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La présente invention a pour objet l'alimentation -de produits dans des bains de métal en fusion, par exem- ple des poches de coulée contenant de la fonte en fusion.
Le traitement de la fonte en fusion en vue d'obte- nir de meilleures propriétés de résistance, comprend l'addition de différents produits au four ou à la poche de coulée. Le succès de l'opération dépend d'un contrôle poussé pour que les résultats soient uniformes et que les propriétés désirées soient maintenues dans des limi- tes étroites, ce qui a toujours été difficile à réaliser en pratique par suite du degré d'absorption variable .jeu produits ajoutés à la fonte.
Il est connu que de nombreux alliages et agents
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de:-traitement sont sujets aux pertes par oxydation,,lors-- qu'ils sont ajoutés, de'la manière habituelle, sur la surface.du métal en fùsion, réduisant.ainsi l'efficacité de la réaction tout en nécessitant L'addition dé grandes quantités d'agent de traitement et en provoquant une formation excessive de scories, ce qui augmente les frais.
Tout ceci rend également la réaction difficile à contrôler et incertaine dans ses effets.
Par exemple, on a découvert en pratique que les siliciures et les.carbares de métaux alcalino-terreux sont incorporés difficilement dans la fonte en fusion, par suite de la formation d'une couche superficielle d'oxyde en présence de la chaleur et de l'air. On a es- sayé d'employer plusieurs méthodes pour éviter cette difficulté. Le brevet n 727. 707 par exemple, décrit une méthode traitant de ce'tte difficulté. Toutefois, toutes les méthodes existantes impliquent l'emploi de grandes quantités de produits et présentent des difficul- tés au point de vue fonctionnement.
Suivant la présente invention', il est prévu un dispositif pour'charger des produits en.poudre ou granu- laires dans un bain de métal en fusion, ce dispositif comprenant plusieurs réservoirs pour les produits qui doivent être'chargés, un dispositif pour distribuer, de chacun des réservoirs dans un récipient commun, une quantité de produit pouvant être contrôlée indépendamment, un dispositif par lequel une quantité contrôlée de gaz sous'pression peut être fournie au réservoir et au dis- tributeur ; enfin, une canalisation partant du récipient et prévue pour être encastrée en-dessous de la surface de métal en fusion se trouvant dans le bain.
Suivant un autre aspect de la présente invention, un dispositif pour charger un produit en poudre ou gra-
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nulaire dans un bain de métal en fusion, comprend plu- sieurs réservoirs pour les produits qui doivent être chargés, une chambre de pression, plusieurs appareils de mesure situés dans la chambre, chacun d'eux étant prévus pour recevoir le produit venant d'un réservoir et pour faire passer une quantité déterminée de produit du ré- servoir dans un récipient commun, des dispositifs pour contrôler chaque appareil de mesure indépendamment des autres de façon à contrôler la.
quantité de produit venant de chaque réservoir, des dispositifs par lesquels du gaz sous pression peut être fourni, à un débit contrôlé, aux réservoirs et à la chambre de pression, et enfin une canalisation partant du récipient et prévue pour être encastrée en-dessous de la surface de métal en fusion se trouvant dans le bain.
La présente invention fournit également une métho- de pour charger des produits en poudre ou granulaires dans un bain de métal en fusion, méthode dans laquelle les'produits sont fournis, sous pression de gaz, à un récipient commun, à un débit mesuré, réglable pour chaque produit, le gaz étant fourni au récipient commun à, une vitesse d'écoulement réglable et contrôlable, de sorte que l'on peut maintenir n'importe quel rapport désiré entre les produits et le gaz, les produits étant d'autre part entraînés, par le courant gazeux, du récipient, à travers une canalisation et injectés en-dessous de la surface du métal en fusion.
Si les produits de traitement sont .incorporés dans la fonte en fusion avec le dispositif d'alimentation suivant la présente invention, on peut obtenir une réac- tion beaucoup plus efficace et ainsi obtenir des pro- priétés particulières dans la fonte, avec un degré de contrôle que l'on ne pourrait atteindre autrement. Le
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dispositif d'alimentation permet non seulement d'atteindre une meilleure efficacité de réaction, mais également d'exercer un contrôle . précis sur la quantité d'allia- ge ou de réactif ajouté au métal en fusion.
Cette combinaison d'efficacité de réaction et de contrôle précis de la quantité de produit, est d'une importance capitale si l'on veut atteindre un degré élevé de contrôle métallurgique, nécessaire pour une opération efficace.
Dans les dessins schématiques en annexe :
La figure 1 est une vue de face d'un dispositif construit suivant la présente invention.
La figure 2 est une vue latérale.
La figure 3 est une vue schématique en plan, et la figure 4 représente le détail d'une modifica- tion.
Le dispositif représenté dans les dessins comprend trois réservoirs 1, la,et 1b, pour le(s) produit(s) qui doit ou doivent être ajouté(s) au métal en fusion. Les trois réservoirs sont maintenus sous pression au moyen d' un gaz comprimé, de préférence de l'azote, venant d'une source (non représentée)par une conduite 2 arrivant au sommet de chaque réservoir. Une bande 3 de matière trans- parente est 'avantageusement adaptée devant chaque réser- voir pour observer, à n'importe quel moment, la quantité de produit se trouvant dans le réservoir.
L'extrémité inférieure de chaque réservoir se prolonge dans un distributeur comprenant une chambre de pression 4, raccordée par une conduite d'embranchement
2a à la conduite 2, de façon à être mise sous pression par la même source de gaz comprimé que les réservoirs.
Le produit est alimenté par une embouchure située à l'ex- trémité inférieure de chaque réservoir, pour arriver sur un transporteur 5, du type à plateau vibratoire, fonc-
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tionnant électriquement et servant d'appareil de mesure fournissant une charge précise d'une quantité donnée de produit dans une unité de temps. On peut varier la vi- tesse d'alimentation au moyen d'un rhéostat 6 ou d'un autre dispositif de contrôle raccordé du transporteur 5 à un panneau de contrôle extérieur (non représenté).
Le transporteur de mesure 5 fournit le produit venant de chaque réservoir dans un récipient commun 7, d'où le pro- duit est transporté par le-gaz, à travers une canalisa- tion 8 conduisant à un tube réfractaire 9, prévu pour être placé dans le bain de métal en fusion se trouvant dans une poche de coulée (non représentée).
Un couvercle 10 protège contre la-chaleur de la poche de coulée. La chambre de pression 4 est pourvue d'une fenêtre 11 pour permettre de surveiller les opéra- tions de mesure et d'alimentation.. Une soupape distribu- trice 12 est adaptée dans la conduite 8 pour contrôler le courant du gaz et des produits vers le métal en fusion.
Un manomètre de pression de gaz 13 est adapté à la cham- bre de pression 4 pour permettre le contrôle de la pres- sion dans la chambre et dans les réservoirs. Un manomètre de courant de gaz 14 est raccordé à la conduite d'entrée
2 ou à l'un ou l'autre endroit approprié, pour indiquer et faciliter. le contrôle du volume de gaz passant dans le métal en fusion.
L'appareil est monté sur de.s pieds 15 et peut être éventuellement placé à l'écart du four ou. de la poche de coulée en utilisant une conduite 8 d'une longueur appro- priée.
Les appareils de mesure ne doivent pas être indi.s-, pensablement des transporteurs 5 du type chargeur vibra- toire ; en effet, on peut utiliser n'importe quel autre dispositif assurant une alimentation variable précise.
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Par exemple, comme représenté à la figure 4, le produit peut être amené des réservoirs par un transporteur rota- tif à roue dentée 16.
Lorsque le dispositif fonctionne, on applique une pression aux réservoirs 1. et à la chambre 4 au moyen d'azote ou d'un autre gaz approprié, fourni sous pression par la conduite 2. Normalement, on emploie une pression de 0,5 atmosphère et il importe que la pression soit main- tenue constante afin d'obtenir un rapport uniforme pro- duit/gaz.
Le processus de l'opération consiste à charger les réservoirs 1, fermer et mettre les réservoirs et la , chambre 4 sous pression, fermer le couvercle 10 de la poche de coulée, ouvrir partiellement la soupape de dis- tribution 12 et commencer à faire passer un courant par- tiel de gaz, plonger lentement le tube réfractaire 9 dans le métal en fusion se trouvant dans la poche de coulée, par un trou pratiqué dans le couvercle 10 de la poche de coulée, puis fixer le tube, ouvrir la souspape
12 dans sa position de fonctionnement et enfin mettre en .marche l'appareil de mesure 5 ou 16, réglé au débit d'alimentation requis. Lorsque le métal a été traité pendant la durée prescrite, l'appareil de mesure 5 ou 16 est mis hors circuit, on réduit le jeu de la soupape 12, on retire le tube réfractaire 9 et l'on ferme la soupape
12.
Le dispositif d'alimentation est calibré pour contrôler la vitesse de distribution du produit qui doit être contrôlé, de sorte qu'une.quantité réglable de pro- duit est distribuée dans un temps donné. La vitesse d'é- coulement du produit et la pression du gaz voulues sont obtenues par le calibrage à l'air du dispositif, en ajou- tant la pression requise pour surmonter la pression ferro- statique du métal liquide du bain.
Le dispositif d'alimentation suivant la présente
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invention présente un avantage du fait que l'alimentation et le contrôle de la vitesse d'écoulement des produits de traitement sont réglés par une simple pression de gaz au lieu des pressions différentielles habituellement employ- ées et comportant un équilibrage précis de la pression sur les produits et de la pression d'injection dans le tube distributeur. Ceci simplifie énormément le contrôle du rapport produit/gaz, qui est très important pour le contrôle du procédé de traitement du métal.
Un autre avantage de la présente invention consis- te en ce qu'elle permet un contrôle exact du produit de traitement. Normalement, on éprouve des difficultés à fournir une quantité prédéterminée de produit à une vi- tesse d'écoulement donnée, au moyen de la pression diffé- rentielle de gaz. Le présent dispositif d'alimentation comporte un contrôle positif indépendant pour le courant de gaz et le chargement des produits ; cette façon, on peut obtenir une vitesse d'écoulement et un rapport produit/gaz définis.
Un. autre avantage de la présente invention consis- te en ce qu'elle permet de distribuer les produits de traitement dans le métal en fusion soit séparément, soit mélangés dans l'une ou l'autre proportion désirée, ce qui peut être réalisé en réglant les appareils de mesure 5 ou 16 en-dessous de l'un ou l'autre ou de -tous les réservoirs 1, au même débit ou à des débits d'alimenta- tion différents., suivant les nécessités de l'opération.
C'est là un progrès considérable pour la souplesse et l'efficacité de l'opération, puisqu'on peut fournir simultanément des produits différents, tout en permet- tant à l'opérateur de distribuer n'importe quel mélange de produits suivant la charge particulière de métal à traiter, et/ce, sans devoir arrêter la distribution des produits.
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Un avantage particulier du dispositif d'alimenta- ' tion suivant la présente invention consiste en ce qu'il permet d'exercer un contrôle précis lors de la fabrication d'une fonte à rendement élevé. Le brevet britannique n
590.344 décrit une méthode permettant de contrôler les propriétés de la fonte en déterminant le degré de coin constitutif (wedge value) de carbure du mélange et en graphitant le mélange fondu jusqu'à un degré prédéterminé, suivant les propriétés requises dans les pièces de coulée et l'épaisseur de celles-ci.
Le dispositif d'alimentation suivant la présente invention garantit, d'une manière plus certaine, une réaction efficace entre les produits de traitement et le métal en fusion, assurant ainsi un contrôle plus précis sur le traitement du métal en fusion"
La présente invention offre une meilleure méthode de réalisation du procédé de fabrication de fonte, décrit dans le brevet britannique n 752.168.
Dès lors, des si- liciures et des fluorures alcalino-terreux sont fournis au récipient à un débit contrôlé d'une manière précise ' et introduits, par le tube, en-dessous de la surface du métal en fusion, assurant ainsi une réaction efficace avec une quantité minimum de produit de traitement, de sorte que la teneur constitutive en carbure du métal en fusion est réduite en s'adaptant à la teneur en carbure requise par la section de la pièce de coulée et les pro- priétés physiques voulues.
Un autre avantage de la présente invention consiste en ce qu'elle facilite les traitements spéciaux pouvant être entrepris en vue d'éliminer les impuretés de la fonte en fusion. Par exemple, on a traité une poche de coulée de fonte contenant 0,138% de soufre, avec du car- bure de calcium, au moyen du dispositif d'alimentation suivant la présente invention. On a ajouté, par injection,
2,5% de carbure de calcium en poudre, pendant 3 minutes.
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Après le traitement', on a constaté que la teneur en soufre était réduite à 0,006%. Au cours d'un autre trai- tement pour la réduc-tion de la teneur en soufre, on a traité une poche de coulée de fonte contenant 0,117% de soufre, avec 1,8% de carbure de calcium, pendant 5 minu- tes. Après ce traitement, on a constaté que la teneur en soufre était de 0,006%. Un autre traitement de fonte con- tenant 0,028% de soufre, effectué en injectant 2% de carbure de calcium pendant 2 minutes, a donné une teneur finale en soufre de 0,003%.
Un autre exemple consiste en un traitement par injection au moyen du dispositif d'alimentation suivant la présente invention en vue de modifier la forme du graphite, de façon à obtenir une structure nodulaire et des propriétés de résistance élevée. Au cours des derniè- res années, on a proposé un certain nombre de méthodes en vue de transformer le graphite en flocons, en graphite de forme nodulaire ou sphéroïdale. Deux de ces méthodes sont décrites dans les brevets britanniques 659.928 et '727.707, dans lesquels le changement de la forme du gra- phite est obtenu par traitement avec des produits diffé- rents, tels que les métaux alcalino-terreux ou les sili- ciures et carbures de ces métaux.
On a découvert que les procédés décrits dans les brevets ci-dessus pouvaient être réalisés d'une manière plus efficace et avec un degré de contrôle plus poussé, grâce au dispositif d'alimentation suivant la présente invention. l'ar exemple, suivant le procédé décrit dans le brevet britannique n 659.928, un. agent métastabilisateur de carbure est fourni ,d'un des réservoirs, au métal en fusion, en une quantité et à une vitesse d'écoulement contrôlées, de sorte que, au coulage, la masse de fusion aura une structure allant de l'état moiré à l'état 'blanc.
Un agent de graphitage est alors fourni d'un autre réser-
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voir, en une quantité et à une vitesse d'écoulement pré- déterminées pour donner le degré de coin requis, par rapport à la section de la pièce de coulée. Ce traitement a-été effectué sur une fonte fabriquée dans un cubilot à garnissage acide et ayant la composition suivante :
EMI10.1
<tb> Carbone <SEP> total <SEP> 3,66
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 1,52
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,46
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,112
<tb>
On a fait couler le fer en fusion dans une poche. de coulée et on l'a d'abord traité pour réduire la teneur en soufre, puis, suivant le procédé pour le fer nodulai- re, décrit dans le brevet britannique n 659. 928.
On a obtenu les propriétés de fer suivantes :
EMI10.2
<tb> . <SEP> Carbone <SEP> total. <SEP> 3,37
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 2,85
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,42
<tb>
<tb> Soufre <SEP> 0,002
<tb>
Résistance à la traction : .44,5 tonnes/pouce carré.
Allongement : 4,4%.
Il convient de souligner que l'avantage particu- lier de la présente invention consiste en ce qu'elle permet un contrôle poussé dans la fabrication de fers à propriétés spécifiques, même lorsque ces fers sont ob- tenus par fusion ordinaire dans un cubilot à garnissage acide. Ce procédé permet de réaliser de sérieuses écono- mies, puisqu'il n'est plus nécessaire d'effectuer la fusion dans des fours spéciaux, comme par exemple le four électrique ou le cubilot à garnissage basique.
Grâce à ce procédé également, il n'est plus nécessaire de faire fondre de grandes quantités dans le four lorsqu'il ne faut que des petites quantités pour un travail particu-
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Un autre avantage de la présente invention consis- te en ce qu'elle permet d'éliminer la variété des charges introduites dans un four à cubilot. Jusqu'à présent, dans la fabrication des pièces de coulées, il était nécessai- re de varier la charge placée dansle four suivant les différents types de travaux à réaliser. Par exemple, une fonderie peut exiger, sur le même four, un certain nom-' bre de, types de fonte allant du métal doux, à, faible résistance, au métal dense, à, forte résistance.
La gamme de mélange allant du métal doux au métal dur, requise auparavant, nécessitait une variation des.proportions de fonte, d'acier, de coke, etc., ce qui réclamait un procédé de contrôle pour l'élaboration du four en vue de respecter les proportions correctes à charger. En outre, on éprouvait continuellement des difficultés à séparer les différents types de métal en fusion à leur arrivée à la sortie du. cubilot de même que dans la dis- position des charges de dilution. A présent, il faut fabriquer un seul type de fonte et ainsi, en traitant la poche de coulée avec le dispositif d'alimentation sui- vant la présente invention, on peut fabriquer n'importe quel type voulu de fonte .
Par exemple, on peut fournir au cubilot, une charge standard donnant, après traitement, la composition et les propriétés suivantes :
EMI11.1
<tb> Carbone <SEP> total <SEP> 2,9%
<tb>
<tb> Silicium <SEP> 1,5%
<tb>
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,8%
<tb>
Résistance à la traction :
24 tonne/souce carré.
Dureté ; 240 Brinell dans une section de 1".
A partir de ce produit, on peut à présent, avec le dispositif d'alimentation suivant la présente inven- tion, fabriquer ni importe quel type de fonte, allant
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jusqu'au type très doux, pouvant être requis. Par exemple, on pourrait fabriquer un type intermédiaire en ajoutant simultanément, avec le dispositif d'alimentation, du car- bone et du f erro-silicium dans le métal en fusion se trouvant dans la poche de coulée, pour obtenir une résis- tance à la traction de 18 tonnes/pouce carré et une dureté de 200 Brinell. L'absence d'oxydation et la forte réac- tivité obtenue assurent l'absorption, dans le métal, de la quantité requise de carbone et de silicium.
Comme autre exemple, on peut, à partir du métal de départ, fabriquer une fonte douce ayant les propriétés suivantes :
EMI12.1
<tb> Carbone <SEP> total <SEP> 3,5%
<tb> Silicium <SEP> 2,5%
<tb>
<tb> Manganèse <SEP> 0,8%
<tb>
Résistance à la traction :
12 tonnes/pouce 'carré:
Dureté : .150 Brinell dans une section de
1".
On peut obtenir facilement cette fonte par addition contrôlée de carbone et de ferro-silicium, au moyen du dispositif d'alimentation. De même, à partir du métal de départ, on peut obtenir une fonte dure résistant à l'usu- re, en injectant des alliages de fer, comme par exemple du f erro-chrome, donnant des duretés Brinell finales supérieures à 500.
Les contrôles de traitement décrits ci-dessus per mettent une fabrication positive et contrôlée de n'imp quel type de fonte, et ce, d'une manière qui, jusqu'à présent, était impossible.
Les avantages obtenus sont : l'élimination de nombreux mélanges dans le four, un contrôle poussé, f@@@ réduits grâce à l'emploi de matières premières moins c@ teuses .et la possibilité d'obtenir une grande variété d@@ métaux différents pour des petites quantités de diffé- rents types de travaux.
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Il est bien entendu que les exemples ci-dessus ne limitent nullement, mais illustrent simplement les nom- breuses applications de la présente invention.
REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'alimentation de produits en poudre ou granulaires dans un bain de métal en fusion, caractéri- sé en ce qu'il comprend plusieurs-réservoirs pour les produits à charger, des dispositifs pour distribuer, de chacun des réservoirs dans un récipient commun, une quan- tité de produit pouvant être contrôlée indépendamment, des dispositifs par lesquels une quantité contrôlée de gaz sous pression peut être fournie au réservoir et aux dispositifs de distribution, et enfin, une canalisation partant du récipient et prévue pour être encastrée en- dessous de la surface du métal en fusion se trouvant dans le bain.
2/ Dispositif pour charger des produits en poudre ou granulaires dans un bain de métal en fusion, caracté- .risé en ce qu'il comprend plusieurs réservoirs pour les produits à charger, une chambre de pression, plusieurs appareils de mesure placés dans la chambre, chacun d'eux étant prévu pour recevoir le produit venant d'un des ré- servoirs et pour faire passer une quantité mesurée de produit, du réservoir dans un récipient commun, des dis- positifs pou.r con-trôler chaque appareil, de mesure indé- pendamment des autres de façon à contrôler la quantité de produit venant de chaque réservoir, des dispositifs grâce auxquels du gaz sous pression peut être fourni, à un débit contrôlé, aux réservoirs et à la chambre de pression,
et enfin une canalisation venant du récipient et prévue pour être encastrée en-dessous de la surface du métal en fusion se trouvant dans le bain.