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Pour améliorer la qualité des produits de fonderie il est connu d'introduire un gaz dans la matière fondue.
Dans le cas des alliages légers, on a proposé d'insuffler dans la matière fondue de l'hydrogène en quantité suffisante pour éviter les retas- sures dans les pièces coulées lors du refroidissement de la masse fondue. On tient compte dans ce procédé de la porosité de la pièce coulée.
Dans le cas du fer et des alliages ferreux, l'hydrogène exerce d'après la doctrine actuelle un effet nuisible. P our cette raison, on s'est forcé d'éliminer l'hydrogène de la fonte en fusion dans la fabrication de la fonte et dans la coulée des alliages de fer ou d'acier. Lorsqu'on pratique le gazage du fer et des alliages de fer fondus, on utilise des gaz exempts d'hydrogène, tels que l'oxyde de carbone. Ces idées admises ont donné naissan- ce à la présente invention.
L'invention a pour objet un procédé de traitement de matières à couler en fer et alliages de fer, ceux-ci comprenant les aciers, ainsi que d'autres matières fondues contenant des scories oxydées pouvant être réduites par l'hydrogène, par gazage de la masse fondue et consiste à introduire dans la masse fondue des quantités dosées d'hydrogène ou de gaz ou substances contenant de l'hydrogène, à éliminer l'hydrogène ainsi introduit par réduc- tion des scories oxydées et à débarrasser ainsi la masse fondue de ces scories.
De cette façon, selon l'invention, on utilise l'hydrogène pour la réduction des scories oxydées dans le fer ou les alliages de fer fondus et l'on obtient par cette réduction une structure plus compacte et plus fine. La réduction par l'hydrogène donne avantageusement des produits gazeux qui s'échappent de la masse fondue.
La coulée peut être d'un genre quelconque par exemple une coulée centrifuge ou à extrusion.L 'hydrogène peut être introduit dans la masse fondue à l'état gazeux, par exemple au moyen d'une lance déplacée cà et là ou par des tuyaux en graphite, et aussi en particulier par des corps ou tuyaux poreux convenablement adaptés aux surfaces du fond et d'où le gaz sort à 1' état finement divisé et distribué autant que possible régulièrement dans tou- te la masse fondue. Le dosage a lieu avantageusement en observant et mesurant avec précision , par exemple au moyen de- pyromètres ou d'éléments thermo-élec- .triques, la température de la masse fondue, qui monte, par exemple de 60 à 120 C tant que l'hydrogène introduit est consommé dans des réactions chimi- ques par la réduction cherchée des scories oxydées.
Si l'on dépasse la fin de la réaction, la température de la masse fondue baisse si l'on continue à introduire de l'hydrogène. Ç'est ainsi qu'on constate selon l'invention qu'il faut réduire l'arrivée de l'hydrogène afin de ne pas charger la masse fondue d'hydrogène, ce qui n'est pas souhaitable pour beaucoup d'applications et de masses fondues. Lorsqu'on introduit l'hydrogène à l'état gazeux dans la masse fondue, il est recommandé d'utiliser des corps poreux ainsi que déjà mention- né. L'hydrogène sort de ces corps poreux en perlant sous forme de petites bulles pour se distribuer régulièrement dans la masse fondue à l'état fine- ment divisé.
On peut par exemple effectuer un gazage régulier en adaptant les corps poreux à la surface du fond du creuset de fusion ou autre appareil sem- blable
On peut aussi introduire l'hydrogène ou les gaz qui le contiennent sous une forme solide, par exemple fixés à des supports d'hydrogène solides, tels que des sels chimiques. On peut alors, pour obtenir un dosage exact, o- pérer par exemple aveo une cloche plongeur contenant de l'hydrogène en combi- naison solide et, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on éloigne cette cloche dès que par ce gazage on a juste atteint la température maximum indiquée plus haut.
On peut ainsi facilement déterminer la quantité d'hydrogène de telle sorte que celui-ci soit entièrement consommé dans la
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masse fondue lorsque la réduction des scories oxydées est complète. Suivant la nature de la masse fondue, on peut aussi, lorsqu'on utilise l'hydrogène sous une forme solide, réaliser le dosage en ajoutant une quantité détermi- née d'après la quantité de masse fondue à traitas suivant une proportion à déterminer expérimentalement dans chaque cas particulière Il est particuliè- rement avantageux d'introduire dans la masse fondue de l'hydrogène à l'état d'hydrure, par exemple en combinaison avec des éléments du deuxième groupe de la table périodique, tel que l'hydrure de calcium, le calcium ayant aussi une action réductrice avantageuse.
Il est particulièrement avantageux aussi d'utiliser l'hydrure de magnésium dans le cas du fer fondue
Comme les hydrures et autres combinaisons hydrogénées des éléments du deuxième groupe de la table périodique en particulier se décomposent fa- cilement, il est recommandé selon l'invention d'enfermer dans des capsules les supports d'hydrogène avant leur introduction dans la masse fondue. On obtient de bons résultats en enrobant l'hydrogène sous forme d'hydrures pul- vérulents ou granuleux dans des enveloppes de paraffine ou autres enveloppes protectrices semblables formées d'hydrocarbures ou de matières synthétiques hydrogénées et en l'introduisant ainsi dans la masse fondue. Les hydrures ou autres supports d'hydrogène peuvent aussi être enrobés dans des capsules en tôle de fer ou autres qui se résolvent dans la masse fondue.
On peut aussi fixer l'hydrogène par absorption sur des constituants d'alliage, tels que le palladium ou le lithium et l'introduire dans la masse fondue après l'avoir dosé sous cette forme. On peut en outre utiliser en combinaison les divers modes d'introduction de l'hydrogène. Grâce au gazage de la masse fon- due par l'hydrogène de ;la manière décrite, selon l'invention, non seulement on obtient:la réduction des scories , mais en outre la structure est rendue plus compacte et plus fine et la résistance à la corrosion des pièces coulées est augmentée. Les caractéristiques de résistance des pièces coulées sont améliorées d'une manière considérable et surprenante.
On peut aussi selon 1' invention, par exemple dans la fabrication de moulages en coquilles, effec- tuer un gazage plus poussé de la masse fondue avec de l'hydrogène ou des gaz contenant de l'hydrogène après avoir effectué la réduction décrite,et cela avantageusement en dissolvant dans la masse fondue un excès aussi grand que possible du gaz, c'est-à-dire juste autant qu'il est possible.
Dans ce cas, de l'hydrogène se sépare dans les pièces coulées en cours de solidification sous la forme de petites et microscopiques bulles, sans que cependant celles-ci se ' touchent. L'hydrogène exerce alors sur la pièce coulée non entièrement durcie et dont le coeur est encore li- quide un effet mécanique qui, non seulement empêche la formation de retassu- res, effondrements ou fissures, mais ausi, par suite du gazage en excès, ap- plique les pièces coulées plastiquement par leur surface extérieure encore déformable contre les moules, par exemple les coquilles, et ainsi améliore les surfaces extérieures et augmente la précision de forme des pièces.
Même dans le cas des alliages non utilisables pour le moulage en coquilles, tels que les alliages pour moulage au sable, on peut d'une manière inattendue ob- tenir par le gazage en excès des moulages en coquilles sans défaut. On pour- rait craindre que les propriétés de résistance soient affectées par la po- rosité produite mais, comme les pores sont extrêmement petits,cela n'a pas d'effet nuisible en pratique. Pour effectuer le gazage en excès, on peut d'ailleurs également utiliser d'une manière particulièrement avantageuse les corps poreux mentionnés au début, aussi gros que possible, et l'on peut effectuer le dégazage immédiatement avant la coulée ou pendant la cou- lée. La dimension des pores des corps poreux est choisie de telle sorte que la tension superficielle empêche la matière fondue ce pénétrer dans les pores.
Pour ce gazage en excès, l'hydrogène peut aussi être introduit dans la masse fondue sous une forme solide, par exemple en combinaison chimique.
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Selon une autre particularité del'invention, on peut introduire la masse fondue, traitée avec l'hydrogène de la manière décrite et de pré- férence chargée d'hydrogène en excès, dans des moules dont on a augmenté la teneur en humidité au-dessus de 5% par addition d'eau et même dans des moules mouillés.. Il est surprenant qu'on n'observe pas alors de phénomènes explosifs ou autres phénomènes nuisibles, ce qui permet de combiner avec 1' opération de coulée une opération de trempe et d'obtenir un durcissement, ou un durcissement} et un revenu superficiels. On peut ainsi réduire l'ad- dition usuelle de . bétonite dans les moules.
Les avantages obtenus grâce à l'invention sont de plusieurs sor- tes :
Par l'introduction dosée d'hydrogène,on obtient une réduction op- timum, on débarrasse le plus possible d'oxydes la matière fondue, on élimi- ne l'hydrogène introduit (sauf si l'on veut effectuer un gazage en excès) et l'on affine la structure ; il est très avantageux que les produits de la réduction soient libérés sous forme de gaz ou de vapeurs et en restent pas dans la matière fondue, et l'on constate avec surprise qu'en même temps les propriétés de résistance de la fonte grise traitée selon l'invention sont influencées favorablement par suite de l'amélioration de la structure ainsi, on constate que la résistance des pièces en fonte fabriquées par le procédé de l'invention se rapproche delà résistance des pièces en acier coulé.
Par propriétés de résistance, on ntend ici la résistance à la'trac- tion,'l'allongement et la résilience; en introduisant l'hydrogène dans la fonte sous la forme d'hydrures des éléments du deuxième groupe de la table périodique, on obtient une augmentation de résistance particulièrement remar- quable. L'addition dosée d'hydrogène a en outre pour effèt avantageux que les pièces coulées fabriquées par le procédé de.]invention se solidifient suivant le dosage sans qu'il se forme pratiquement de ferrite, c'est-à-dire que le carbone combiné atteint le point eutectique dans les pièces moulées.
La structure rendue sensiblement plus homogène par l'absence de ferrite se distingue par sa résistance à la corrosion.
Si l'on effectue un gazage en excès et que l'on coule dans des moules à teneur en humidité accrue, les pièces coulées possèdent suivant leur épaisseur au moins dans leurs parties superficielles, une structure de trempe ou de revenu avec caractéristiques de résistance améliorées. Il n'est donc plus nécessaire de faire subir aux pièces coulées finies un traitement ultérieur en vue d'obtenir une telle structure.