FLUX-CORED WIRE FOR INTRODUCING ADDITIVES INTO A MOLTEN METAL BATH

FIL FOURRE POUR L'INTRODUCTION D'ADDITIFS DANS UN BAIN DE METAL EN FUSION

Abrégé français

L'invention se rapporte à un fil fourré pour l'introduction d'additifs dans un
bain de métal en fusion comprenant une
gaine (5) métallique contenant un additif (6) laquelle gaine métallique est
recouverte par une enveloppe (7) qui, combustible sans
laisser de résidus gênants, retarde momentanément la propagation de la chaleur
vers le coeur du fil fourré ce fil fourré étant caractérisé
en ce que qu'au dessus de cette enveloppe combustible, une protection
métallique enserre l'ensemble constituée par l'additif, la gaine
métallique et l'enveloppe combustible.

Abrégé anglais

The invention concerns a flux-cored wire for introducing additives into a molten metal bath comprising a metal sheath (5) containing an additive (6), which metal sheath is covered with an envelope (7) which, being combustible but without unwanted residues, momentarily delays heat propagation towards the flux-cored wire core. Said flux-cored wire is characterised in that above said combustible envelope, a metallic protection encloses the assembly formed by the additive, the metal sheath and the combustible envelope.

Revendications

6
REVENDICATIONS
1. Fil fourré pour l'introduction d'additifs dans un bain de métal en
fusion comprenant une gaine (5) métallique contenant un additif (6) cette
gaine
(5) métallique étant caractérisée en ce qu'elle est recouverte par une
enveloppe
(7) qui, combustible sans laisser de résidus gênants, retarde momentanément la
propagation de la chaleur vers le coeur du fil fourré.
2. Fil fourré selon la revendication 1, caractérisée en ce que
l'enveloppe (7) est constituée par au moins une couche (7A) de papier enroulé
autour de la gaine métallique.
3. Fil fourré selon la revendication 2, caractérisée en ce que le papier
(7A) est un papier apte à retarder l'inflammation.
4. Fil fourré selon la revendication 2, caractérisée en ce que la ou les
couches de l'enveloppe sont constituées par un ou plusieurs enroulements
hélicoïdaux d'une bande de papier.
5. Fil fourré selon la revendication 4, caractérisée en ce que les
enroulements sont croisés.
6. Fil fourré selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une
fixation externe de ces couches est effectuée par application d'une couche de
vernis.
7. Fil fourré selon la revendication 4, caractérisée en ce que la
largeur de la bande est comprise entre cinq et quarante centimètres.
8. Fil fourré selon l'une quelconque des revendications 2 à 8,
caractérisée en ce qu'au dessus de l'enveloppe (7), une protection métallique
enserre l'ensemble constitué par l'additif, la gaine métallique et l'enveloppe
(7).

7
9. Fil fourré selon la revendication 8, caractérisée en ce que la
protection métallique est constituée par un feuillard dont les bords sont
agrafés
pour former un élément tubulaire.
10. Fil fourré selon la revendication 8, caractérisée en ce que
l'enveloppe (7) est formée par une feuille épaisse posée en même temps que la
protection métallique.

Description

CA 02382168 2002-02-15
WO 02/00946 PCT/FRO1/02044
FIL FOURRÉ POUR L'INTRODUCTION D'ADDITIFS
DANS UN BAIN DE MÉTAL EN FUSION
L'invention se rapporte à un fil fourré pour l'introduction d'additifs dans un
bain
de métal en fusion.
Les aciers, fontes, etc ... sont des matériaux dont les propriétés mécaniques
ou autres dépendent notamment de la composition complexe du matériau.
Pour obtenir un matériau ayant certaines propriétés, à partir d'une
composition
de base, on ajuste la teneur en certains éléments pour obtenir la composition
souhaitée.
II est connu, depuis une vingtaine, d'années, d'ajuster la composition de la
matière en fusion par introduction dans celle-ci d'une longueur prédéterminée
d'un fil
fourré.
Ce fil fourré est constitué d'une enveloppe métallique contenant l'additif que
l'on souhaite introduire dans le bain en fusion.
La quantité d'additif par mètre étant connue, il est relativement simple
d'ajuster la composition du bain.
Sur les premiers fils fourrés réalisés, l'enveloppe métallique était
simplement
repliée de manière à placer cote à cote les deux bord du feuillard mis en
forme.
Une feuille intérieure était préalablement mise en place pour fermer le
passage qui subsistait entre les bords dudit feuillard mais celle-ci était peu
efficace
dans la mesure où ce fil fourré subit une opération de bobinage sur un touret
puis de
débobinage lors de son utilisation.
Cette solution a été rapidement remplacée par une fermeture différente du
feuillard.
Ce~procédé consiste à agrafer mécaniquement les deux bords du feuillard.
II s'agit plus précisément de rouler ensemble les deux bords pour que les
bords s'accrochent l'un sur l'autre. Cela évite alors des pertes de l'additif
contenu
dans le dit feuillard.
Cette solution, qui permet l'ajustement d'une composition par introduction
d'un
fil fourré dans la matière en fusion, fonctionne très correctement avec la
plupart des
additifs.

CA 02382168 2003-02-06
Toutefois se posent des problèmes avec certains additifs, tels le calcium, le
magnésium, le sélénium, le souffre ou autres.
En effet, pour certains de ces additifs, ia chaleur du bain de métal en fusion
provoque l'explosion du fü fourré dans une none trés proche de la surface du
bain.
Pour d'autres additifs, ceux-cï se vaporisent trës rapidement et à proximité
de
la surface.
II se produit donc une forte réactivitë en surface ce qui engendre une
oxydation et/ou une renitruration du bain, des projections du métal liquide
qui
endommagent le matériel, de fortes émanations de fumée.
1 o Avec ces additifs, fe rendement de cette opération d'introduction est donc
trop
faible et avec des conditions de sécurité inadaptées à l'utilisation
industrielle.
Pour tenter de remédier à ce problëme, i! est connu d'introduire le fil fourré
au
travers d'une buse en matériau réfractaire plongée dans le bain.
L'utilisation de cette buse est trës délicate et très coûteuse.
L'invention se propose de remédier aux inconvénient précités.
II est p~pos~de recouvrir cette gaine métallique par une enveloppe qui,
combustible sans laisser de résidus gênants, retarde momentanément fa
propagation de 1a chaleur vers le coeur du fil fourré.
Les gains sont intéressants.
o Cette enveloppe combustible est enroulée en hélice autour de la gaine
métallique.
On constate malheureusement que parfoïs (enveloppe papier s'abi'me lors
des manipulation, c'est-à-dire lors de l'enroulement sur fe touret ou lorsque
le fil
placé sur (e touret est prélevé pour être introduït dans le bain.
A cet effet, l'ïnvention a pour objet un fil fourré comprenant une gaine
métallique contenant un additif cette gaine étant caractérisée en ce que cette
gaine
métallique est recouverte par une enveloppe 7 qui, combustible sans laisser de
résidus gênants, retarde momentanément la propagation de la chaleur vers le
coeur
du fil fourré.
3 o L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à
titre
d'exemple non limitatif, en regard du dessïn ci-annexé qui représente

CA 02382168 2003-02-06
2a
schématiquement
figure 1 : une coupe d'un fil fourré selon l'invention,
figure 2 : une étape de préparatïon du fïl fourré,

CA 02382168 2002-02-15
WO 02/00946 PCT/FRO1/02044
- figure 3 : une installation utilisant un fil fourré,
- figure 4 : une coupe d'une variante de fil fourré.
En se reportant un dessin, on voit un fil 1 fourré destiné à l'introduction
d'un
additif dans un bain 2 de matière en fusion, tel un acier, une fonte ou autre.
Ce bain en fusion est à une température relativement importante et il est
contenu dans une poche 3.
Pour ajuster la composition du bain de matière en fusion, on introduit dans le
bain ce fil fourré 1 avec une vitesse prédéterminée.
Les moyens 4 d'introduction sont classiques et ne seront pas détaillés.
Classiquement, ce fil fourré comprend une gaine 5 métallique contenant un
additif 6.
Cette gaine 5 métallique est fermée mécaniquement, c'est à dire que les
bords du feuillard sont associés entre eux, par exemple par roulage.
Avantageusement, cette gaine métallique est recouverte par une enveloppe 7
qui, combustible sans laisser de résidus gênants, retarde momentanément la
propagation de la chaleur vers le coeur du fil fourré.
Par résidus gênants, on comprendra des résidus qui affectent la composition
du bain ou produisent des inclusions modifiant le comportement du bain lors de
la
coulée.
Une enveloppe pourra, par exemple, convenir pour une composition de bain
mais ne pas convenir par une autre composition de bain.
Avantageusement, l'enveloppe 7 de protection est constituée par au moins
une couche 7A de papier enroulé autour de la gaine métallique.
Le papier 7A est un papier dit pour application pyrotechnique.
C'est à dire qu'il présente une résistance à l'inflammation et un coefficient
de
résistance thermique supérieure à celle d'une feuille de papier ordinaire.
Cette protection thermique est obtenue
- soit en intégrant dans la composition du papier des constituants retardant
l'inflammation,
- soit en combinant la couche de papier et la colle utilisée pour encoller
l'une
sur l'autre des bandes superposées.
Par exemple, sont connus des papiers ignifugés non couchés sans bois
garantis M1. II s'agit d'un matériau pour lequel la propagation des flammes
est nulle,
pas de chutes de gouttes enflammées et pas de persistance de flammes.

CA 02382168 2002-02-15
WO 02/00946 PCT/FRO1/02044
Cette enveloppe a des caractéristiques d'isolation thermique tout en étant
combustible.
Des essais ont été réalisés avec un type de papier et montre
- que sans couche de papier le fil fourré explose au bout d'une seconde,
- avec deux couches, le fil fourré explose au bout d'une seconde et demi et
- avec dix couches, le fil fourré explose au bout de deux secondes et deux
dixièmes.
Ainsi, en ajustant l'épaisseur de l'enveloppe et la vitesse d'introduction du
fil
fourrë, on retarde suffisamment soit l'explosion, soit la vaporisation et on
parvient
donc aisément à introduire le fil fourré à une profondeur suffisante.
La ou les couches de l'enveloppe sont avantageusement constituées par un
ou plusieurs enroulements hélicoïdaux d'une bande de papier.
Ces enroulements sont par exemple croisés.
Une fixation externe de ces couches est, dans une variante de réalisation,
effectuée par application d'une couche de vernis qui sera bien évïdemment
dépourvue d'eau ou de substances réagissant violemment avec !e matériau
constituant le bain.
Est donc prévue une couche de fixation de l'enveloppe notamment lorsque
celle-ci est formée de plusieurs bandes.
La largeur de la bande est, de préférence, adaptée au diamètre de fil et aux
conditions d'utilisation et, par exemple, comprise entre cinq et quarante
centimètres.
L'épaisseur de l'enveloppe de protection sera donc adaptée au besoin
de l'utilisateur (température du bain et matériau à injecter).
Avantageusement, figure 4, notamment dans certains cas où la machine
d'injection pourraït abîmer l'enveloppe combustible, au dessus de cette
enveloppe 7
combustible, une protection 10 mëtallique enserre l'ensemble constituée par
l'additif,
la gaine métallique et l'enveloppe combustible.
Cet ensemble précité est donc recouvert par une protection métallique.
Cette protection 10 métallique évite que l'enveloppe combustible s'altère lors
des manipulation du fil fourré et d'autre part forme avec la gaine métallique
logeant
l'additïf et l'enveloppe combustible un matériau complexe retardant la fusion
de
l'ensemble.
Avantageusement, cette protection métallique est constituée par un feuillard
dont les bords sont agrafés pour former un élément tubulaire.

CA 02382168 2002-02-15
WO 02/00946 PCT/FRO1/02044
II s'agit de la méthode usuellement utilisée pour former la gaine métallique
logeant les additifs.
La forme de l'agrafe 11 n'a pas été représentée.
C'est la méthode qui apparaît la plus simple à mettre en place et qui n'abîme
pas l'enveloppe combustible.
Avantageusement, au lieu de poser la feuille de papier sous forme enroulée,
la feuille de papier peut être beaucoup plus épaisse et elle est posée en même
temps que la protection métallique.
Les bords de la feuille épaisse se recouvrent.

Dessin représentatif