Bloc support servant à introduire des réactifs qui se vaporisent
dans une masse de métal en fusion.
La présente invention concerne un bloc support pour l'introduction, dans des métaux fondus, de réactifs enrobés dans une masse renfermant une charge et un liant, lesdits réactifs ayant la propriété de se vaporiser à la température du métal fondu envisagé.
Etant donné que les propriétés des matériaux métalliques, tels que le fer, la fonte et l'acier, dépendent
de leur composition et, surtout, de la présence et de la nature de certaines impuretés, il est généralement nécessaire d'ajouter, aux métaux .fondus envisagés, des agents de traitement déterminés, tels que les agents d'alliage et des agents d'affinage. C'est ainsi qu'on ajoute des désulfurants à des masses fondues de fer brut et des agents de désulfuration-désoxydation ainsi que des agents d'alliage à des masses fondues d'acier. En outre, on est souvent obligé d'incorporer des adjuvants déterminés, tels que des oxydes, des carbures ou des fondants, par exemple des fluorures, à des métaux fondus.
Pour introduire des agents de traitement, c'est-à-dire des réactifs et des adjuvants, on se heurte à
des difficultés particulières lorsque les agents en question sont moins denses que la masse fondue à traiter et/ou ont,
à la température du métal liquide, une pression de vapeur
très élevée. En effet, compte tenu de la température du bain,
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dans le cas des masses fondues de fer ou d'acier, la haute pression de vapeur conduit instantanément à une vaporisation explosive des agents de traitement. Il en résulte non seulement une perte, généralement élevée, en agents de traitement mais également un danger considérable pour le personnel qui risque d'être touché par des projections de métal ou de scories venant du récipient de traitement. Ajoutons à cela que, dans le cas d'une vaporisation explosive, les réactions
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n'ont pas lieu parce que ces réactions dépendent du temps et nécessitent une répartition aussi régulière que possible des réactifs ou des adjuvants dans la masse fondue.
Un exemple typique montrant bien les difficultés auxquelles on se heurte lors de l'introduction d'un réactif ayant une faible masse volumique et, à la température de la masse fondue, une haute pression de vapeur est celui de la fabrication de fer à graphite nodulaire au moyen de magnésium. La pression de vapeur du magnésium pur est si élevée à la température du fer liquide que le magnésium, dans les conditions normales, ne peut pratiquement pas être introduit dans une masse fondue de fer. L'introduction de magnésium exige donc des appareils spéciaux, tels que des poches de coulée sous pression ou des injecteurs, et/ou l'emploi d'un préalliage de magnésium à base d'un métal support, qui peut être le nickel, le silicium ou le cuivre, pour diminuer la pression de vapeur du magnésium et pour diluer le magnésium en quelque sorte avec le métal support.
Les teneurs en magnésium sont alors ordinairement d'environ 4 à 17 %, ils peuvent aller, dans des cas spéciaux, jusqu'à 32 %, et les masses volumiques peuvent aller jusqu'à environ 6 g/cm<3>, suivant la proportion du métal support. Malgré toutes ces mesures, le rendement en magnésium ne dépasse pas normalement 40 %. L'introduction du magnésium sous la forme d'un pré-alliage entraîne des frais supplémentaires à cause du métal support, par exemple de nickel dans le cas d'un pré-alliage nickel-magnésium, et également la présence, dans la fonte, d'un métal supplémentaire non recherché, ou. du moins non absolument indispensable.
A cela s'ajoutent les difficultés résultant du fait que les agents de traitement sont généralement moins denses que les métaux fondus à traiter de telle sorte qu'ils. surnagent à la surface du bain et qu'ils réagissent avec
la scorie qui s'y trouve et/ou avec l'oxygène de l'atmos- phère, d'où, là encore, des pertes importantes qui nuisent au -rendement.
On doit faire face à des inconvénients analogues lorsque les agents de traitement sont introduits sous la forme de briquettes ou d'objets moulés dans une masse fondue de métal, car les briquettes*et les objets moulés, si 'l'on veut que la pression de vapeur soit aussi faible que .possible et que la masse volumique soit élevée, doivent contenir une proportion importante de matière d'enrobage dense.
La matière d'enrobage peut être thermo-isolante et perméable <EMI ID=3.1>
sium. Toutefois, non seulement la masse volumique du coke imprégné de magnésium est trop faible mais encore sa fabrication est difficile et dangereuse car il faut plonger des morceaux de coke-dans du magnésium liquide. Par ailleurs, les forces de capillarité ne sont pas suffisantes pour que le coke absorbe de grandes quantités de magnésium.
L'introduction de magnésium et d'autres agents réactifs peu denses et s'évaporant à la température de la masse fondue, sous la forme d'un pré-alliage ou d'une briquette ou d'un objet moulé ou de coke imprégné, dans une masse fondue de fer est pénible et exige par conséquent des mesures spéciales. Par exemple, on place les pré-alliages ou les briquettes dans une enveloppe spéciale au fond d'une poche et on recouvre avec des déchets-de tôles d'acier avant de couler dans la poche la masse fondue à traiter. Dans un autre procédé connu on se sert d'une poche sous pression, fort coûteuse,dans laquelle on fait régner une pression correspondant à la pression de vapeur du magnésium, ou d'une cloche d'immersion à l'aide de laquelle on plonge l'agent de traitement profondément dans la masse fondue.
On connaît en outre des procédés d'insufflation dans lesquels l'additif contenant du magnésium est insufflé dans la masse fondue au moyen d'un gaz vecteur et d'un injecteur. Le gaz vecteur est alors porté inutilement à la température de la masse fondue et il abaisse obligatoirement la pression partielle du magné- aium et, par conséquent, également son activité. Les procédés mentionnés ci-dessus sont très coûteux et grèvent considérablement la fabrication de la fonte sphérolithique.
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fabrication de la fonte sphérolithique peuvent également se rencontrer dans la désulfuration et la désoxydation de métaux fondus au moyen de métaux alcalins ou alcalino-terreux ou de terres rares, dans la désoxydation et la dénitrogénation au moyen d'aluminium et de bore, ainsi que lors de l'introduction d'agents de traitement sous la forme de composés chimiques, tels que des borates jouant le rôle de fondants, ou des carbures.
Cela étant, la présente invention a pour objet un corps support permettant d'introduire des agents de traitement, tels que des métaux alcalins, des métaux alcalinoterreux et des terres rares, et éventuellement des adjuvants, tels que des fluorures, des carbures, des borates, de l'alumine,.de l'oxyde de calcium et de la silice, avec un rendement élevé, c'est-à-dire avec de faibles pertes, sans se heurter aux difficultés mentionnées ci-dessus, dans des masses fondues de métaux, plus spécialement dans des masses fondues
de fer et d'acier..Conformément. à l'invention, le corps support mentionné renferme un treillis . (enchevêtrement de fibres) qui est constitué de matières fibreuses organiques et/ou réfractaires ou organiques
et qui est capable de former des pores. Les fibres peuvent alors former des pores entre elles ou par une réaction ou
une décomposition à température élevée. L'avantage qu'il y a
à utiliser une matière fibreuse réside dans le fait que
les constituants du corps support peuvent être dosés et mélangés facilement en la quantité voulue et, plus spécialement, être mis sous une forme quelconque. De plus, la matière fibreuse conféré au corps solide à la.fois résistance mécanique et porosité, ce qui constitue un avantage supplémentaire ; elle enrobe bien l'agent de traitement en grains ou en poudre et l'empêche ainsi de former des grumeaux ou de donner lieu
à des différences de concentration d'un endroit à un autre,
ce qui serait fort gênant. Par conséquent, après mélangeage intime, façonnage et séchage ou durcissement du liant, l'agent de-traitement se trouve uniformément réparti et, éventuellement, finement divisé au sein de la masse d'enrobage et
entre le treillis générateur de pores. Il en résulte que l'agent de traitement peut s'échapper du corps support sans que
ce dernier éclate.
Des essais ont montré que le corps support, une fois l'agent de traitement libéré, peut être retiré pratiquement intact de la masse fondue. Il en est ainsi même
-lorsque le treillis est constitué de papier, de sciure de bois, de copeaux de bois ou de textiles. Cela est particulièrement important parce que les matières fibreuses en question, .qui sont dés déchets, sont disponibles en grandes quantités et à des prix extrêmement favorables.
Le corps support conforme à l'invention n'apporte pas d'impuretés dans la masse fondue, ce qui n'était pas le cas avec les pré-alliages, les briquettes, les objets moulés ou même le coke imprégné ; en effet, seuls les agents de traitement restent dans la masse fondue. Le rendement est élevé car le chauffage, la liquéfaction et la vaporisation de l'agent de traitement progressent lentement, de l'extérieur vers l'intérieur ; en d'autres termes, les agents de traitement
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tement arrivent à l'état de petites gouttes ou de bulles dans la masse fondue et sont animés,dans celle-ci, d'un mouvement ascendant, et c'est là un avantage. Il en résulte
une grande surface de contact entre les agents de traitement et la masse fondue, ainsi que de longues durées de réaction. En outre, des inclusions constituées de sulfures ou d'oxydes, même difficiles à séparer, peuvent se fixer sur les gouttelettes et les bulles de l'agent de traitement, avec lesquelles elles sont entraînées jusqu'à la surface du bain.
Enfin, les pertes de chaleur lorsqu'on utilise le corps support conforme à l'invention sont beaucoup plus faibles que lorsqu'on introduit les agents de traite. ment au moyen d'un appareil particulier, d'un gaz vecteur ou d'un pré-alliage parce que, dans le cas du corps support conforme à l'invention, il n'y a que la masse d'enrobage thermo-isolante, avec le treillis de fibres, qui est chauffée et la chaleur consommée est uniquement celle qui est nécessaire pour dissoudre et évaporer les agents de traitement.-, Dans les procédés connus, par contre, de grandes quantités de chaleur sont perdues parce que les appareils utilisés pour l'introduction ainsi que le métal support et le gaz vecteur sont obligatoirement portés à la température de la masse fondue et que la dissolution du support de l'alliage, dans
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chaleur.
Le treillis peut comporter, en plus de fibres organiques, également des fibres minérales, par exemple de l'amiante, de la laine de verre et de la laine de scorie, isolément ou en mélange, ce-qui peut avoir pour effet de
donner au corps support une certaine résistance Eécanique.
Pour que le corps support ait davantage de cohésion, le mélange de départ contient des liants durcissant à froid ou à chaud, tels qu'une résine, une résine synthétique ou du verre soluble.
Signalons un autre avantage, très important, du corps support conforme à l'invention : de par sa constitution, à savoir masse d'enrobage et treillis de fibres, il peut être mis sans difficultés sous une forme quelconque, par exemple par moulage par extrusion ou par coulée. De cette façon on peut par exemple fabriquer un corps support ayant une ouverture centrale grâce
à laquelle on peut, au moyen d'une tige enfoncée dans ladite
= ouverture centrale, plonger le corps support dans la
masse fondue à traiter et aussi l'en retirer à nouveau. Mais les ouvertures nécessaires peuvent également être créées par forage. De plus on peut polir à un certain degré un corps support à masse d'enrobage renfermant un treillis de fibres.
Le corps support peut aussi, grâce à son réseau de fibres,
être cloué sur le fond d'une poche, ou être enroulé autour d'une tige pour être introduit dans une masse fondue. Par ailleurs on peut scier ou découper sans difficultés aux longueurs voulues un corps support fabriqué par extrusion. Puisque l'agent de traitement est réparti uniformément dans le corps support cela permet un dosage facile de celui-ci.
Le corps support conforme à l'invention
peut également avoir une couche de revêtement thermo-isolante, dont le rôle est de retarder le commencement des réactions entre les agents de traitement et la masse fondue. Il peut également comporter des couches juxtaposées qui, alternativement, contiennent et ne contiennent pas d'agent réactif.
Quoique les fibres entourent plus ou moins, suivant les conditions de la fabrication, les particules de
la masse d'enrobage et forment ainsi des cavités et des canaux, il peut arriver que la porosité ainsi engendrée ne suffise
pas pour que l'agent de.traitement fondu ou vaporisé s'échappe. On peut remédier à cette insuffisance en ajoutant, au corps support, des substances capables d'engendrer des canaux, par exemple des substances qui rétrécissent à chaud ou qui se décomposent en diminuant de volume, notamment des écheveaux
de fibres naturelles ou synthétiques, des fils, de la paille, des morceaux de tissus ou des copeaux de bois. Sous l'effet
de la température de la masse fondue il se forme de cette manière des canaux de dégagement orientés ou non dont la section transversale totale et la répartition peuvent être ajustées au mieux, en ce qui concerne la libération progressive
de l'agent de traitement, par la quantité de la substance génératrice de canaux qui se trouve dans le mélange de départ. Comme substances génératrices de canaux on peut utiliser non seulement des fibres unies entre elles sous la forme de tissus ou d'écheveaux, mais également des tuyaux et des tubes éventuellement perforés, par exemple en matière plastique, en métal ou en un matériau réfractaire.
Lorsque le corps support doit avoir une certaine résistance mécanique il peut contenir des armatures de renforcement, par exemple en un métal ou en un tissu. Suivant la nature de l'armature il peut s'agir d'un renforcement permanent ou, par exemple dans le cas d'une armature
qui se décompose, d'un renforcement passager.
Des essais ont montré que le corps support peut contenir jusqu'à 40 à 50 % de magnésium sans que de vives réactions, et même sans qu'une dislocation du corps support, se produisent dans la masse fondue, par exemple dans une
masse fondue de fer. Cela est d'autant plus surprenant que
les pré-alliages de magnésium usuels ne contiennent généralement pas plus d'environ 17 % de magnésium, dans des cas spéciaux au plus 30 à 32 % à peu près de magnésium. Dans le corps support conforme à l'invention la teneur en magnésium peut aller de 5 à 25 % ou même à 35 %. La dimension des particules de magnésium est comprise entre 0,05 et 2,0 mm, mais
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veut mettre les particules sous une forme finement divisée avec un nombre de points de contact entre elles aussi faible que possible. Les points de contact forment en effet des ponts pour le transfert de la chaleur et nuisent à la libération . progressive recherchée de l'agent réactif et à la réaction progressive de celui-ci.
Le corps support peut en outre contenir
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d'un liant organique, par exemple de 2 à 4 %. Le reste est constitué d'une charge, par exemple d'une charge inerte à l'égard de la masse fondue, ou d'un adjuvant, tel que de l'alumine, de l'oxyde de magnésium, de l'oxyde de calcium, de la silice, des fluorures, des borates et des carbures, isolément ou en mélange entre eux.
Le dessin annexé, joint au commentaire qui suit, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Les différentes figures ont les significations indiquées ci-dessous :
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un agent de traitement est finement dispersé ;
Fi�. 2 : coupe schématique d'un corps support renfermant un
agent réactif enfermé dans une cavité ;
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l'invention, qui est une variante de celui de la figure 2 ;
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que celui-ci a été plongé dans une masse fondue
de fer et y a réagi totalement.
Le corps supporta 10 représenté sur la fi- gure 1 est constitué d'une masse d'enrobage 11 avec un treillis de fibres, masse dans laquelle sont enrobés, sans contact mutuel, un réactif en grains 12 et, comme charge, un adjuvant 13, également en grains, tous deux finement dispersés. La struc.ture du corps support 14 de la ligure 2 est analogue, à cette <EMI ID=12.1>
dans une cavité cylindrique 16 qui est entourée d'une masse constituée d'un enchevêtrement de fibres 17, d'adjuvants 18
et d'un liant. Pour éviter une.trop forte concentration de l'agent réactif à l'intérieur du corps support on peut prévoir un corps support 19 (figure 3) à plusieurs cavités 20, 21 dans lesquelles se trouve un agent réactif 22.
En outre, pour que le transfert de chaleur soit plus faible, un corps support 23 peut également être muni d'une couche de .revêtement 24 thermo-isolante mais perméable aux gaz et contenir une armature de renforcement 25, telle qu'un tissu.
Un corps support 26 (figure 5) peut également être constitué, alternativement, de couches 27 dépourvues d'agent réactif et de couches 29 contenant l'agent réactif 28.
En vue d'être introduit dans une masse fondue, un corps support cylindrique.30 (figure 6) peut présenter un trou central 31 et être serré entre deux plaques perforées 32, 33. Par le trou 31 et les trous des plaques 32, 33 tous co-axiaux, passe un boulon 35 vissé à l'extrémité d'une tige 34 permettant l'immersion. Un tel corps de plongée n'est pas très coûteux et convient remarquablement bien pour l'immersion du corps support dans une masse fondue. Le corps support ne subit alors pas de destruction sensible, même lorsqu'il doit rester fréquemment pendant plusieurs minutes dans la masse fondue pour que l'agent réactif soit libéré complètement.
On a effectué des essais de fabrication * de .fonte à graphite nodulaire. ou de désulfuration de fer brut avec un corps support tel que représenté sur la figure 6 ou 7, renfermant 35 % de magnésium dans une masse d'enrobage à enchevêtrement de fibres de papier, à une température du bain
de 1600[deg.]C jusqu'à libération totale.du magnésium. Ces essais ont montré que le.temps de séjour nécessaire pour que la te-
-neùr en magnésium de la masse fondue soit de 0,02 à 0,08 %
est d'environ 4 minutes. Au bout de ce laps de temps, le corps support a l'aspect représenté sur la figure 8 : il a pratiquement conservé sa forme d'origine. Si l'on excepte le magnésium, qui est l'agent de traitement, aucun des autres constituants du corps support n'est passé dans la masse fondue.
Dans le cadre d'une série d'essais on a fabriqué plusieurs corps support 2 à 5 conformes à l'invention ayant les compositions indiquées dans le tableau (voir cidessous). On prépare une bouillie avec les quantités correspondantes des constituants indiqués, par mélange avec de l'eau. A chaque fois on coule la bouillie dans un moule ayant des tamis pour fond et pour couvercle et on élimine l'eau de la
-plaque ainsi formée par application d'un vide. On sèche ensuite au four, à environ.20000., la plaque dont on a éliminé l'eau. Dans la plaque séchée on découpe des disques d'un diamètre de
46 mm et on serre un disque entre deux plaques, comme indiqué sur la figure 6.
Dans une masse fondue de 15 kg de fer brut, dont la teneur en soufre est de 0,02 %, la teneur en magnésium de 0,007 % et la teneur en oxygène de 70 ppm, on plonge d'abord un disque 1 fabriqué de la même façon mais dépourvu
de magnésium et, après une durée d'immersion ou de réaction
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tiquement indemne. On prélève ensuite un échantillon de fer et on l'analyse : on constate que la composition de la masse fondue n'a pas changé. On plonge ensuite successivement dans la même masse fondue les disques 2 à 5 contenant chacun du magnésium d'une granularité de 0,06 à 1 mm en des quantités variables et on les laisse dans la masse fondue pendant les durées d'immersion ou de réaction indiquées sur le tableau. Les divers corps de plongée sont ensuite retiréschacun de la masse fondue lorsqu'on n'observe plus de réaction. La durée d'immersion indiquée dans le tableau correspond donc au temps qui s'écoule entre le moment de la plon- gée et la fin des réactions.
A titre de comparaison on plonge dans la masse fondue, entre le moment où 1 '.on introduit le corps 4 et celui où l'on introduit le corps 5, un corps de plongée a constitué de coke imprégné de 35 % de magnésium. Ainsi que le montre le tableau, la durée d'immersion ou de réaction n'est dans ce cas que de 90 secondes, ce qui revient à dire
-que déjà au bout de 90 secondes le coke ne libère plus de <EMI ID=14.1>
des deux corps 4 et 5 conformes à l'invention, à teneur en magnésium légèrement inférieure ou égale, sont respectivement de plus du double ou de plus du triple. Sur ce tableau comparatif on voit nettement que le corps de plongée conforme à l'invention libère son magnésium progressivement, c'est-àdire au cours d'une durée assez longue,. ainsi qu'on le souhaite. Après avoir été retirés du bain métallique, tous les corps de plongée ont encore leur forme d'origine.
Les dosages du soufre, du magnésium et
de l'oxygène montrent qu'il-est possible, au moyen des corps de plongée conformes à l'invention, de diminuer les teneurs en soufre et en oxygène en fonction de la quantité de magnésium introduite et, par ailleurs, d'augmenter la teneur en magnésium.
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Avec les corps supports conformes à l'invention
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souillée. Cela est d'autant plus important que le corps support conforme à l'invention offre la possibilité de remplacer les désoxydants et désulfurants qui conduisent à des inclusions gênantes, telles que l'alumine, des silicates ou des sul[pound]ures, par des métaux alcalins, des métaux alcalino-terreux
et des terres rares, très réactifs.
Parce que sa capacité calorifique est faible et que son volume est réduit, les pertes de chaleur sont extrêmement faibles. Enfin, la quantité d'agents de traitement peut être ajustée avec précision sans difficultés, à l'aide
de corps types tells que ceux qui sont représentés sur les figures 6 et 7; il suffit alors de placer le nombre voulu de corps supports à l'extrémité d'une tige de plongée. Par ailleurs, les corps supports, du fait qu'ils comportent un enchevêtrement de matières fibreuses, peuvent également être fragmentés sans peine à tout moment et permettent ainsi un dosage précis de l'agent de traitement.
Support block used to introduce reagents that vaporize
in a mass of molten metal.
The present invention relates to a support block for the introduction, into molten metals, of reagents coated in a mass containing a filler and a binder, said reagents having the property of vaporizing at the temperature of the molten metal envisaged.
Since the properties of metallic materials, such as iron, cast iron and steel, depend on
of their composition and, above all, of the presence and nature of certain impurities, it is generally necessary to add, to the molten metals envisaged, specific treatment agents, such as alloying agents and agents of refining. For example, desulfurizers are added to crude iron melts and desulfurization-deoxidizing agents as well as alloying agents to steel melts. In addition, it is often necessary to incorporate specific adjuvants, such as oxides, carbides or fluxes, for example fluorides, in molten metals.
To introduce treatment agents, that is to say reagents and adjuvants, one comes up against
particular difficulties when the agents in question are less dense than the melt to be treated and / or have,
at the temperature of the liquid metal, a vapor pressure
very high. Indeed, taking into account the temperature of the bath,
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in the case of iron or steel melts, the high vapor pressure instantly leads to explosive vaporization of the treatment agents. This not only results in a generally high loss of treatment agents but also a considerable danger for personnel who may be affected by splashes of metal or slag coming from the treatment vessel. Add to this that, in the case of an explosive vaporization, the reactions
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do not take place because these reactions are time dependent and require as even a distribution as possible of the reagents or adjuvants in the melt.
A typical example showing the difficulties encountered when introducing a reagent having a low density and, at the temperature of the melt, a high vapor pressure is that of the manufacture of nodular graphite iron. by means of magnesium. The vapor pressure of pure magnesium is so high at the temperature of liquid iron that magnesium under normal conditions practically cannot be introduced into a melt of iron. The introduction of magnesium therefore requires special devices, such as pressure casting ladles or injectors, and / or the use of a magnesium pre-alloy based on a support metal, which may be nickel, silicon or copper, to decrease the vapor pressure of magnesium and to dilute magnesium in some way with the support metal.
The magnesium contents are then usually about 4 to 17%, they can range, in special cases, up to 32%, and the densities can go up to about 6 g / cm <3>, depending on the proportion of the support metal. Despite all these measures, the magnesium yield does not normally exceed 40%. The introduction of magnesium in the form of a pre-alloy leads to additional costs because of the support metal, for example nickel in the case of a nickel-magnesium pre-alloy, and also the presence, in the cast iron, of an additional unwanted metal, or. at least not absolutely essential.
Added to this are the difficulties resulting from the fact that the treatment agents are generally less dense than the molten metals to be treated in such a way that they. float on the surface of the bath and react with
the slag which is there and / or with the oxygen of the atmosphere, from where, again, important losses which are detrimental to the output.
Similar disadvantages have to be faced when the treating agents are introduced in the form of briquettes or molded articles in a metal melt, since briquettes * and molded articles, if the pressure is to be of vapor is as low as possible and the density is high, should contain a significant proportion of dense coating material.
The coating material can be thermal insulating and permeable <EMI ID = 3.1>
sium. However, not only the density of the coke impregnated with magnesium is too low but also its manufacture is difficult and dangerous because it is necessary to immerse pieces of coke in liquid magnesium. Furthermore, the capillary forces are not sufficient for the coke to absorb large amounts of magnesium.
The introduction of magnesium and other reactive agents of low density and evaporating at the temperature of the melt, in the form of a pre-alloy or a briquette or a molded object or impregnated coke, in a molten mass of iron is tedious and therefore requires special measures. For example, pre-alloys or briquettes are placed in a special envelope at the bottom of a ladle and covered with scrap steel sheets before pouring the melt to be treated into the ladle. In another known process, use is made of a very expensive pressure bag, in which a pressure corresponding to the vapor pressure of the magnesium is made to prevail, or of an immersion bell with the aid of which one immerses the processing agent deep into the melt.
In addition, insufflation processes are known in which the additive containing magnesium is blown into the melt by means of a carrier gas and an injector. The carrier gas is then unnecessarily brought to the temperature of the melt and it necessarily lowers the partial pressure of the magnesium and, consequently, also its activity. The processes mentioned above are very expensive and place a considerable strain on the manufacture of spherolithic cast iron.
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manufacturing of spherolithic cast iron can also be found in the desulphurization and deoxidation of molten metals by means of alkali or alkaline earth metals or rare earths, in the deoxidation and denitrogenation by means of aluminum and boron, as well as in the introduction of treatment agents in the form of chemical compounds, such as borates acting as fluxes, or carbides.
However, the present invention relates to a support body for introducing treatment agents, such as alkali metals, alkaline earth metals and rare earths, and optionally adjuvants, such as fluorides, carbides, borates. , alumina, calcium oxide and silica, with a high yield, that is to say with low losses, without encountering the difficulties mentioned above, in melts of metals, more especially in melts
of iron and steel..Accordingly. to the invention, the support body mentioned contains a mesh. (entanglement of fibers) which consists of organic and / or refractory or organic fibrous materials
and which is capable of forming pores. The fibers can then form pores between themselves or by a reaction or
high temperature decomposition. The advantage that there is
to use a fibrous material lies in the fact that
the constituents of the carrier body can be easily metered and mixed in the desired amount and, more especially, be put into any form. In addition, the fibrous material confers on the solid body both mechanical strength and porosity, which constitutes an additional advantage; it coats the granular or powdered treatment agent well and thus prevents it from forming lumps or giving rise
to differences in concentration from one place to another,
which would be very embarrassing. Therefore, after thorough mixing, shaping and drying or curing of the binder, the treatment agent is evenly distributed and, possibly, finely divided within the coating mass and
between the pore-generating mesh. As a result, the treatment agent can escape from the support body without
the latter bursts.
Tests have shown that the carrier body, once the treating agent is released, can be removed substantially intact from the melt. It is so even
-when the lattice is made of paper, sawdust, wood chips or textiles. This is particularly important because the fibrous materials in question, which are waste, are available in large quantities and at extremely favorable prices.
The support body according to the invention does not bring impurities into the melt, which was not the case with pre-alloys, briquettes, molded objects or even impregnated coke; in fact, only the treatment agents remain in the melt. The efficiency is high because the heating, liquefaction and vaporization of the treating agent proceed slowly from the outside to the inside; in other words, treatment agents
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However, they arrive as small drops or bubbles in the melt and are animated therein in an upward movement, and this is an advantage. It results
a large contact surface between the treating agents and the melt, as well as long reaction times. In addition, inclusions consisting of sulphides or oxides, even difficult to separate, can attach themselves to the droplets and bubbles of the treatment agent, with which they are entrained to the surface of the bath.
Finally, the heat losses when using the support body according to the invention are much lower than when introducing the milking agents. ment by means of a particular device, a carrier gas or a pre-alloy because, in the case of the support body according to the invention, there is only the heat-insulating coating mass , with the fiber mesh, which is heated and the heat consumed is only that which is necessary to dissolve and evaporate the treatment agents.-, In the known processes, on the other hand, large amounts of heat are lost because the devices used for the introduction as well as the support metal and the carrier gas must be brought to the temperature of the molten mass and that the dissolution of the alloy support, in
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heat.
The mesh may include, in addition to organic fibers, also mineral fibers, for example asbestos, glass wool and slag wool, singly or as a mixture, which may have the effect of
give the support body a certain mechanical resistance.
In order for the support body to have more cohesion, the starting mixture contains cold or hot hardening binders, such as resin, synthetic resin or water glass.
Let us point out another very important advantage of the support body in accordance with the invention: by virtue of its constitution, namely coating mass and fiber mesh, it can be put without difficulty in any form, for example by extrusion molding. or by casting. In this way one can for example manufacture a support body having a central opening thanks to
to which one can, by means of a rod driven into said
= central opening, immerse the support body in the
melt to be processed and also remove it again. But the necessary openings can also be created by drilling. In addition, it is possible to polish to some degree a potting mass support body enclosing a mesh of fibers.
The support body can also, thanks to its network of fibers,
be nailed to the bottom of a pocket, or be wrapped around a rod to be introduced into a melt. Furthermore, it is possible to saw or cut without difficulty to the desired lengths a support body produced by extrusion. Since the treatment agent is evenly distributed in the carrier body this allows easy dosing thereof.
The support body according to the invention
may also have a heat-insulating coating layer, the role of which is to delay the onset of reactions between the treatment agents and the melt. It can also include juxtaposed layers which, alternatively, contain and do not contain a reactive agent.
Although the fibers surround more or less, depending on the conditions of manufacture, the particles of
the coating mass and thus form cavities and channels, it may happen that the porosity thus generated is not sufficient
not for the molten or vaporized treatment agent to escape. This insufficiency can be remedied by adding, to the support body, substances capable of creating channels, for example substances which shrink when hot or which decompose by decreasing in volume, in particular tangles.
natural or synthetic fibers, threads, straw, pieces of fabric or wood chips. Under the effect
from the temperature of the melt, in this way oriented or not oriented release channels are formed, the total cross section and distribution of which can be adjusted as best as possible, as regards the gradual release
of the treatment agent, by the amount of the channel-generating substance in the starting mixture. As channel-generating substances, it is possible to use not only fibers joined together in the form of fabrics or skeins, but also possibly perforated pipes and tubes, for example of plastic, metal or a refractory material.
When the support body must have a certain mechanical strength, it can contain reinforcing frames, for example made of a metal or a fabric. Depending on the nature of the reinforcement, it may be a permanent reinforcement or, for example in the case of a reinforcement
which decomposes, of a temporary reinforcement.
Tests have shown that the support body can contain up to 40-50% magnesium without strong reactions, and even without dislocation of the support body, occurring in the melt, for example in a
molten iron. This is all the more surprising that
customary magnesium pre-alloys generally contain no more than about 17% magnesium, in special cases no more than 30 to 32% or so magnesium. In the support body according to the invention, the magnesium content can range from 5 to 25% or even to 35%. The size of the magnesium particles is between 0.05 and 2.0 mm, but
<EMI ID = 7.1>
wants to put the particles in a finely divided form with as few points of contact between them as possible. The contact points in fact form bridges for the transfer of heat and interfere with the release. desired progressive reaction of the reactive agent and the progressive reaction thereof.
The support body can also contain
<EMI ID = 8.1>
of an organic binder, for example from 2 to 4%. The remainder consists of a filler, for example a filler inert with regard to the melt, or an adjuvant, such as alumina, magnesium oxide, magnesium oxide. calcium, silica, fluorides, borates and carbides, singly or as a mixture with each other.
The appended drawing, attached to the following commentary, will give a better understanding of how the invention can be carried out. The different figures have the meanings indicated below:
<EMI ID = 9.1>
a treatment agent is finely dispersed;
Fi �. 2: schematic section of a support body enclosing a
reactive agent enclosed in a cavity;
<EMI ID = 10.1>
the invention, which is a variant of that of FIG. 2;
<EMI ID = 11.1>
that it was immersed in a melt
iron and reacted totally to it.
The supporting body 10 shown in FIG. 1 consists of a coating mass 11 with a mesh of fibers, in which are coated, without mutual contact, a granular reagent 12 and, as filler, an adjuvant 13. , also in grains, both finely dispersed. The structure of the support body 14 of ligure 2 is analogous to this <EMI ID = 12.1>
in a cylindrical cavity 16 which is surrounded by a mass consisting of an entanglement of fibers 17, adjuvants 18
and a binder. To avoid a too high concentration of the reactive agent inside the support body, it is possible to provide a support body 19 (FIG. 3) with several cavities 20, 21 in which there is a reactive agent 22.
Further, to reduce heat transfer, a support body 23 may also be provided with a heat insulating but gas permeable coating layer 24 and contain a reinforcing frame 25, such as a fabric.
A support body 26 (FIG. 5) can also consist, alternatively, of layers 27 devoid of reactive agent and of layers 29 containing reactive agent 28.
In order to be introduced into a molten mass, a cylindrical support body 30 (figure 6) can have a central hole 31 and be clamped between two perforated plates 32, 33. Through the hole 31 and the holes in the plates 32, 33 all co-axial, passes a bolt 35 screwed to the end of a rod 34 allowing immersion. Such a diving body is not very expensive and is remarkably suitable for immersing the support body in a melt. The support body does not then undergo substantial destruction, even when it must remain frequently for several minutes in the melt for the reactive agent to be completely released.
Nodular graphite cast iron fabrication tests were carried out. or desulfurization of crude iron with a carrier body as shown in Figure 6 or 7, containing 35% magnesium in a paper fiber entangled potting mass, at bath temperature
from 1600 [deg.] C until complete release of magnesium. These tests have shown that the residence time required for the te-
-nour in magnesium of the melt is from 0.02 to 0.08%
is about 4 minutes. At the end of this time, the support body has the appearance shown in Figure 8: it has practically retained its original shape. With the exception of magnesium, which is the processing agent, none of the other constituents of the carrier body are passed into the melt.
Within the framework of a series of tests, several support bodies 2 to 5 in accordance with the invention having the compositions indicated in the table (see below) were manufactured. A slurry is prepared with the corresponding amounts of the constituents indicated by mixing with water. Each time the porridge is poured into a mold having a sieve for the bottom and for the cover and the water is removed from the
-plate thus formed by application of a vacuum. The baking sheet from which the water has been removed is then dried in the oven at approx. 20000. Discs with a diameter of
46 mm and a disc is clamped between two plates, as shown in figure 6.
In a melt of 15 kg of crude iron, the sulfur content of which is 0.02%, the magnesium content of 0.007% and the oxygen content of 70 ppm, a disc 1 made of the same way but without
magnesium and, after a period of immersion or reaction
<EMI ID = 13.1>
tically unharmed. A sample of iron is then taken and analyzed: it is found that the composition of the melt has not changed. Discs 2 to 5 each containing magnesium with a granularity of 0.06 to 1 mm in varying amounts are then immersed successively in the same melt and left in the melt for the immersion or reaction times. indicated in the table. The various diving bodies are then each withdrawn from the melt when no further reaction is observed. The duration of immersion indicated in the table therefore corresponds to the time which elapses between the moment of the dive and the end of the reactions.
By way of comparison, one immersed in the melt, between the moment when the body 4 is introduced and the moment when the body 5 is introduced, a plunging body consists of coke impregnated with 35% magnesium. As shown in the table, the immersion or reaction time in this case is only 90 seconds, which is equivalent to saying
-that already after 90 seconds the coke no longer releases <EMI ID = 14.1>
of the two bodies 4 and 5 in accordance with the invention, with a slightly lower or equal magnesium content, are respectively more than double or more than triple. In this comparative table it is clearly seen that the diving body according to the invention releases its magnesium gradually, that is to say over a fairly long period. as desired. After being removed from the metal bath, all diving bodies still have their original shape.
The dosages of sulfur, magnesium and
oxygen show that it is possible, by means of diving bodies according to the invention, to reduce the sulfur and oxygen contents depending on the quantity of magnesium introduced and, moreover, to increase the magnesium content.
<EMI ID = 15.1>
<EMI ID = 16.1>
With the support bodies according to the invention
<EMI ID = 17.1>
soiled. This is all the more important as the support body according to the invention offers the possibility of replacing the deoxidizers and desulfurizers which lead to troublesome inclusions, such as alumina, silicates or sul [pound] ures, by alkali metals, alkaline earth metals
and rare earths, very reactive.
Because its heat capacity is small and its volume is small, heat losses are extremely low. Finally, the amount of treatment agents can be precisely adjusted without difficulty, using
typical bodies such as those shown in Figures 6 and 7; it is then sufficient to place the desired number of support bodies at the end of a diving rod. On the other hand, the support bodies, because they contain an entanglement of fibrous materials, can also be easily fragmented at any time and thus allow precise dosing of the treatment agent.