<Desc/Clms Page number 1>
Fontes brutes à graphitisation contrôlée et leur procédé de fabrication,
Les fontes de moulage de haut-fourneau telles qu'on,les obtient par les procédés sidérurgiques actuels c'est-à-dire dans les appareils alimentés en.coke et soufflés au vent chaude ont des teneurs en carbone total qui sont en général de 3,50% à 4 et même au- dessus, dont 0,60 à le/. de carbone combiné.
Lorsqu'on examine au microscope une fonte de cette sorte, le carbone libre se présente sous la forme de lamelles de graphite généralement volumineuses, de longueur variable mais toujours relativement considérable et réparties de façon Irrégulière.,
<Desc/Clms Page number 2>
Jusqu'à une époque récente, ces fontes brutes donnaient satisfaction aux besoins des fondeurs en deu- xième fusion : on n'imposait aux pièces coulées en fonte que des efforts mécaniques très réduits, ce métal étant considéré comme un matériau de deuxième ordre et imper- fectible. Hais depuis vingt à trente ans, on s'est aperçu qu'au contraire des idées anciennement admises, on peut obtenir des fontes coulées en deuxième fusion possédant des caractéristiques mécaniques bien supérieures à celles dont on se contentait autrefois ;
cette amélioration consi- dérable des propriétés mécaniques est liée essentiellement à la réalisation d'une certaine structure et, au deuxiè- me degré, à celle d'une composition chimique déterminée. on admet que; dans le cas des fontes résistantes dites aciérées ou perlitiques, type le plus courant, la struc- ture à rechercher consiste en perlite, avec du carbone libre se présentant sous la forme de lamelles courtes et peu épaisses, aussi régulières que possible quant à leur dimension et à leur répartition;
la ferrite en excès doit être proscrite, et la quantité de cémentite libre aussi réduite que possible,, Il s'agit en somme, selon les idées actuelles, de réaliser pour la matrice, la struc- ture d'un acier perlitique et de faire en sorte que la résistance aux efforts mécaniques soit diminuée le moins possible par la présence des constituants qui caracté- risent spécifiquement la fonte : graphite libre et cémen- tite libre. La forme de ces derniers constituants doit être au contraire telle qu'elle améliore considérablement la résistance au frottement et favorise l'obtention de moulages sans défaut.
Il y a en particulier intérêt à supprimer les taches ferritiques fréquentes dans les cassures des gueuses, En effet, la refusion de ces gueuses produit des moulages pré-
<Desc/Clms Page number 3>
sentant encore ces taches et il en résulte de nombreuses difficultés dans l'emploi des pièces ainsi obtenues (diminu- tion de la résistance méanique, facilité- de grippage au .frottement, usure rapide, etc...).
Ces fontes- résistantes perlitiques de deuxième fusion ont généralement la composition chimique ci-après; carbone total........................ 2,80 à 3,20% carbone combiné,...... : ............... 0,7 à 0,9 % silicium............................ très variable sui- vant les diensions de la pièce et le mode de refroidissejent. soufre ............................. le moins possible phosphore .... , ................... maximum 0,20% et de préférence 0,12%
Il existe dfférents procédés pour l'obtention des pièces en fonte poisédant les caractéristiques de struc- ture micrographiques ei par voie de conséquence, les pro- priétés mécaniques vises.
parmi ces proc'édés, il en est,un qui présente des avantges tels : facilité d'application, valeur et régularité dis résultats obtenus, qu'il attire de plus en plus l'ttentiol des fondeurs. S'est celui qui con- siste à fondr dans un cubilot ou dans tout appareil appro- prié, des choses contnant une certaine proprotion de fonte brute de hais-fourneau spéciale, à basse teneur en carbone et:' à grain seré; elles contiennent d'ailleurs aussi généralement des bocage en provenance de la fabrication elle-même de pièces menées résistantes.
('est pourquoi.'.il s'est formé une demae régulière, de la part des fondeurs avertis, pour de alles fontes brutes de haut-fourneau spéciales à bas sonneur en carbone et à grain serré.
Jusqu'à présent, ces fontes ne pouvaient être élabos que dans quelques hauts-fourneaux fabriquant de la facehématite de moulage, et cette fabrication se dis-
<Desc/Clms Page number 4>
tinguait de la fabrication courante de fonte de moulage par une des particularités ci-après : - un mode opératoire spécial dans la conduite du haut- neau, - l'emploi de charges appropriées, - ou la combinaison de ces daux facteurs,
Ces condit.ons spéciales permettent d'obtenir dans les gueuses :
1 ) une teieur en carbone relativement basse,
2 ) un gra>hite à développement contrôlé,
3 ) l'absece d'anomalies de structure.
Mais la Deanderresse a découvert que l'élabora- tion, faite dans le! conditions qui viennent d'être dites, peut être parachevé) de la façon la plus heureuse par un traitement subséquet de la fonte.
Ce derniertraitement a pour but, en plus d'un ajustement, toujour souhaitable, des éléments chimiques : carbone, silicium, tc... une action sur les inclusions non métalliques en auspension dans la fonte, inclusions '-lui, selon ure théo?ie classique, par leur mode de for- mation et-leur distibution dans le métal, commandent la forme et les dimensions du graphite, ainsi que les ano- malies de structure dont il a été parlé.
,e traitement consiste à faire couler le métal, sortant u haut-fourneau, dans un mélange de tournures et de btitures, de fer ou d'acier. Les tournures peu- vent ête remplacées par toutes autres ferrailles divi- sées e les battitures par de l'oxyde de fer Fe3 O4 d'au- tres fovenances. Le mélange de tournures et de batti- turepeut aussi être remplacé par toute autre matière grarbée ou pulvérulente composée essentiellement de fer et oxydes de fer,
<Desc/Clms Page number 5>
Une fraction de l'oxygène des oxydes brûle une partie du carbone de la fonte en CO et CO2; une autre fraction, en se conbinant, au silicium, dégage une quantité de chaleur supérieure à celle qui est nécessaire à la décom- position des oxydes.
Ces calories jointes à la chaleur sen- sible de la fonte au-dessus de la température de solidifica- tion sont disponibles pour fondre des matières métalliques ferreuses après réduction des oxydes qu'elles peuvent conte- nir. Enfin, une partie de l'addition est scarifiée avec les produits d'oxydation de la fonte (MnO, SiO2, etc...). on obtient donc, par une addition convenablement calculée du mélange de tournures ou ferrailles et de battitures, une diminution de la teneur en carbone, de la teneur en ailicium et la formation d'un laitier dont les propriétés sont déter- minantes de la forme de graphitisation de la fontes. La for- mation de ce laitier provoqué par l'addition d'oxyde de fer est un des points principaux de la présente invention.
Suivant les cas, les proportions respectives de fer ou d'acier et d'oxyde de fer peuvent varier entre des limitas très étendues.
Les additions rappelées ci-dessus peuvent se faire, soit dans un chenal de coulée, soit dans un récipient convenable fixe ou mobile, chauffé ou non chauffé et dans lequel coule la fonte. Elles' peuvent avoir lieu de faon ' continue dans le chenal ou dans le récipient, ou être mas- sives en une ou plusieurs fois.
L'utilisation d'un récipient augmente l'efficacité de l'addition. Elle. permet en outre le ontrôle des résul- tats par analyse chimi,que rapide et par les éprouvettes de texture, familières aux fondeurs, éprouvettes permettant d'apprécier la teneur en carbone et en'silicium avec une précision suffisante. De la sorte, il devient possible de produire une fonte de composition déterminée à l'avance
<Desc/Clms Page number 6>
présentant en même temps les avantages de structure "contro- lée" indiquée ci-dessus. Une grande homogénéité du métal: est rendue possible par un brassage produit par des procédés mécaniques, tels que mise eh rotation du four, par champ tournant créé par des courants polyphasés ou par un procédé pneumatiques, etc...
De bons résultats ont été obtenus en préparant dans une poche des couches de tournures et battitures con- venablement alternées et en coulant d'abord en un point pour permettre à la fonte d'atteindre le bas de la poche, puis en déplaçant la poche ou le jet pour arroser toutes les matières métalliques non fondues, et en terminant par un "perchage" au bois sec, c'est-à-dire par l'introduction de .perches. de bois sec dans la masse de métal fondu pour 1'#si- ter par le dégement de gaz qui en résulte.
A titre d'exemple, une coulée de 7.030 kg de fonte à C = 3,50; Si = 3,08 % (avec manganèse = 0,90; phosphore + soufre inférieur à 0,10% a été ramenée à G = 3,31 et Si = 1,98 . par l'addition de 205 kg de tournu- res et 400 kg de battitures. Une coulée de 8.600 kg de fonte à C = 3,27 a été ramenée à 0 = 2,97 par une addition de 79C kg de tournure. une coulée de 6920 kg de fonte à 3e25 de G et 4,65 de Si, a été ramenée à 3,05 de C et 3,52 de si par une addition de 234 kg de tournures et 575 kg de batti- tures.
Enfin, une coulée de 6.530 kg de fonte à 3,09 de C et 3,68 de si a été ramenée à 2,76 de C et 2,33 de Si en la coulant sur 310 kg de tournures, 905 kg de battitures.et 202 kg de cendres de pyrites.
L'audition de matières oxydées provoqua une réaction exothermique qui permet d'augmenter l'apport des tournures ou des ferrailles divisées. par ailleurs, on peut régler à la fois les faneurs en carbone et en silicium et agir simultanément
<Desc/Clms Page number 7>
sur la structure de la fonte, de manière à obtenir une structure homogène,, , L'invention permet d'obtenir des fontes nou- velles (plus particulièrement dès la sortie du haut-four- neau) dont lateneur en carbone peut varier de 3,40 à 2,40 % et la teneur en silicium descendre jusqu'à 1,5 % avec une structure homogène et sans tache de ferrite, de semblables fontes n'ayant jamais été réalisées avec certitude jusqu'ici même par traitement dans un four spécial,
EMI7.1
I?DVii'D1AT1QNS
1 - Un procédé d'obtention à la sortie du haut-fourneau d'une fonte de composition déterminée, et notamment de fonte à basse teneur en carbone, caractérisée i en ce que l'on brasse une fonte brute de haut-fourneau avec un mélange de tournures ou de ferrailles divisées et de battitures (ou toute autre matière granulée ou pulvérulente composée essentiellement de fer et d'oxyde de fer).
2 - procédé comme spécifié en 1 , caractérisé en ce que la fonte est coulée dans un récipient chargé de
EMI7.2
tournures et de battitures de fer ou à'aaier,'àe préfé enae en couches alternées,, la jet étant déplacé par rapport au récipient ou réciproquement, de manière que la fonte ait un contact suffisant avec les matières additionnelles.
3 '- Procédé comme spécifié en 1 ou 2 , carac- térisé en ce que la fonte est coulée dans un-récipient mélangeur pouvant éventuellement être chauffé, animé d'un mouvement de rotation ou bien dans lequel la fonte liquide peut être brassée par tous autres moyens de brassage, méca- niques, pneumatiques ou électro-magnétiques.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.