Connaissances limitées sur l'utilisation des recarburateurs dans les fours à induction
Dans les fours à induction, notamment ceux à induction moyenne fréquence, l'ajout d'agents de recarburation est une étape importante du processus de fusion. Cet article présente quelques notions de base sur l'utilisation de ces agents dans les fours à induction.
1 Graphitisation des particules non fondues dans les recarburateurs
Dans le bain de fonte, outre le carbone dissous, le recarburateur contient également du carbone résiduel non dissous sous forme de graphite, entraîné sous forme granulaire par le flux de liquide agité. La plupart des particules de graphite non fondues et grossières sont en suspension à la surface du bain de fonte, près de la paroi du four, lors de la mise en marche. Certaines adhèrent au milieu de la paroi, correspondant à la zone morte de l'agitation. À l'arrêt du four, ces particules se remettent lentement en suspension par flottabilité. Des particules extrêmement fines, invisibles à l'œil nu, peuvent rester en suspension dans le bain de fonte pendant la fusion du graphite, aussi bien pendant la mise en marche que pendant l'arrêt du four.
D'après les rapports, plus le matériau est proche du noyau eutectique, même si le graphite ajouté présente une cristallinité différente de celle du graphite eutectique, plus le degré de couplage sera élevé qu'avec d'autres matériaux susceptibles de former le noyau de graphite. De ce point de vue, on peut considérer que les fines particules de graphite en suspension favorisent la formation de noyaux de graphite, empêchant ainsi la fonte de surrefroidir et de blanchir.
2. Effet de la taille des particules de carburation sur l'effet de carburation
Les carburants dont la granulométrie est majoritairement composée de microparticules présentent une très faible carburation, tandis que ceux dont la granulométrie est majoritairement composée de particules grossières présentent une meilleure carburation. Les carburants ayant bénéficié d'un traitement approprié pour éliminer les microparticules et les particules grossières offrent la meilleure carburation. Afin d'améliorer l'efficacité de la carburation, il convient de traiter le carburant pour éliminer les microparticules et les particules grossières.
3. Effet de la composition chimique du fer fondu sur l'effet de carburation du carburateur
3.1 Effet du silicium sur l'effet de carburation du carburateur
La présence de silicium dans le fer en fusion influence fortement la carburation. Plus la fraction massique de Si dans le fer en fusion est élevée, plus la vitesse de carburation est lente.
3.2 Effet du soufre sur l'effet de recarburation du recarburateur
Lorsque du sulfure de fer est ajouté et que la fraction massique de S dans le fer fondu est de 0.045 %, la vitesse de recarburation est beaucoup plus lente que celle du fer fondu à faible teneur en soufre sans sulfure de fer et dont la fraction massique de S dans le fer fondu est de 0.0014 %.
4. Méthode de sélection et d'ajout du recarburateur
4.1 Il convient de sélectionner un recarburateur à faible teneur en azote.
La fraction massique d'azote dans la fonte en fusion est généralement inférieure à 100 ppm. Si la teneur en azote dépasse cette concentration (150-200 ppm ou plus), des fissures, des retassures ou des défauts de moulage peuvent facilement apparaître, notamment dans les pièces à parois épaisses. Ceci est dû à la nécessité d'augmenter la quantité d'agent de recarburation lorsque la proportion de ferraille augmente. Un excès d'azote favorise non seulement les défauts de moulage, mais il contribue également à la densification de la perlite et à la formation de ferrite, améliorant ainsi considérablement la résistance.
4.2 Méthode d'ajout de carburation
L'agitation du fer en fusion favorise la carburation. Par conséquent, contrairement au four à induction à haute fréquence, qui offre une forte agitation, le four à induction à moyenne fréquence, dont l'agitation est plus faible, peine davantage à induire une carburation optimale. De ce fait, le four à induction à moyenne fréquence risque de ne pas pouvoir suivre la vitesse de fusion de la charge métallique.
Même pour un four à induction à haute fréquence et à forte agitation, l'opération de cémentation est essentielle. En effet, le schéma de principe de la fusion dans un four à induction révèle des flux de fer agités, séparés par les parties supérieure et inférieure du four, et des zones mortes près de la paroi. Les groupes de graphite qui adhèrent à cette paroi ne peuvent fondre dans le fer liquide sans un chauffage excessif et un maintien prolongé de la température. Un chauffage excessif et un maintien prolongé de la température augmentent la surfusion du fer liquide et favorisent la formation de fonte blanche. De plus, dans un four à induction à moyenne fréquence générant un courant induit intense près de la paroi, si le fer liquide perce les groupes de graphite, le métal percé fondra lors de la fusion suivante, provoquant l'érosion et l'endommagement de la paroi. Par conséquent, lorsque la proportion de ferraille est élevée et que l'on ajoute davantage de recarburant, il convient d'accorder une attention particulière au dosage de ce dernier.
Le moment de l'ajout du recarburant est crucial. Un ajout trop précoce risque d'entraîner son adhérence au fond du four et, de ce fait, sa fusion avec le fer en fusion sera difficile. À l'inverse, un ajout trop tardif compromet la recarburation, ralentissant la fusion et le chauffage. Ceci retarde non seulement l'analyse et l'ajustement de la composition chimique, mais peut également engendrer des dommages dus à une surchauffe. Il est donc préférable d'ajouter le recarburant progressivement lors de l'introduction de la charge métallique.
