CH298962A - Procédé de production de fonte contenant du graphite sphéroïdal. - Google Patents

Description

  <B>Procédé de production de fonte contenant du</B>     graphite-sphéroïdal.       Il est bien connu que l'addition de magné  sium à du fer fondu produit une réaction très  violente et que toujours, ou presque, le ma  gnésium est perdu. Si le magnésium est ajouté  sous forme d'alliage, par exemple avec du  nickel, il y a encore réaction, et la violence de  cette réaction, pour un genre donné d'alliage.  croit avec la teneur en magnésium de cet  alliage.  



  Pour les raisons exposées au brevet  N  278655, la production de fonte contenant  du graphite     sphéroïdal,    résultant de la pré  sence de magnésium, est très     avantageuse    et,  dans la pratique actuelle, du magnésium est  ordinairement     ajouté    sous forme d'un alliage  contenant 14 à 16 % de magnésium. La vio  lence de la réaction lorsqu'on utilise cet  alliage, n'est pas assez forte pour en empêcher  l'emploi, mais l'est encore assez pour nécessi  ter des précautions spéciales, et pour occasion  ner la perte d'une proportion notable du     ma-          gnésium    contenu dans l'alliage d'addition.

   En  outre, du fait que la teneur en magnésium de  cet alliage est faible, il     résulte    que la quan  tité totale d'alliage à ajouter est élevée, de  sorte que le fer fondu est refroidi jusqu'à un  certain degré et que des proportions indési  rables du ou des     métaux    alliés au magnésium  doivent être introduites dans le fer.  



  La présente invention vise à éviter ces       inconvénients.    Elle a pour objet un procédé  dans lequel. du     graphite    sphéroïdal est pro  duit dans la fonte au moyen de magnésium    ajouté au métal fondu et retenu dans la fonte,  caractérisé en ce que le magnésium est ajouté,  au moins pour sa plus grande partie, sous       foi-ne    de magnésium azoté ou d'alliage de  magnésium azoté.  



  Il a été trouvé en effet, que, de cette façon,  la violence de     la,    réaction est     diminuée.        L'azo-          turation    peut être effectuée en chauffant du  magnésium ou un alliage de magnésium dans  une atmosphère d'azote     dépourvue        d'oxygène:     ou     dans    de l'ammoniac. Par exemple, on peut  chauffer le métal pendant 48 heures, à une  température de 590  C, dans une atmosphère  d'ammoniac.

   Pour faciliter     l'azoturation,        l'aL     liage     ainsi    traité est de préférence sous forme  de     petits    morceaux, par exemple tels qu'ils  passent à travers un tamis de 4 mailles au  centimètre     linéaire.    On ne sait si tout ou par  tie du     magnésium    est transformé en azoture  de     magnésium,    ou si peut-être l'azote est  absorbé par     l'alliage    sous une autre forme;  c'est pourquoi, dans cette incertitude, le pro  duit ainsi traité est dénommé  magnésium  azoté , respectivement      alliage    de magnésium  azoté .  



  La raison pour laquelle le magnésium  peut être introduit dans le fer en fusion de  façon plus facile en opérant conformément à  l'invention, est aussi     incertaine;    -il est cepen  dant vraisemblable que, dans la matière ajou  tée au fer, le     magnésium    se trouve sous forme  d'un composé qui est stable jusqu'à de hautes  températures et se dissocie lentement     sans    ±0n-           dre,    en donnant des gaz ou vapeurs.

   Il en ré  sulte, à ce qu'il semble, qu'il n'y a pas déve  loppement rapide de vapeurs de     magnésium     à partir de     magnésium    liquide, mais. que la  vapeur est absorbée par le bain en     fusion    à       mesure    que le composé se     dissocie.     



  Les alliages azotés peuvent être de com  position très variable; par exemple, un alliage       contenant        56        %        de        magnésium        et        44        %        de     nickel peut être     azoté    en     donnant    un excellent  agent d'addition.

   Un tel     alliage    azoté, lors  qu'il est introduit dans du fer fondu, provo  que     une    réaction qui     n'est    pas plus violente  que celle d'un alliage non azoté contenant       14        %        de        magnésium        et        86        %        de        nickel.     



       D'autres    alliages pouvant être azotés et       utilisés    pour réaliser le procédé selon l'inven  tion sont par exemple     les        alliages        nickel-fer-          magnésium,        cuivre-magnésium,        cuivre-fer-ma-          gnésiiuu,        nickel-siliciiun-magnésium,        fer-sili-          cium-ma,gnésium,        fer-silicium-magnésium-cal-          cium,    et     magnésium-silicium.     



  Ces métaux azotés sont employés de pré  férence sous forme de poudre. Le magné  sium ou     l'alliage    azotés peuvent aussi être em  ployés sous forme de briquettes avec     d'autres     matières, par exemple le fer, le nickel, le       ferro-silicium    et le carbone, avec un liant.  Ceci peut être avantageux     lorsque    la substance  azotée est de faible densité, du fait que la den  sité de     la    briquette peut être plus élevée et  que celle-ci sera ainsi plus facile à introduire       dans    le fer en fusion.

      Comme exemple de réalisation de     l'inven-          tion,        lui        alliage        contenant        environ        66        %        de          magnésium        et        34        %        de        nickel    a     été        azoté    à  590  C au contact d'azote     naissant    produit par       dissociation        

  d'ammoniac.    Si l'on humectait un       échantillon    de ce produit azoté, il se formait  de     fortes    vapeurs d'ammoniac, ce qui indi  quait la présence, dans le produit, d'azote  sous une forme libérable. On a préparé     lui          bain        de        fonte        contenant        environ        0,05        %        de          soufre,

          auquel        on    a     ajouté        environ        1,3        %        de          l'alliage        non        azoté    à     66        %        de        magnésium        et          34        %        de        nickel.        On    a     fait        

  une        adjonction        sem-          blable    du produit azoté à     ane    autre     portion       du même bain de fonte. L'agent non azoté a  réagi violemment lors de son adjonction au  bain, alors que la réaction avec l'agent azoté ;  a été beaucoup plus tranquille.     Chacune    des  deux portions du bain a été alors inoculée et  coulée pour produire une fonte graphitique.

    La pièce de fonte obtenue avec l'agent non       azoté        contenait        0,028        %        de        magnésiiun,        tandis    ;

    que la fonte produite avec l'agent azoté     con-          tenait        0,052        %        de        magnésium.        Dans        la        pre-          mière    fonte, la graphite était présent sous  forme     lamellaire,    et     dans    la seconde, il était  en prédominance sphéroïdal.  



  Si le produit azoté est un alliage azoté très  riche en magnésium et azote, la vitesse de dé  composition de ce produit lors de son adjonc  tion au fer fondu est alors si faible qu'il de  vient difficile d'introduire suffisamment de       magnésium        dans    le fer en fusion pour assurer  le développement de graphite sphéroïdal.

    L'emploi de ces     alliages    riches     est    cependant  désirable vu leur faible teneur en métaux  d'accompagnement, et cet emploi est facilité  si l'on ajoute, avec le magnésium azoté ou l'al  liage     azoté,    un agent dit  promoteur ,     c'est-          à-dire    une substance qui paraît avoir la pro  priété de favoriser la décomposition de     l'azo-          ture    de magnésium. Comme promoteurs, on  peut utiliser le silicium, le ferro-silicium et le  graphite.

   La plus grande proportion de ma  gnésium est retenue     dans    le fer, de     sorte    qu'il  ne faut alors employer que la plus faible  quantité de magnésium ou alliage azotés, si  l'on utilise en même temps du graphite et du       ferro-silicium.    Les dimensions des particules  de silicium ou de son alliage jouent un rôle  important, car si ces particules sont très fines,  la réaction augmente en violence et du métal  fondu peut être projeté hors du bain de mé  tal, ce qui neutralise l'effet avantageux devant.  résulter de l'adjonction du magnésium ou son  alliage sous forme azotée. De petits morceaux  de     ferro-siliciiun    de 0,3 à 1,2 cm peuvent être  avantageusement utilisés.

   L'efficacité du ferro  silicium comme promoteur est à peu près pro  portionnelle à sa teneur en silicium; un     maté-          riel        contenant        plus        d'environ        70        %        de        sili-          cium        donne    de bons résultats.      Le promoteur est ajouté en même temps  que le magnésium azoté ou son alliage, le  mieux en mélange :avec celui-ci.

   Si un inocu  lant doit aussi être utilisé, on peut employer  du ferro-silicium comme promoteur et faire  ensuite une addition de ferro-silicium comme  inoculant.."    Comme exemple des quantités requises, on  a     ajouté,    à     du        fer        fondu        contenant        3,5        %        de          carbone,        1,1%        du        silicium        et        0,

  02        %        de        sou-          fre,    un mélange de     magnésium    azoté en fine       poudre        et        de        ferro-silicium        (contenant        80        %     de silicium) en     morceaiLx    de 0,3 cm dans la       proportion        de        1,5        %,        respectivement        1,

  3        %        en     poids par     rapport    au fer. Ce dernier a été en  suite inoculé avec du     ferro-silicium    dans la       proportion        de        0,5        %.        La        teneur        erf        magnésium     du fer coulé était de 0,10 0/0,

   ce qui signifie que       environ    9     %        du        magnésium        ajouté        était        re-          tenu    dans le fer.  



  Le graphite employé seul est un     très:    bon  promoteur. Il n'est pas     important    d'éviter de  l'employer en fines     particules;    cependant des       morceaux    de 0,6 à 0,3 cm conviennent bien  du fait qu'ils forment une couche protectrice  sur le magnésium azoté, produisent une atmo  sphère réductrice, et retiennent la chaleur.

   On  a     fondu,        par        exemple,        un        fer        contenant        3,4        %          de        carbone,        1,8        %        de        silicium        et        0,01        %        de     soufre,

   et on l'a traité avec un mélange de       1%        de        magnésium        azoté        et        1%        de        graphite;

            on    a     inoculé        avec        0,5        %        de        silicium        (ajouté          sous        forme        de        ferro-silicium    à     80        %:        de        sili-          ëiiun),    et on a coulé.

   La pièce coulée     conte-          rait        0,10        %        de        magnésium,        de        sorte        qu'envi-          ron        14        %        du        magnésium        ajouté        avait        été        re-          tenu        dans    le fer.  



  Comme     exemple    de l'emploi combiné de  graphite et de ferro-silicium comme promo  teurs, on a ajouté, à un fer en fusion     conte-          itant        3,5        %        de        carbone,        1,8        %        de        siliciiun        et          0,01        de        soufre,        un        mélange        clé        0,

  9        %        de        ma-          gnésium        azoté,        0,9        %        de        graphite        et        0,9        0io          de        ferro-silicium        (à        80        %        de        siliciiun)

  .          Le        bain    a     été        ensuite        inoculé        avec        0,5        %     de silicium sous forme de     ferro-silicium.     La teneur du fer coulé en     magnésium    retenu         était        de        0,11        %,

          ce        qui        correspond    à     une        ré-          tention        dans        le        fer        d'environ        16,5        %        du        ma-          gn!ésium        additionné.     



  Du magnésium élémentaire ou un     alliage     de magnésium peuvent aussi être     utilisés    pour       favoriser    la décomposition du     mabgnésiuzn     azoté ou de     l'alliage    de magnésium azoté.

   En  d'autres termes; l'agent d'addition peut. être  un mélange en     majeure    partie de     magnésium     azoté ou     d'alliage        clé    magnésium azoté avec  une proportion plus faible de     magnésium    élé  mentaire ou d'un     alliage    de     magnésium.    Par  exemple,

   du     magnésium    azoté ajouté dans la       proportion        de    1     %    à     un        fer        en        fusion        de        fai-          ble    teneur en soufre,     réagissait    très paresseu  sement,     c'est-à-dire        n'était    absorbé que si len  tement par le fer en     fusion    que l'on a      & L     attendre     quelque    temps avant de pouvoir.

   le       couler.        En        revanche,        si        ce        1%        de        magnésium          azoté        était        remplacé        par        0,85        %,        de        magnésium          azoté        et        0,

  15        %        de        copeaux        de        magnésium        inti-          mement    mélangés, ce mélange :était absorbé  rapidement et     sans    violence par     le-bain.    Ceci  est surprenant si l'on considère la grande     vo-          latilit6    du magnésium     élémentaire.     



       Il    est connu que quelques     éléments    sont  préjudiciables pour la production de graphite  sous forme     sphéroïdale.    Le titane est un élé  ment. qui, quoique     sans    action défavorable  aux faibles proportions en     lesquelles        il    est  ordinairement     présent,    est préjudiciable en       proportions    plus grandes.

   L'effet préjudi  ciable du titaneest contrebalancé en par  tie par l'addition du magnésium sous  forme de magnésium azoté ou d'alliage de       magnés:iiun    azoté,     peut-être    grâce à une réac  tion entre le titane et l'azote pour former un  composé de titane     inoffensif.    Par exemple, du ;

    titane a été volontairement ajouté à un fer       que,    à     l'analyse,    a     été        trouvé        contenir        3,4        %          de        carbone,    1 8     0/0.        de        silicium        et        0,01        %        de     soufre,

   et le fer a été     traité    avec un     alliage     de     magnésium    et inoculé avec du     ferro-sili-          cium    de telle faon que la teneur en magné  sium retenu était de 0,07     0/0@    Sans tenir  compte du titane, le     graphite    dans le fer coulé  aurait dû être     sphérdidal.    On a cependant      constaté que le     graphiste    était sous forme la  mellaire, la teneur en titane étant de 0,22  /o.

    Le même fer, traité conformément à     l'inven-          tion        avec        1%        de        magnésium        azoté        en        mélange          avec        1%        de        graphite,        et        inoculé        avec        du        ferro-          siliciun,

      avait une teneur en magnésium     re-          tenu        de        0,1%        et    a     été        trouvé        contenir        environ     95      /o    du graphite sous la forme sphéroïdale.  En outre,     la    teneur en titane était tombée à       0,16%.  

Claims (1)

1. REVENDICATION: Procédé dans lequel du graphite sphéroï- clal est produit dans de la fonte au moyen de magnésium ajouté au métal fondu et retenu dans la fonte, caractérisé en ce que au moins la. plus grande partie du magnésium est ajou tée sous forme de magnésium azoté ou d'al liage de magnésium azoté.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que l'on ajoute avec .le magnésium azoté ou l'alliage de magnésüun azoté, encore un corps jouant le rôle de promoteur. 2. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé par l'emploi de graphite comme promoteur. 3. Procédé selon la sous-revendication 7. caractérisé par l'emploi, comme promoteur, d'un corps formé au moins en partie de sili cium. 4.

   Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé par l'emploi de ferro-silicium comme promoteur. 5. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le promoteur est ajouté en petits morceaux. 6. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le magnésium est ajouté sous forme d'un mélange formé, pour sa plus grande partie, de magnésium azoté ou d'al liage de magnésium azoté, et. en proportion moindre, de magnésium élémentaire ou d'al liage de magnésium. 7. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le magnésium azoté ou l'al liage de magnésium azoté est utilisé sous forme de poudre.