<Desc/Clms Page number 1>
" Procédé de désulfuration des fontes spéciales, ou non, avant addition de magnésium et produits obtenus ".
On a découvert récemment que l'on pouvait obtenir une fonte spéciale ou ordinaire possédant de remarquables propriétés mécaniques en ajoutant du magnésium au métal en fusion dans des conditions telles qu'une petite quantité de magnésium se trouve retenue dans le moulage. Tandis que dans une fonte exempte de
<Desc/Clms Page number 2>
magnésium, le graphita est présent sous la forme bien connue de lamelles, dans les moulages contenant du magnésium retenu, le graphite se trouve d'abord sous la forme compacte et devient ensuite de plus en plus sensiblement sphéroïdal lorsque la te- neur en magnésium du moulage augmente.
La fonte dans laquelle, à l'état brut de coulée, la teneur en magnésium retenu est com- prise entre 0,02 et 0,04% et dans laquelle 75% au moins du gra- phite se trouvent sous la forme compacte a été décrite dans le brevet belge no. 487.970 déposé par la demanderesse le 18 mars 1949 pour " Perfectionnements aux fontes et à leur procédé de fabrication ". Le brevet belge no. 481.349 déposé le 22 mars 1948 pour " Perfectionnements à la fabrication de la fonte Il vise la production de la forme sphéroidale du graphite et in- dique que la plus basse teneur en magnésium retenu qui produit cette forme est 0,04%.
Le magnésium retenu, quand il est dé- terminé par le procédé d'analyse donné dans la deuxième des demandes de brevet susvisées comprend, non seulement le magné- sium libre dissous dans le métal, mais aussi le magnésium com- biné avec d'autres éléments et en particulier avec le soufre ou l'oxygène.
La présente invention est essentiellement fondée sur cette découverte que le soufre est un facteur très important dans le. métal en fusion. Dans les demandes de brevet susvisées, il a été indiqué que le soufre, qui existe généralement dans la fonte, contrarie l'effet désiré du magnésium en enlevant du magnésium sous forme de sulfure. En raison de ce fait, la quan- tité de magnésium introduite dans le métal en fusion dans les procédés décrits dans lesdites demandes de brevet est assez grande pour qu'elle puisse réagir avec le soufre présent et laisser une certaine quantité de magnésium dans la fonte.
La demanderesse a découvert maintenant que si l'on
<Desc/Clms Page number 3>
soumet le métal fondu à un traitement de désulfuration avant d'y introduire le magnésium qui doit y être retenu, on obtient la forme sphéroïdale du graphite avec moins de 0,04. de magnésium retenu et la forme compacte avec moins de 0,02% de magnésium.
Ceci donne lieu à divers avantages. Le traitement de désulfura- tion doit réduire la teneur en soufre à moins de 0,02 et il doit être de nature telle qu'il élimine du bain la plus grande partie du soufre ; dit, le soufre ne doit pas rester dans le bain sous forme de sulfure.
Il peut se faire, et il en est probablement ainsi,. que la quantité réelle de magnésium libre nécessaire pour obli- ger le graphite à changer de forme à partir de la forme en la- melles est toujours la même et que les valeurs plus faibles de magnésium retenu résultent simplement de la réduction, ou même de l'élimination, du magnésium combiné sous forme de sulfure
EMI3.1
de ipagné siuin xxxsàxDéosaa>Qafie étant donné que,lorsque le sulfure de magnésium est présent, la quan- tité de magnésium qui s'y trouve est comprise dans la quantité de magnésium résiduel déterminé par l'analyse.
Quoi qu'il en soit, on peut produire la forme sphéroïdale du graphite avec une quantité de magnésium aussi faible que 0,025- dans le métal coulé dans le moule et la forme compacte avec une quantité encore moin- dre.
L'invention a, en conséquence, pour objet une fonte graphitique spéciale ou ordinaire contenant moins de 0,02% de soufre et, soit de 0,01 à 0,02% de magnésium retenu, le graphite se trouvant principalement sous la forme compacte dans la fonte brute de coulée, soit de 0,02 à 0,04% de magnésium retenu, le graphite se trouvant principalement sous la forme sphéroïdale dans la fonte brute de coulée.
Le traitement de désulfuration consiste, de préférence,
<Desc/Clms Page number 4>
à traiter la fonte enfusion par une scorie basique en fusion dans laquelle le sulfure formé se dissout facilement. L'action de la scorie se trouve renforcée par celle d'un autre agent de désulfuration qui peut être, par exemple, le carbonate de so- dium, le calcium, ou le magnésium lui-même; autrement dit, en présence d'une scorie basique, on peut ajouter le magnésium en deux fractions, la première pour réagir avec le soufre et la seconde pour rester dans le métal coulé ; on a constaté qu'il peut réduire la teneur en soufre à une valeur particulièrement faible et donner lieu à la forme sphéroïdale de graphite à une valeur très basse.
Quand on utilise le calcium ou un corps équi- valent, on peut l'ajouter sous la forme métallique ou en com- binaison avec d'autres éléments, par exemple sous forme de sili- ciure de calcium. Si l'on n'utilise pas la scorie basique, on peut ajouter le calcium conjointement avec le magnésium avant l'addition du magnésium destiné à être retenu dans le bain.
Pour l'addition de magnésium au métal en fusion, on doit adopter le même mode opératoire et observer les mêmes pré- cautions que dans les procédés décrits dans les demandes de bre- vet français mentionnées plus haut. Il est commode d'ajouter le magnésium sous la forme d'alliage à haute teneur en nickel.
De même que dans les procédés décrits dans les demandes de brevet susvisées, il est essentiel que le métal soit graphi- tique au moment de la coulée et il faut une composition appro- priée à cet égard compte tenu des conditions de coulée, c'est-à- dire du type de moule et de l'utilisation d'un agent d'inocula- tion quelconque, autrement dit de l'addition d'un agent graphi- tisant fort immédiatement avant la coulée.
L'inoculation de la fonte produit un effet graphitisant; elle consiste en une addi- tion tardive d'un agent graphitisant fort, lequel est habituelle
<Desc/Clms Page number 5>
ment un agent contenant du silicium, comme le ferro-silicium, le siliciure de calcium ou le siliciure de nickel, mais peut, par exemple, être l'aluminium. Dans la présente invention, on utilise l'inoculation, sauf dans certains cas où le bain possè- de un pouvoir graphitisant très prononcé. On introduit de préfé- rence le magnésium dans le bain et on introduit ensuite séparé- d' ment l'agent/inoculation graphitisant qui est de préférence le silicium ajouté, par exemple, sous forme de ferro-silicium. La quantité de silicium ajoutée est, en général, comprise entre 0,3 et 2,5% et, de préférence, entre 0,4 et 1,2%.
On va donner maintenant des exemples.
EXEMPLE 1.
On traite à 1400 , par application d'une scorie basique trois fois de suite à la surface ( la scorie étant formée de 60% de chaux, 32% de silicate de sodium et 8% de cryolite) une fonte en fusion contenant 3,6% de carbone, 1,5% de silicium, 0,6% de manganèse, 0,1% de soufre et 0,025% de phosphore. La teneur en soufre du métal en fusion se trouve réduite à 0,004%.
Après désulfuration, on porte la température à 1450 et on pré- lève des échantillons, des additions de nickel-magnésium à 8% de magnésium étant faites dans la poche, à chaque échantillon, de manière à obtenir une série de teneurs en magnésium résiduel comprises entre 0 et 0,04. Après l'addition de magnésium, on inocule chaque échantillon avec 0,5o de silicium sous forme de ferro-silicium. On coule des éprouvettes à partir de chaque échantillon.
On constate que,si la quantité de magnésium ajou- tée est de 0,02o, la teneur en magnésium résiduel dans la fonte brute de coulée est de 0,013%, que le graphite est presque en totalité sous la forme compacte et que la charge de rupture est de 39,35 kg/mrn2 . Une addition de 0,03 de magnésium donne une teneur en magnésium résiduel de 0,02%, une structure dans la-
<Desc/Clms Page number 6>
quelle la plus grande/partie du graphite est sous la forme compacte avec quelques sphéroides et une charge de rupture de 47,2 kg/mm2. Avec une addition de 0,04% de magnésium, la teneur en magnésium résiduel atteint 0,028% et le graphite est en tota- lité sphéroïdal. La charge de rupture est dans ce cas de 63 kg/mm2.
EXEMPLE 2.
Le mode opératoire est exactement le même que dans l'exemple 1, sauf que pendant la désulfuration, on ajoute du calcium métallique en quantité égale à 0,2% du poids du métal en fusion : la teneur en soufre se trouve réduite à 0,002%.
On constate que le graphite est presque en totalité sous la for- me compacte quand on ajoute 0,02 de magnésium donnant une teneur en magnésium résiduel de 0,01% et que la charge de rupture est de 39,35 kg/mm2. Une addition de 0,03% de magnésium donne une teneur en magnésium résiduel de 0,02'la avec un mélange de graphite compact et de graphite sphéroïdal, la charge de rupture étant de 52 kg/mm2. Une addition de 0,04% de magnésium donne une te- neur en magnésium résiduel de 0,026%, tout le graphite étant sous la forme sphéroïdale, et une charge de rupture de 66 kg/mm2.
Un des avantages que procure l'invention réside dans le fait qu'elle permet d'utiliser une quantité moindre de magné- sium pour obtenir dans la fonte la forme désirée de graphite; il s'ensuit que l'on utilise une quantité plus petite d'alliage de nickel ou autre alliage d'addition, que l'on introduit dans le bain une quantité plus faible de nickel ou autre métal ser- vant de véhicule et que l'effet de refroidissement de l'alliage d'addition est, par suite, moindre.