de superrefroidissement et la température de cristallisation primaire apparaît plus bas que le liquidus dans le plan. En l'absence de matière nucléaire de graphite dans de la fonte en fusion, la cémentite cristallise. Toutefois, la matière nucléaire dans de la fonte en fusion proprement dite n'apparaîtra pas sur le diagramme de phase sous la forme d'un liquidus de cémentite dans le plan. En conséquence, dans le but de mesurer la teneur en carbone d'une fonte en fusion proprement dite, il est nécessaire d'ajouter une quantité suffisante de matière nucléaire de graphite ou d'éliminer la matière nucléaire de graphite qui y est contenue. <Desc/Clms Page number 5> A la lumière de ce qui précède, il est impossible de mesurer ou de déterminer la teneur en carbone ou en silicium de la fonte en fusion ou de la fonte brute via le procédé habituel d'analyse thermique lorsque le métal en fusion est à l'état hypereutectique. Un objet principal de l'invention est de procurer un procédé de détermination des teneurs en carbone et en silicium d'une fonte en fusion ou d'une fonte brute. D'autres objets de la présente invention se dégageront ci-après. BREVE DESCRIPTION DU DESSIN La FIGURE est un diagramme de phase d'une fonte en fusion contenant du fer et du carbone. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Pour atteindre ces objets, un procédé pour déterminer les teneurs en carbone et en ferro-silicium de fontes ou de fontes brutes en fusion conformément à la présente invention englobe les étapes consistant à: (1) préparer un premier récipient d'échantillonnage à utiliser dans l'analyse thermique de la fonte en fusion, auquel on ajoute une petite quantité de tellure (Te); (2) préparer un second récipient d'échantillonnage dans lequel on ajoute une petite quantité de ferro-silicium (Si); <Desc/Clms Page number 6> (3) déverser ladite fonte en fusion dans les premier et second récipients de manière simultanée; (4) procéder à une analyse thermique de la fonte en fusion dans le premier récipient ; d'obtenir une température de cristallisation primaire de ladite fonte en fusion dans ledit premier récipient; (5) procéder à une analyse thermique de la fonte en fusion dans le second récipient ; d'obtenir une température de cristallisation primaire de ladite fonte en fusion dans ledit second récipient; (6) comparer la température de cristallisation primaire de la fonte en fusion dans le premier récipient à ladite température de cristallisation primaire de la fonte en fusion dans le second récipient. Conformément à la présente invention, on soumet la fonte en fusion à une analyse thermique en utilisant le premier récipient d'échantillonnage dans lequel on ajoute une petite quantité de tellure et le second récipient d'échantillonnage dans lequel on ajoute une petite quantité de ferro-silicium, puis on compare l'une avec l'autre les températures de cristallisation primaire de la fonte en fusion dans les deux récipients. A partir de la comparaison effectuée ci-dessus, si la température de cristallisation primaire de la fonte en fusion dans le premier récipient est supérieure à celle de la fonte en fusion dans le second récipient, on peut en déduire que la fonte en fusion est de la fonte hypoeutectique. En revanche, si la température de cristallisation primaire de la fonte en fusion dans le <Desc/Clms Page number 7> second récipient est supérieure à celle du premier récipient, on en conclut que la fonte en fusion est de type hypereutectique. En outre, étant donné que le premier récipient d'échantillonnage contient une petite quantité de tellure, les cristaux primaires dans la fonte en fusion se transforment en cémentite. En conséquence, lorsque l'échantillon correspond à de la fonte hypoeutectique, la teneur de l'échantillon en carbone sera aisément déterminée par sa courbe d'étalonnage. Par ailleurs, lorsqu'on déverse l'échantillon de fonte en fusion dans le second récipient contenant du ferro-silicium, l'équivalent en carbone de la fonte en fusion subira une augmentation sous l'action du ferrosilicium. En conséquence, comme on peut le voir dans le diagramme de phases, la température de cristallisation primaire de la fonte en fusion s'approche de la température eutectique qui est inférieure à la température de cristallisation primaire de la fonte en fusion dans le premier récipient. Lorsque l'échantillon fourni est de la fonte hypereutectique, la température de cristallisation primaire de l'échantillon dans le second récipient est supérieure à celle régnant dans le premier récipient d'échantillonnage. Après avoir déterminé le fait de savoir s'il s'agit d'une fonte hypereutectique ou hypoeutectique, on peut <Desc/Clms Page number 8> mesurer la teneur en carbone de la fonte en fusion par la courbe d'étalonnage. En outre, par le fait que le premier récipient d'échantillonnage contient du tellure, même si la fonte en fusion dans le premier récipient est de la fonte hypereutectique, elle se solidifie en fonte brute blanche et on peut obtenir une température eutectique fixe pour procéder à l'analyse des teneurs en carbone et en silicium. EXPERIENCE On maintient respectivement, à une température de 1500 C, des échantillons de fonte en fusion numéro 1 à numéro 5 que l'on soumet à une analyse de la composition chimique en ce qui concerne la teneur en carbone (C) et la teneur en silicium (Si), ainsi que l'équivalent en carbone (CE) comme représenté dans le TABLEAU I. On déverse ces échantillons dans le premier récipient d'échantillonnage auquel on ajoute une petite quantité de tellure, dans un deuxième récipient d'échantillonnage auquel on ajoute une petite quantité de silicium tel que des composés de ferrosilicium (par exemple Fe-75% de Si ou Fe-40% de Si-10% de Ca) et dans un troisième récipient d'échantillonnage exempt d'additif, puis on soumet les échantillons à une analyse thermique pour obtenir des courbes de refroidissement dans le but de mesurer la température de cristallisation primaire et la température eutectique, les teneurs en <Desc/Clms Page number 9> carbone et en silicium et l'équivalent en carbone, respectivement. TABLEAU I EMI9.1 <tb> Echantillon <SEP> No. <SEP> 1 <SEP> No. <SEP> 2 <SEP> No. <SEP> 3 <SEP> No. <SEP> 4 <SEP> No. <SEP> 5 <tb> <tb> C <SEP> (%) <SEP> 4,75 <SEP> 4,4 <SEP> 4,1 <SEP> 3,75 <SEP> 3,5 <SEP> <tb> <tb> si <SEP> (%) <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> <tb> <tb> CE <SEP> 5,2 <SEP> 4,9 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 4,3 <SEP> 4,0 <SEP> <tb> Les résultats de l'analyse thermique des échantillons numéro 1 à numéro 5 sont repris dans le TABLEAU II et, dans le TABLEAU III, on représente les teneurs en carbone et en silicium de ces échantillons. TABLEAU II (Résultats de l'analyse thermique) EMI9.2 <tb> Température <SEP> de <SEP> cristallisation <tb> <tb> primaire <tb> <tb> CE <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> <tb> <tb> 1er <SEP> récipient <SEP> 1192 <SEP> 1150 <SEP> 1124 <SEP> 1164 <SEP> 1212 <SEP> <tb> <tb> 2ème <SEP> récipient <SEP> 1189 <SEP> 1152 <SEP> 1167 <SEP> 1223 <SEP> 1258 <SEP> <tb> <tb> 3ème <SEP> récipient <SEP> 1195 <SEP> 1157 <SEP> 1160 <SEP> 1185 <SEP> 1241 <SEP> <tb> <tb> Température <SEP> eutectique <tb> <tb> 1er <SEP> récipient <SEP> 1123 <SEP> 1123 <SEP> 1123 <SEP> 1123 <SEP> 1122 <tb> <tb> 2ème <SEP> récipient <SEP> 1150 <SEP> 1152 <SEP> 1153 <SEP> 1154 <SEP> 1153 <SEP> <tb> <tb> 3ème <SEP> récipient <SEP> 1129 <SEP> 1133 <SEP> 1147 <SEP> 1149 <SEP> 1151 <SEP> <tb> <Desc/Clms Page number 10> TABLEAU III EMI10.1 <tb> Echantillon <SEP> No. <SEP> 1 <SEP> No. <SEP> 2 <SEP> No. <SEP> 3 <SEP> No. <SEP> 4 <SEP> No. <SEP> 5 <tb> <tb> C <SEP> (%) <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> <tb> <tb> Si <SEP> (%) <SEP> 1,4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <tb> <tb> CE <SEP> 5,2 <SEP> 4,9 <SEP> 4,6 <SEP> 4,3 <SEP> 4,0 <tb> Lorsqu'on compare le TABLEAU I avec le TABLEAU III, les résultats de l'analyse thermique correspondent approximativement à ceux de l'analyse chimique. Conformément à la présente invention, on soumet le même échantillon de fonte en fusion à une analyse thermique en utilisant un premier récipient d'échantillonnage dans lequel on a placé une petite quantité de tellure et un deuxième récipient d'échantillonnage dans lequel on a placé une petite quantité de ferro-silicium, et on compare la température de cristallisation primaire de la fonte en fusion dans le premier récipient d'échantillonnage à celle du second récipient d'échantillonnage.
Claims (3)
1.- Procédé pour déterminer les teneurs en carbone et en ferro-silicium d'une fonte en fusion contenant plus ou moins Fe-40% Si-10% Ca, constitué par les étapes consistant à: (1) préparer un premier récipient d'échantillonnage à utiliser dans l'analyse thermique de la fonte en fusion, auquel on ajoute une petite quantité de tellure; (2) préparer un second récipient d'échantillonnage dans lequel on ajoute une petite quantité de ferro-silicium; (3) déverser ladite fonte en fusion dans lesdits premier et second récipients de manière simultanée; (4) procéder à une analyse thermique de ladite fonte en fusion dans ledit premier récipient afin d'obtenir une température de cristallisation primaire de ladite fonte en fusion dans ledit premier récipient;
(5) procéder à une analyse thermique de ladite fonte en fusion dans ledit second récipient afin d'obtenir une température de cristallisation primaire de ladite fonte en fusion dans ledit second récipient; (6) comparer ladite température de cristallisation primaire de ladite fonte en fusion dans ledit premier récipient à ladite température de cristallisation primaire de ladite fonte en fusion dans ledit second récipient.
2. - Procédé pour déterminer les teneurs en carbone et en silicium d'une fonte en fusion selon la revendication 1, dans lequel ledit ferro-silicium est représenté par Fe-
<Desc/Clms Page number 12>
75% de Si.
3. - Procédé pour déterminer les teneurs en carbone et en silicium d'une fonte en fusion selon la revendication 1, dans lequel ledit ferro-silicium est représenté par Fe- 40% de Si-10% de Ca.
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