Procédé pour la fabrication de pièces
coulées en utilisant du fer réduit,
four de fusion et briquettes L'invention concerne un procédé apportant des économies d'énergie et de matières dans la production de pièces coulées en utilisant du fer réduit comme matière première, et elle concerne aussi un four de fusion, et une briquette, utilisée comme matière première pour les coulées, et qui est produite par moulage sous pression de particules ou de poudre de fer réduit.
Si l'on compare avec la fonte et l'acier que l'on utilise généralement comme matière première dans la fonderie, le fer réduit..se présente généralement sous la forme de petits morceaux, et il est poreux comme une éponge, de sorte que sa densité est faible et qu'il présente une surface spécifique importante.
En conséquence, si l'on désire produire des pièces coulées en fer en utilisant du fer réduit comme matière première, le cubilot que l'on utilise généralement pour produire des coulées de fer, ne convient pas, car le fer réduit se trouve sous la forme de petites particules dont la résistance à l'écrasement est si faible que la résistance au passage dans le four est augmentée par leur écrasement à l'intérieur du four : il se forme de ce fait une grande quantité de scories d'oxydes non réduits contenus dans le fer réduit, scories qui sont difficiles à séparer et à éliminer ce qui compromet l'efficacité de l'opération.
Si. pour fondre le fer réduit, on utilise un four à induction, la paroi du four sera fortement êrodêe par les scories, ce qui entraînera une diminution du rendement de l'énergie de fusion et causera des troubles dans l'opé-
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part que le fer réduit lui-même pose des problèmes quand on veut l'utiliser comme matière première pour des pièces coulées en fer, par exemple des variations importantes dans la composition du métal fondu, et une tendance accrue à l'oxydation.
Dans les derniers temps, la quantité de fer réduit produite a été fortement augmentée dans le monde entier, et on considère que la demande d'utilisation de fer réduit pour la production de pièces coulées en fer continuera à augmenter du fait qu'elle répond aux désirs de l'industrie actuelle de la fonderie qui s'efforce d'économiser les matières et l'énergie : ses caractéristiques comprennent, en effet, une moindre dépense d'énergie pour sa production que pour celle de la fonte en haut-fourneau, ce qui est économiquement avantageux, une teneur plus faible en éléments d'impuretés, et l'espoir d'utiliser comme matière première un métal particulièrement propre à donner un fer coulé contenant du graphite sphéroidal.
On s'est livré en conséquence à des recherches pour permettre un usage très large de fer réduit comme matière première pour la coulée de pièces.
Ces recherches ont porté que les points suivants : a) Investigations sur le comportement de fer réduit quand on le place, dans différentes atmosphères en contact avec une matière carbonée solide et maintient à des températures élevées, ou met en fusion. Plus particulièrement, on l'a mis en contact avec des atmosphères telles que CO,
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le coke et le graphite en morceaux, et l'a maintenu à l'état solide à 1 000[deg.]C, puis fondu. Comme résultat, on a fait les constatations suivantes :
(1) Dans une atmosphère gazeuse réductrice telle que le gaz
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il se produit une oxydation à partir de la surface, ce qui forme une épaisse couche oxydée sur toute la périphérie, couche que l'on peut voir si l'on examine une coupe
(3) Si l'on met le fer réduit en contact avec une matière carbonée solide, il se forme un revêtement oxydé sur la surface du fer réduit, si la durée de contact est courte ou si la dimension des particules de matière carbonée solide est grande ;
(4) Si l'on fait fondre le fer réduit en contact intime avec une matière carbonée solide, la fusion est complète quand on atteint la température de 1400[deg.]C environ, ce qui signifie que la carburation s'effectue très rapidement à partir d'une matière carbonée solide, soumise à une température élevée,
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les oxydes non-réduits contenus dans le fer réduit ont été eux-mêmes réduits.
(b) On a fait varier la proportion de fer réduit mélangée avec de la fonte ou de la mitraille de coulée en la faisant passer à 20, 40 et 60 %, et on a fait fondre les mélanges dans le four à induction pour produire des pièces coulées en fer dont la nature a été examinée. On a fait les constatations suivantes :
(1) On peut faire baisser rapidement la proportion des composants contenus, phosphore et soufre, particulièrement de ce dernier, par addition de fer réduit, de sorte que l'on peut obtenir du fer coulé à faible teneur en soufre ;
(2) On a alors ajusté les proportions de carbone, silicium et manganèse, qui ont l'influence la plus grande sur les propriétés mécaniques de façon que les proportions finales de ces composants soient semblables, et l'on a procédé à des comparaisons.
Le résultat a été que l'on a constaté que l'on peut augmenter la résistance à la traction en augmentant la proportion de fer réduit.
L'invention a en conséquence pour objet de réaliser un procédé pour produire des pièces coulées améliorées en utilisant du fer réduit comme matière première, en se basant sur les recherches de base décrites ci-dessus.
L'invention a également pour objets :
a) de réaliser un four de fusion utilisé pour la réalisation de ce procédé de production, b) de réaliser une briquette que l'on utilisera comme matière première pour les coulées, que l'on peut charger dans un four à fusion pour la production de pièces coulées en utilisant du fer réduit,.
et qui permet efficacement de faire des économies de matière et d'énergie tout en produisant des pièces coulées de qualité améliorée, c) de réaliser une briquette métallique utilisée comme matière première pour des coulées, en particulier une briquette utilisant du fer réduit, cette briquette portant un revêtement oxydé formé sur sa surface pour éviter l'oxydation de la briquette, d) de réaliser une briquette utilisée comme matière première pour des coulées, que l'on moule sous pression pour que sa densité atteigne 4 g/cm ou plus et qu'elle ait une dimension et une forme appropriées e) de réaliser une matière première pour des coulées qui est préparée en façonnant du fer réduit en pellets ou en briquettes petites ou grandes enfermées dans un tube en papier.
L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après, des exemples de réalisation et des dessins annexés, illustrant ces exemples, dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation complète, partiellement en coupe longitudinale, d'un four de fusion utilisé pour l'exécution du procédé suivant l'invention pour la production de pièces coulées en utilisant du fer réduit comme matière première ;
- la figure 2 est une vue en coupe d'une briquette moulée avec un revêtement d'oxyde, utilisée comme matière première pour des coulées suivant l'invention,
- la figure 3 est une vue en coupe d'une matière première pour des coulées qui comprend des pellets de fer réduit, un ferro-alliage, et une matière carbonée solide, le tout enfermé dans un tube en papier,
- la figure 4 est une vue en coupe d'une matière première pour des coulées qui est préparée sous la forme de deux briquettes de fer réduit enfermées continur
ment dans un tube en papier,
- la figure 5 est une vue d'une matière première pour coulées qui est réalisée sous la forme d'une briquette de fer réduit cylindrique insérée dans un tube de <EMI ID=5.1>
- la figure 6 est une vue d'une matière première pour coulées où une matière carbonée solide est chargée entre une briquette cylindrique de fer réduit et un tube de papier de la même longueur.
Avec les résultats obtenus en tenant compte des recherches de base décrites ci-dessus, le procédé pour la production de pièces coulées utilisant du fer réduit comme matière première, suivant l'invention, est basé sur les conditions suivantes :
(1) Comme pour les fours de fusion de fer réduit, un four à cuve construit suivant un modèle vertical convient pour des raisons qui seront décrites plus loin.
(2) Comme l'intérieur du four doit être maintenu dans une atmosphère essentiellement réductrice, on place dans le basfoyer une matière carbonée solide, cette matière carbonée solide étant du coke à faible teneur en soufre, ou si nécessaire des morceaux de graphite et L'on souffle de l'air dans le four près du bas-foyer pour permettre que les deux réactions :
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se produisent dans le four, ce qui assure le chauffage nécessaire pour la fusion et assure ainsi la réduction du fer oxydé non réduit contenu dans le fer réduit. (3) Pour faciliter la fusion du fer réduit, on doit permettre à la carburation de s'opérer même à l'état solide, et l'on doit abaisser le point de fusion. A cet fin, il est essentiel que la matière carbonée solide et le fer réduit soient en contact intime l'un avec l'autre à l'état solide. Pour réaliser cet objectif, quand on dépose la matière carbonée sur le bas-foyer et charge la matière première dans le four de fusion, comme il est décrit ci-dessus, le fer réduit et la matière carbonée sont intimement mélangés ensemble.
(4) Le fer réduit qui constitue la matière première se présente généralement sous la forme de petites particules, comme il est décrit ci-dessus, et la pression d'air montera anormalement si l'on utilise un four de fusion courant. Pour diminuer la résistance au passage de l'air dans le four, on doit en conséquence placer l'orifice d'évacuation des gaz perdus à un niveau relativement bas pour la construction d'un four à cuve. (5) Les gaz perdus que l'on évacue du four contiennent une importante proportion de gaz CO et sont à une température élevée.
En conséquence, on les fait passer dans un échangeur de chaleur qui est pourvu sur son fond d'une chambre de combustion dans laquelle on souffle de l'air secondaire de façon à provoquer la combustion secondaire de ce CO gazeux, la chaleur restante et la chaleur de combustion des gaz perdus étant utilisées pour préchauffer l'air d'alimentation. (6) Comme les proportions de silicium et de manganèse sont relativement faibles si l'on compare avec de la fonte, il est souhaitable de prévoir un dispositif pour souffler du silicium métal en poudre et du manganèse métal en poudre dans le four. (7) Comme la matière première se présente sous la forme de particules fines, comme il est décrit ci-dessus, il est souhaitable que l'on installe un dispositif qui permette un chargement continu du four.
Quand on fait fonctionner l'appareil amélioré construit en se basant sur les conclusions ci-dessus, on doit tenir compte des points suivants :
(1) Pour éviter l'entrée de composants sulfurés provenant de la matière carbonée solide placée sur le bas-foyer, et de la matière carbonée solide mélangée avec la matière première ou fer réduit que l'on charge dans le four, au moins la moitié de la quantité de matière carbonée solide doit se présenter sous la forme de graphite à électrodes. (2) Si la carburation de la matière première ou fer réduit s'opère à l'état solide, la température de fusion s'abaisse, de sorte que ce fer réduit fond à une température relativement basse, ce qui facilite le fonctionnement du four. Par suite, on diminue la dimension des particules de la matière carbonée solide que l'on charge pour obtenir un mélange satisfaisant avec le fer réduit avant le chargement.
Le procédé pour la production de pièces coulées en utilisant du fer réduit comme matière première, que l'on réalise par ces opérations^ et l'appareillage disposé en tenant compte de ces considérations constituent un procédé de production de pièces coulées qui consiste à compenser la configuration du fer réduit qui le rend difficile à traiter au point de vue de l'utilisation comme matière première, c'est-à-dire son inconvénient d'être brisant, si on compare avec de la fonte de hautfourneau, pendant que l'on tire parti de sa caractéristi-que de posséder une surface importante assurant la facilité de la carburation en phase solide, ce qui abaisse le point de fusion et facilite le fonctionnement du four, augmentant l'avantage de présenter une faible dimension des particules,
pendant que l'on extrait les gaz perdus de l'intérieur du four à un niveau relativement bas pour éviter la résistance à l'air que l'on souffle dans le four, en tirant parti de la haute teneur de ces gaz en gaz CO pour une combustion secondaire destinée à chauffer l'air d'alimentation en augmentant le rendement thermique : on tire aussi parti de l'avantage que procure l'utilisation de coke en particules de faibles dimensions et de déchets de graphite à électrodes dont la valeur commerciale est faible, comme matière carbonée solide, l'ajustement de la teneur du métal fondu étant facile.
La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un four de fusion utilisé dans le procédé de l'invention. Le chiffre 1 désigne un four de(fusion construit sur le modèle d'un four à cuve vertical, dans lequel la matière première, chargée par une ouverture de chargement 2, descend dans le four 1 et est fondue, en-dessous d'un orifice d'évacuation des gaz perdus 6, et est reprise comme métal fondu par un trou de coulée 3.
L'air provenant d'une soufflerie 22 arrive à l'entrée d'air froid 9 dans un échangeur de chaleur 7 du type à radiation et se déplace vers le bas par un intervalle situé entre la paroi extérieure de l'échangeur de chaleur 7 du type à radiation, et une plaque 23 de transfert de chaleur analogue à un tube, pendant que s'effectue l'échange de chaleur qui le transforme en air chaud qui est ensuite envoyé par une ouverture de sortie 8 d'air chaud, à travers un tuyau 5 d'alimentation en air, dans le four où il pénètre au moyen de tuyères 4 de ce four à cuve vertical 1.
D'autre part, les gaz perdus utilisés pour l'échange de chaleur sont repris par l'orifice 6 d'extrac-tion des gaz, et ces gaz à haute température, contenant une importante proportion de CO gazeux sont brûlés par un brûleur 10 et brûlés secondairement avec.l'air amené par des trous 11 d'une chambre de combustion secondaire, ce qui élève leur température, puis sont soumis à un échange de chaleur:dans l'échangeur de chaleur 7 du type à radiation, ce qui transforme l'air froid en air chaud. Les gaz perdus refroidis par l'échange de chaleur sont envoyés par un orifice 12 de sortie des gaz perdus dans la partie des gaz perdus qui est remontée en chauffant la couche de matière première, et s'échappent finalement par la cheminée. D'autre part, la référence 13 indique le niveau du sol et 14 indique le niveau d'un second étage.
La briquette utilisée comme matière première pour les coulées suivant l'invention est faite de petites particules ou de poudre de métal avec lesquelles on a mélangé, si nécessaire, de petites particules d'une matière carbonée solide et/ou d'un liant minéral, le mélange étant moulé sous pression en blocs de forme et dimensions appropriées.
Par exemple, dans un four de fusion destiné à la production de pièces coulées utilisant le fer réduit comme matière première, on ajoute une petite proportion d'un liant minéral tel que le silicate de sodium, à la matière première ou fer réduit, et de petites particules d'une matière carbonée solide servant de combustible, et l'on mélange intimement et moule sous pression en briquettes de dimension convenable que l'on charge dans le four de fusion, produisant ensuite des pièces coulées de bonne qualité tout en économisant de la matière et de l'énergie.
Comme il est décrit ci-dessus, le fer réduit, si on le compare avec la fonte se présente généralement sous forme de petits blocs, a un aspect spongieux, est poreux et a une densité apparente faible, de sorte que sa surface spécifique est grande. En conséquence, quand on chauffe du fer réduit dans une atmosphère oxydante, il se produit une rapide oxydation à partir de la surface, mais en atmosphère réductrice, sous CO par exemple, il se produit facilement une carburation, à partir de la surface, qui augmente la teneur en carbone.
De plus, si on, chauffe ce fer en' contact avec une matière carbonée solide qui a été broyée en petites particules, la carburation s'effectue très facilement à
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On obtient aussi cet avantage que ce procédé abaisse le point de fusion du fer réduit, la fusion étant
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Dans la production de pièces coulées en utilisant du fer réduit comme matière première en se basant sur le fait ci-dessus,. on utilise des fines de coke plutôt que de broyer de gros blocs de coke pour servir de matière carbonée, de sorte que l'énergie qui aurait été utilisée pour la pulvérisation est épargnée. De plus, les fines de coke qui sont un sous-produit de la fabrication de coke par carburation de charbon dans une usine à gaz ou à coke n'ont qu'une faible valeur commerciale et sont plutôt gênantes, de sorte que l'utilisation de fines de coke est très souhaitable au point de vue de l'économie de matière.
D'autre part, afin de maintenir le taux de métal fondu que l'on peut prélever sur le four, il n'est pas nécessaire que l'opérateur ajuste la proportion de matière brute du mélange, ; la matière première que l'on charge dans le four de fusion est ajustée dans des proportions telles qu'elles correspondent à la qualité des pièces coulées que l'on doit produire en quantité suffisante, et il va sans dire qu'afin de rendre les conditions de passage de l'air dans le four de fusion uniformes et de les maintenir constantes, il est très avantageux de préparer des briquettes en les moulant avec des dimensions et des formes constantes.
Lors du moulage, on ajoute à la matière une quantité convenable d'un liant tel que le silicate de sodium, et si l'on doit ajouter un autre métal, on pourra ajouter de la poudre de ce métal, par exemple de ferrosilicium ou de ferro-manganèse ; après avoir bien mélangé, on procédera au moulage sous pression du mélange. En choisissant le type et la dimension des briquettes,, il devient alors possible d'ajuster suffisamment la ventilation dans le four de fusion.
Si l'on charge dans le four de fusion des briquettes destinées à être utilisées comme matière première pour des pièces coulées, et préparées en mélangeant de petites particules de fer réduit et de petites particules d'une matière carbonée, par exemple des fines de coke ou des particules de graphite avec une petite proportion d'un liant minéral, de silicate de sodium par exemple que l'on y ajoute, et en moulant le mélange à des formes et dimensions convenables, la carburation s'opère en phase solide, ce qui abaisse le point de fusion et facilite la fusion, pendant qu'on obtient une ventilation uniforme, de sorte que la couche chauffée au rouge est rendue uniforme et le fonctionnement est stabilisé.
Ainsi la briquette peut être utilisée comme matière première pour couler des pièces qui seront de bonne qualité tout en assurant une économie en matières et en énergie.
D'autre part si le mode de réalisation cidessus est encore amélioré en formant un revêtement d'oxyde sur les briquettes, on obtiendra d'autres avantages.
Ces avantages sont décrits avec référence à un mode de réalisation illustré par la figure 2.
Dans la figure 2, le chiffre 15 indique une briquette de fer réduit produite par moulage sous pression d'un mélange de fer réduit sous forme de particules ou de poudre, de matière carbonée en petites particules, et d'une petite proportion de liant minéral tel que le silicate de sodium, la briquette étant moulée avec des dimensions et une forme appropriée. Le chiffre 16 indique un oxyde minéral appliqué sur la surface de la briquette de fer réduit, qui peut être un verre, sous forme de particules ou de poudre, cet oxyde minéral fondant à une température inférieure au point de fusion de la briquette de fer réduit.
Cette matière qui peut être liée par fusion à la briquette de fer réduit est appliquée sur cette dernière avec un liant minéral tel que le silicate de.sodium, ce qui forme sur la briquette de fer réduit 15 un revêtement d'oxyde minéral 16 constitué principalement de verre.
Si l'on fond cette briquette de fer réduit, dans un four à induction par exemple, l'oxyde minéral qui se trouve sur la surface fond à environ 800[deg.]C de façon à former un revêtement de verre fondu, avec ce résultat que la briquette de fer réduit est complètement isolée de l'atmosphère ambiante, ce qui évite l'oxydation quand elle est chauffée, et il se produit une réduction de l'oxyde de fer grâce à la matière carbonée solide, mélangée dans la briquette au fer réduit, qui fond à environ 14000C pour donner du fer fondu. Ainsi, après cette fusion, le verre à l'état fondu qui formait le revêtement flotte sur le fer en fusion en raison de la différence de leurs poids spécifiques, isolant ainsi l'un de l'autre le fer réduit et l'atmosphère ambiante, et évitant l'oxydation du fer fondu.
Les figures 3 à 6 montrent des matières brutes pour coulées suivant d'autres modes de réalisation de l'invention, les dispositions prises étant les suivantes :
Dans la figure 3, le chiffre 17 indique des pellets de fer réduit qui peuvent être de petites dimensions, dans des briquettes de fer réduit formées en moulant des particules de fer réduit plus petites que les pellets. Le chiffre 18 indique un tube de papier fait d'un papier kraft peu coûteux enroulé en se collant au moyen d'un adhésif minéral tel que le silicate de sodium, la surface extérieure de ce tube de papier étant revêtue d'une peinture minérale résistant à la chaleur pour éviter que le tube de papier brûle facilement. Le chiffre 19 indique un ferro-alliage et 20 indique une matière carbonée solide.
La matière brute pour coulées que montre la figure 3 est ainsi un mélange de pellets 17 de fer réduit, de ferroalliage 19, tel que du ferro-silicium, ajouté pour ajuster la composition du fer coulé, et d'une matière carbonée 20, solide, telle que des fines de coke pour remplir les vides entre les pellets 17 et le ferro-alliage 19, le tube de papier 18 enfermant ce mélange. La matière brute pour coulées ainsi formée a pour effet d'éviter l'oxydation dans le four du fer réduit et de l'élément d'alliage tel que Si, et d'augmenter le rendement.
Dans la figure 4, on voit deux briquettes 21 de fer réduit, moulées en briquettes cylindriques et placées bout à bout qui sont insérées dans un tube de papier dont la dimension correspond au diamètre extérieur des briquettes, les bouts opposés de ce tube de papier étant fermés. Avec la matière brute pour coulées ainsi formée, comme les tubes de papier 18 sont soumis, quand ils brûlent dans le four, à une combustion incomplète, les briquettes de fer réduit sont maintenues dans une atmosphère de gaz réducteur pendant la fusion, de sorte que l'oxydation à l'état solide avant la fusion est évitée et que le rendement est ainsi augmenté. De plus les briquettes sont protégées par le tube de papier contre le bris par des chocs survenant au cours des manipulations.
En conséquence, l'appareil destiné à mouler les briquettes n'a pas besoin d'être très puissant, et il est possible d'utiliser des briquettes ayant une faible résistance à l'écrasement que l'on peut produire avec une machine à briquettes peu coûteuse, à grande productivité, telle qu'une machine du type à rouleaux. De plus, dans des briquettes moulées contenant une matière carbonée solide et un alliage ajustant la composition,- ou dans de grandes briquettes, on ajoute un adhésif minéral, tel que le silicate de sodium pour donner une résistance convenable.
La figure 5 montre une matière brute pour fusion dans laquelle un tube de papier 18 dont la dimension correspond à celle du diamètre extérieur d'une briquette 21 de fer réduit, cylindrique, est coupé à la longueur du cylindre de la briquette qui est poussée à l'intérieur de ce tube, pendant que dans la figure 6, le tube de papier
18 de la figure 5 a une dimension plus grande qui dépasse le diamètre extérieur de la briquette, et l'on charge, <EMI ID=9.1>
te de fer réduit 21, une matière carbonée. Dans la figure 5, l'écrasement est évité et la briquette est protégée contre l'oxydation à l'état solide jusqu'à ce qu'elle soit fondue, pendant que dans la figure 6 la matière carbonée solide chargée autour de la briquette augmente encore cet effet.
Il est aussi possible d'augmenter la résistance au feu du tube de papier en mélangeant une poudre de matière réfractaire dans l'adhésif minéral ou dans la peinture minérale que l'on utilise dans la production du tube de papier.
Du fait que la matière brute pour coulées suivant l'invention est enfermée dans un tube en papier, comme il est décrit ci-dessus, la teneur de la briquette de matière brute peut être ajustée très facilement en choisissant la qualité du tube de papier, ce qui constitue un autre effet en plus de ceux décrits ci-dessus.
Les effets de ce mode de réalisation seront maintenant décrits en se basant sur les résultats d'essais. Le tableau 1 ci-après montre le rapport entre la proportion de fer réduit dans le mélange et la proportion de scorie formée telle qu'on la constate quand on fond de la fonte de fer et du fer réduit dans un four à induction à haute fréquence.. L'utilisation des briquettes suivant l'invention supprime l'oxydation du fer réduit : l'oxyde de fer présent dans le fer réduit est réduit par la matière carbonée introduite dans les briquettes, et la proportion de scorie formée diminue comme l'indique la ligne en tirets du graphique.
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Notes A B : Quantité de scorie formée (valeur calculée) dans le
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A C : Quantité de scorie formée (valeur calculée) dans le
cas où FeO existant dans le fer réduit n'est aucunement réduit.
Dans ces calculs, la qualité de scorie formée par attaque de la. paroi du four..;et..autres causes analogues n'entre pas en compte et la quantité de scorie formée quand on n'a pas mélangé de fer réduit est prise comme le zéro.
De plus, le revêtement d'oxyde tel que celui décrit ci-dessus peut être appliqué sur d'autres briquettes que celles qui utilisent du fer réduit dans le mode de réalisation ci-dessus.
Ainsi, il est possible d'appliquer sur la surface d'une briquette moulée sous pression avec des particules ou une poudre d'un métal, avec addition d'un liant si nécessaire, un oxyde minéral qui fondra et adhérera sur la briquette de métal, en utilisant un adhésif minéral tel que le silicate de sodium,, ce qui fait qu'il se forme un revêtement d'oxyde sur la surface de la briquette : ce revêtement sert à éviter l'oxydation de la briquette si on la stocke pendant une longue durée, ou au cours de la fusion de cette briquette, le revêtement fondra d'abord de façon à former un revêtement d'oxyde fondu sur la surface de la briquette, l'isolant de l'atmosphère ambiante de façon à éviter l'oxydation du métal de cette briquette, ce qui assure une amélioration du rendement et de l'efficacité de l'opération.
Quant au procédé d'utilisation de fer réduit comme matière première pour des coulées d'une façon plus avantageuse, ce fer réduit sous forme de pellets ayant habituellement une densité de 4 g/cm<3> ou moins peut ou non être broyé, en commun avec de petites particules d'une matière carbonée solide et un liant minéral et être moulé sous pression avec des dimensions et une forme appropriée, de façon que la densité arrive au-dessus de 4 g/cm<3>. On trouvera décrite ci-dessous la production de pièces coulées en fer en utilisant des briquettes de fer réduit.
On broie d'abord des pellets de fer réduit <EMI ID=13.1>
3 mm et moins.
L'énergie nécessaire pour broyer les pellets
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ces pellets mesurent 9 mm ou moins et doivent être broyés de façon que 80 % mesurent 2,5 mm ou moins. Le fer réduit ainsi broyé peut être moulé sous pression comme tel en briquettes, ou, si nécessaire, on peut y ajouter de petites particules de matière carbonée solide tels que des déchets de graphite à électrodes et un liant minéral tel que le silicate de sodium, puis mouler ce mélange sous pression.
Le mélange de matière carbonée solide aux briquettes est effectué quand il est nécessaire de réduire l'oxyde de fer non réduit présent dans le fer réduit et decarburer ce dernier en raison de l'insuffisance de sa teneur en carbone. Si l'on emploie des déchets de graphite
à électrodes comme matière carbonée solide, sa faible tendance à absorber le soufre fait que l'on obtient un métal fondu à faible teneur en carbone, de sorte que si l'on applique à ce métal un traitement de sphéroïdisation, on peut facilement obtenir un fer coulé à graphite sphéroïdal sans qu'aucune désulfuration soit nécessaire.
L'objectif de l'addition d'un liant est d'éviter l'effritement des briquettes, car l'aptitude au moulage des briquettes est faible si l'on y ajoute une matière carbonée solide. Par exemple, l'utilisation d'un liant minéral tel que le silicate de sodium permet de produire une briquette solide. De plus si l'on ajoute ce liant minéral, silicate de sodium par exemple, dans une proportion de 6%, la quantité de scorie formée représente 30 % ou moins de la quantité ajoutée, c'est-à-dire 1,8 % ou moins de la quantité totale de charges ; par suite, la quantité de scories est faible et elle peut être éliminée, de sorte qu'il n'y a pas de danger d'abaisser la qualité.
Quand les briquettes sont formées par moulage sous pression de façon que leur densité soit de 4 g/cm ou plus, la porosité est diminuée, et aussi la surface spécifique ; en conséquence, même si oh les maintient à haute température dans le four, la perte due à l'oxydation est faible, le rendement à la fusion est élevé et la quantité de scorie formée en raison de l'oxydation est peu importante. De plus, le briquetage augmente fortement la résistance à l'écrasement, de sorte que les briquettes ne se briseront pas et ne formeront pas de poudre pendant les manipulations. Du fait que la densité apparente du fer réduit augmente, il ne se produit pas d'abaissement de la vitesse de fusion quand on charge le matière première ou fer réduit.
De plus, comme ces briquettes sont moulées de façon à avoir une dimension convenable pour être utilisées comme charge dans un cubilot, il n'y a pas de danger que la résistance au passage de l'air dans le four augmente.
Les effets de ce mode de réalisation sont décrits ci-après en se basant sur les résultats des essais effectués.
Les tableaux suivants indiquent le rapport entre la quantité de fer réduit mélangé et la résistance au passage de l'air dans le four, le rendement à la fusion, et la quantité de scorie formée, respectivement, tel qu'on l'a constaté quand on a fondu dans un cubilot de la fonte de fer et du fer réduit. On a constaté que l'utilisation de briquettes de fer réduit suivant l'invention, si on compare avec l'utilisation de fer réduit en pellets, a pour résultat une diminution de la résistance au passage dans le four et une diminution de l'oxydation qui, à son tour, a pour résultat une augmentation du rendement et une diminution de la formation de scorie.
De plus l'utilisation d'une briquette faite d'un mélange de fer réduit et de déchets de graphite à électrodes a pour résultat une nouvelle diminution de la formation de scorie, tout l'oxyde de fer non réduit qui se trouvait dans le fer réduit étant essentiellement réduit. De plus si l'on compare la proportion de fer réduit entrant dans le mélange et la quantité de scorie formée ainsi que le rendement à la fusion que l'on constate quand on fond, dans un four à induction à haute fréquence, un mélange de fonte de fer et un mélange de fer réduit, on voit que l'utilisation d'une briquette constituée de fer réduit seul supprime l'oxydation de ce fer réduit, diminue la quantité de scorie formée et améliore le rendement à la fusion du fer réduit.
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Proportion de fer réduit dans le mélange, %
Tableau 2 : Rapport entre la proportion de fer réduit dans le
mélange et la résistance au passage de l'air dans le four (Pression d'air dans le cylindre à vent) dans une opération de fusion dans le cubilot.
Tableau 3 : Rapport entre la proportion de fer réduit dans le
mélange et le rendement à la fusion dans une opération de fusion dans le cubilot.
<EMI ID=16.1>
Proportion de fer réduit dans le mélange, %
<EMI ID=17.1>
Proportion de fer réduit dans le mélange, %
Tableau 4 : Rapport entre la proportion de fer réduit dans le
mélange et la quantité de scorie formée dans l'opération de fusion dans le cubilot.
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Tableau 5 : Rapport entre la proportion de fer réduit
dans le mélange et la proportion de scorie formée dans le four de fusion à haute fréquence.
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Quantité de fer réduit dans le
mélange (%) Notes A B : Quantité de scorie formée (valeur calculée)au cas
<EMI ID=20.1>
100 %,
A C : Quantité de scorie formée (valeur calculée) au
<EMI ID=21.1>
nement réduit.
Dans ces calculs, la quantité de scorie due à l'attaque de la paroi du four ou à l'autres causes n'est pas comprise, et la quantité de scorie formée quand il n'y a pas de fer réduit dans le mélange est prise comme valeur zéro.
Tableau 6 : Rapport entre les proportions de fer réduit dans le
mélange et le rendement en matière fondue dans une opération de fusion à haute fréquence.
<EMI ID=22.1>
Comme il est décrit ci-dessus, suivant le mode de réalisation de l'invention, on peut réduire au minimum l' oxydation du fer réduit pendant la fusion, , et l'augmentation du rendement à la fusion ainsi que la diminition de la formation de scorie contribuent beaucoup à améliorer le rendement de l'opération, augmentant la valeur du fer réduit comme matière première pour la production de pièces coulées.
Comme il a été décrit, suivant l'invention,
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l'industrie de la fonderie dans la recherche actuelle d'économies de matières et d'énergie.
REVENDICATIONS
<EMI ID=24.1>
coulées en utilisant du fer réduit comme matière première, caractérisé en ce qu'il comprend des phases consistant à
utiliser un four à cuve du type vertical, à charger une
matière carbonée solide sur le bas-foyer du four à cuve, à souffler de l'air chaud à proximité de ce bas-foyer dans
le four, et à charger du fer réduit comme matière première
dans ce four, ce fer réduit étant mélangé avec une matière carbonée solide, la chaleur des gaz perdus qui se produisent
étant utilisée pour préchauffer l'air chaud qui sera soufflé.
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