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DESCRIPTION Procédé de fabrication de manchons exothermiques et de coulée de pièces métalliques, et manchons et pièces métalliques ainsi obtenus.
La présente invention concerne un procédé de fabrication de manchons ou masselottes exothermiques et/ou isolants et les manchons ou masselottes ainsi obtenus. Ces manchons sont prépares par façonnage d'un mélange pour manchon comprenant une composition pour manchon permettant de former un manchon et
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un liant chimiquement réactif. Ces manchons sont polymérisés en présence d'un catalyseur par le procédé de polymérisation à boite froide ou par le procédé de polymérisation sans cuisson. La présente invention concerne aussi un procédé de coulée de pièces métalliques au moyen d'un dispositif de coulée équipé de manchons selon la présente invention. Par ailleurs, l'invention concerne également les pièces métalliques obtenues par ce procédé.
Un dispositif de coulée consiste en un godet de coulée, un système de
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canaux (comprenant des descentes de coulée, des étranglements et des canaux de coulée), des tuyaux de montée, des manchons, des moules, des noyaux et d'autres constituants. Pour produire une pièce métallique coulée, du métal est verso dans le godet de coulée du dispositif de coulée pour qu'il pénètre par le système de canaux dans l'ensemble de moules et/ou de noyaux dans lequel il se refroidit et se solidifie.
La pièce métallique est ensuite retirée par séparation d'avec l'ensemble de moules et/ou de noyaux.
Les moules et/ou noyaux utilisés dans le dispositif de coulée sont constitués par du sable ou par un autre granulat de fonderie et par un liant, et ces moules sont fréquemment obtenus par ! c procédé sans cuisson ou par le procédé à boîte froide. Le granulat de fonderie est mélangé avec un liant chimique et polymérisé en présence d'un catalyseur liquide ou gazeux après avoir été façonné. Les granulats typiques qui sont utilisés pour la fabrication des moules et des noyaux sont des granulats ayant des densités élevées et une conductivité thermique
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élevée tels que le sable siliceux, l'olivine, le quartz, le sable de zircone et les sables de silicate de magnésium.
La quantité de liant utilisée pour produire les moules et/ou les noyaux à partir de ces granulats à l'échelle industrielle est typiquement comprise entre 1, 0 et 2, 25 % en masse par rapport à la masse du granulat.
La densité d'un mélange de fonderie est typiquement comprise entre 1, 2 et 1, 8 g/cm, tandis que la conductivité thermique de tels granulats est typi- quement comprise entre 0,8 et 1, 0 /mJK. Les moules et/ou les noyaux résultants ne sont pas exothermiques du fait qu'ils ne dégagent pas de chaleur. Bien que les moules et les noyaux aient des propriétés isolantes, ils ne sont pas très efficaces comme isolants. En réalité, les moules et les noyaux absorbent de la chaleur.
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Les tuyaux de montée et les canaux d'alimentation constituent une réserve de métal fondu destinée à compenser les contractions et vides qui
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apparaissent au cours du processus de coulée. Le métal proveitant de ces tuyaux ou canaux remplit ces vides dans la pièce coulée lorsque le métal se contracte. Ainsi, le métal provenant des tuyaux ou canaux d'alimentation doit rester liquide plus longtemps pour permettre un apport de métal à la pièce coulée lorsque celle-ci se
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refroidit et se solidifie. La température du métal fondu et la durée pendant laquelle ce métal doit rester à l'état fondu dans les tuyaux ou canaux sont fonction notamment de la composition et de l'épaisseur de paroi du manchon exothermique formant d'autres facteurs.
En effet, des manchons sont utilisés pour entourer les tuyaux et canaux
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et d'autres parties du dispositif de coulée pour maintenir chaud et à l'état liquide le métal fondu contenu dans les tuyaux et canaux d'alimentation. Pour ce faire, ces manchons doivent avoir des propriétés exothermiques et/ou isolantes. Les propriétés exothermiques et les propriétés isolantes du manchon sont différentes en ce qui concerne leur type et leur degré des propriétés thermiques de l'ensemble de moules qui en est muni. Les manchons principalement exothermiques agissent en dégageant de la chaleur qui fait monter la température du métal fondu situé dans la masselotte, ce qui maintient le métal chaud et liquide plus longtemps.
D'autre part, les manchons isolants maintiennent à l'état liquide le métal fondu situé dans la masselotte en l'isolant du reste de l'ensemble de moules.
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Les moules et noyaux de fonderie ne présentent pas de propriétés thermiques leur permettant de jouer le rôle d'un manchon. Ils ne sont pas exother- miques et ne sont pas suffisamment efficaces comme isolants, et ils absorbent une trop grande quantité de chaleur pour maintenir le métal fondu suffisamment chaud et liquide. Les compositions utilisées dans les moules et noyaux de fonderie ne sont pas utilisables pour former les manchons car elles sont plus denses et car leurs propriétés thermiques ne sont pas adéquates.
Les matériaux typiques utilisés pour former les manchons sont l'aluminium, des agents oxydants, des fibres, des charges et des matériaux téfrac- taires, en particulier l'alumine, les aluminosilicates et les aluminosilicates sous forme de sphères creuses d'aluminosuicate. Le type et la quantité des matériaux dans le mélange pour manchon dépendent des propriétés des manchons qui doivent être fabriqués. Les densités typiques des compositions pour manchons sont comprises entre 0, 4 et 0, 8 g/cm3, tandis que la conductivité thermique dépend du fait que l'on souhaite des propriétés exothermiques ou des propriétés isolantes pour
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le manchon.
Typiquement, la conductivité thermique de l'aluminium est supérieure à 200W/m. K, tandis que la conductivité thermique des microsphères creuses d'alumiNosilicate à la température ambiante est comprise entre 0, 05 et 0, 5 W/m. K.
Dans une certaine mesure, tous les manchons doivent avoir des propriétés isolantes, ou des propriétés isolantes et des propriétés exothermiques combinées, pour minimiser les pertes de chaleur et pour maintenir le métal à l'état liquide le plus longtemps possible.
Trois procédés de base sont utilisés pour la production des manchons, à savoir le serrage, la mise sous vide et le soufflage. Le serrage et le soufflage sont des procédés de base qui consistent à compacter une composition pour manchon et un liant dans un modèle de manchon. Le serrage consiste à compacter un mélange pour manchon (composition pour manchon plus liant) dans un modèle de manchon
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en bois, en matière plastique et/ou en métal. la mise sous vide consiste à appliquer un vide à une suspension aqueuse d'un matériau réfractaire et/ou de fibres et à aspirer l'excès d'eau pour former un manchon. Typiquement, quel que soit le procédé utilisé pour former les manchons, ceux-ci sont séchés au four pour éliminer l'eau contenue et pour polyménser la composition façonnée.
Si l'eau
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contenue n'est pas retirée, elle peut s'évaporer lorsqu'elle vient en contact avec le métal chaud et représenter un risque pour la sécurité. Dans aucun de ces procédés, le manchon façonné n'est polymérisé chimiquement'avec un catalyseur liquide ou gazeux.
Ces compositions sont modifiées dans certains cas par le remplacement partiel ou total des fibres par des microsphères creuses d'aluminosilicate (voir le document PCT publié WO 94/23865). Ce processus permet de modifier les propriétés isolantes des manchons et réduit ou élimine l'utilisation des fibres qui peuvent poser des problèmes de santé et de sécurité pour les personnes qui fabriquent les manchons et qui utilisent ces manchons dans le procédé de coulée.
L'un des problèmes posés par les manchons est que leurs dimensions
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externes ne sont pas exactes. B en résulte que les dimensions des manchons ne coïncident pas avec celles du moule qui doit en être équipé. Pour compenser la médiocre précision dimensionnelle des manchons, il est souvent nécessaire de former dans l'ensemble de moules des nervures d'écrasement qui s'érodent ou se déforment lorsque les manchons sont insérés dans la cavité du tuyau de montée et permettent ainsi de fournir un moyen de blocage du manchon en place. Ou bien encore, les manchons sont placés en position sur le modèle de coulée er le moule
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est formé autour des manchons, ce qui résoud le problème du manque de précision dimensionnelle des manchons.
Un autre problème posé par les manchons est que leurs propriétés thermiques sont insuffisantes pour permettre de maintenir chaud et à l'état liquide le métal fondu contenu dans le réservoir du tuyau de montée. Il en résulte que les pièces coulées subissent un retrait ou une contraction qui entraîne des défauts et
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des rebuts. Lorsque ces défauts surviennent, ils doivent être éliminés par usinage, cc qui entraîne une perte de temps et de métal.
Les canaux de coulée, les descentes de coulée et les autres constituants du dispositif de coulée peuvent également être équipés de manchons isolants et exothermiques pour maintenir la température du métal fondu qui vient en contact avec ces constituants.
Le procédé de fabrication de manchons exothermiques et/ou isolants selon la présente invention comprend les étapes suivantes : 1 (A) l'introduction dans un modèle de manchon, pour former un manchon non polymérisé, d'un mélange pour manchon qui comprend : (1) une composition pour manchon permettant de former un manchon qui comprend :
(a) un métal oxydable et un agent oxydant capables de pro- duire une réaction exothermique, ou (b) un matériau ré & actaire isolant, ou (c) des mélanges de (a) et (b),
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(2) une quantité efficace d'un liant chimiquement réactif, (8) la mise en contact du manchon non polymerise avec un catalyseur sans cuisson ou un catalyseur pour boîte froide pour permettre au manchon de devenir autoporteur ou indépendant, et (C) le retrait du manchon du modèle et la polymérisation totale du manchon pour obtenir un manchon dur, solide, polymérisé.
Dans le procédé sans cuisson, le catalyseur de polymérisation est un liquide qui est mélangé avec le mélange pour manchon, le liant et les autres constituants avant le façonnage. Dans le procédé à boîte froide, le mélange pour manchon est tout d'abord façonné puis mis en contact avec un catalyseur de polymérisation gazeux. Les constituants des mélanges pour manchon sans cuisson et des mélanges pour manchon à boîte froide sont mélangés uniformément, de sorte que le mélange conserve sa consistance,
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Dans les procédés ci-dessus, la composition pour manchon peut contenir en outre un matériau réfractaire tel que la silice.
Les procédés sans cuisson et à boîte froide permettent d'obtenir des manchons polymérisés chimiquement, avec un rendement plus élevé que les procédés de l'état de la technique. Par ailleurs, les risques pour la santé et la
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sécurité des personnes qui viennent en contact avec les matières premières et les manchons sont moins importants, car ces personnes ne sont pas exposées à des fibres qui provoquent des problèmes de respiration lorsqu'elles sont ingérées.
La présente invention concerne également les manchons ainsi produits, lesquels manchons ont des dimensions exactes, ce qui permet de les insérer aisé-
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ment dans le moule. Les manchons du tuyau de montée peuvent être insérés dans l'assemblage du moule par des procédés automatiques, ce qui améliore encore le rendement du procédé de moulage. Du fait que la densité des manchons est plus homogène et que leur épaisseur est plus exacte, il n'est pas nécessaire'que les manchons soient surdimensionoes ou d'utiliser des nervures d'écrasement pour les maintenir en place. Par ailleurs, du fait que les manchons ont une stabilité thermique suffisante, les pièces coulées obtenues avec des dispositifs de coulée équipés de ces manchons ne subissent pas de retrait ou contraction.
Ceci élimine les défauts qui exigent un usinage de la pièce coulée ou qui peuvent entraîner des rebuts.
La présente invention concerne également la coulée de pièces métalliques terreuses et non ferreuses dans un dispositif de coulée muni de tels manchons, et les pièces ainsi obtenues. Le procédé de coulée qui utilise ces manchons entraîne une moindre perte, car les manchons permettent de réduire la quantité de métal fondu contenue dans le réservoir du tuyau de montée ou du canal d'alimentation par rapport à la quantité de métal fondu contenue dans le réservoir d'une cavité de tuyau de montée ou de canal d'alimentation en sable traditionnel.
Par conséquent, le métal du tuyau de montée ou du canal d'alimenta-
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tion est mieux utilisé, ce qui permet de produire un plus grand nombre de pièces coulées avec une quantité donnée de métal fondu.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels : la figure 1 représente un dispositif de coulée comportant deux manchons de tuyau de montée ou de canal d'alimentation (un manchon latéral et un manchon supérieur) inséré dans l'ensemble de moules du dispositif de coulée.
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La figure 2 représente graphiquement l'effet obtenu grâce à l'utilisation d'un manchon pour maintenir le métal fondu (acier au carbone contenant environ 0,25 % de C) à l'état chaud et liquide.
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La figure 3 est un schéma représentant une pièce coulée dans le cas où il s'est produit un retrait de la pièce coulée du fait des propriétés thermiques inadéquates du manchon utilisé. Cette pièce coulée est défectueuse et doit être rejetée comme rebut.
La figure 4 est un schéma représentant une pièce coulée dans le cas où il s'est produit un retrait localisé au niveau du tuyau de montée ou du canal d'alimentation, tandis que la pièce coulée n'a subi aucun retrait. Ce retrait localisé n'entraîne aucun défaut ou rebut de la pièce coulée.
Certains termes utilisés dans la description et les revendications qui suivent sont définis de la manière suivante :
Dispositif de coulée : dispositif constitué par des constituants dé coulée
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tels que godet de coulée, descente de coulée, système de canaux (descente de coulée, canal de coulée, étranglement), moules, noyaux, tuyaux de montée, manchons, etc., qui sont utilisés pour produire une pièce métallique coulée par introduction dans le dispositif de coulée de métal fondu qui pénètre dans l'assemblage de moules et se refroidit pour former une pièce métallique. liaison chimique : liaison créée par réaction chimique d'un catalyseur et d'un liant qui est mélangé avec une composition pour manchon.
Boîte froide : procédé de production de moules ou de noyaux qui utilise un catalyseur gazeux pour polymériser les moules ou noyaux.
Descente de coulée : canal d'alimentation principal du dispositif de coulée par lequel le métal fondu est versé.
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Liant pour boîte froide EXACTCASTTU. hant pour boîte froide en deux parties pour former des polyurétbanes dans lequel la partie 1 est constituée par une résine phénolique semblable à celle décrite dans le brevet US n8 3 485 797, dissoute dans un mélange de solvants aromatiques, esters et aliphatiques, un agent prolongeant la durée de vie et un silane. La partie n est le constituant polyisocyanate qui comprend du polyméthylène-polyphénylisocyanate et un mélange de solvants consistant principalement en solvants aromatiques et en une quantité mineure de solvants aliphatiques.
Le rapport massique de la partie 1 à la partie II est d'environ 55 : 45. liant sans cuisson EXACTCAST : liant sans cuisson en deux parties pour former des polyuréthanes qui est semblable au liant pour boite froide
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EXACTCASTTM. Toutefois, le liant sans cuisson EXACTCASTTM ne contient ni agent prolongeant la durée de vie, ni silane.
Manchon exothermique : manchon ayant des propriétés exothermiques
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par rapport à l'ensemble de moules et/ou de noyaux dans lequel il est inséré.
Les propriétés exothermiques du manchon sont dues à un métal oxydable (typiquement l'aluminium) et à un agent oxydant qui peuvent réagir pour dégager de la chaleur.
EXTENDOSPHERES SG : microsphères creuses d'aluminosilicate commercialisées par la société PQ Corporation, ayant une taille de particule de 10 à 350 fan et une teneur en alumine comprise entre 28 % et 33 % en masse par rapport à la masse des microsphères.
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EXTENDOSPHERES SLG : microsphères creuses d'aluminosilicate commercialisées par la société PQ Corporation, ayant une taille de particule de 10 à 300 pm et une teneur en alumine d'au moins 40 % en masse par mppbrt à la masse des microsphères.
Système de canaux : système par lequel le métal est transporté du godet de coulée à l'ensemble de moules et/ou de noyaux. Ce système comprend notamment la descente de coulée, les canaux de coulée, et les étranglements.
Manchon manipulable : manchon qui peut entre transporté d'un endroit à un autre sans abaissement ni rupture.
Matériau réfractaire isolant : matériau réfractaire ayant typiquement
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une conductivité thermique inférieure à environ 0, 7W/m. K à la température ambiante, de préférence inférieure à environ 0,5 W/m. K.
Manchon isolant : manchon ayant des propriétés isolantes plus importantes que l'ensemble de moules et/ou de noyaux dans lequel il est inséré. Typiquement, un manchon isolant contient des matériaux à faible densité tels que des fibres et/ou des microsphères creuses.
Assemblage ou ensemble de moules ; ensemble de moules et/ou de noyaux constitué par un granulat de fonderie (typiquement le sable) et un liant de
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fonderie et qui est placé dans un dispositif de coulée pour le façonnage d'une pièce coulée.
Procédé sans cuisson : procédé de production d'un moule ou d'un noyau qui utilise un catalyseur liquide pour polymériser le moule ou le noyau.
Godet de coulée : cavité par laquelle le métal fondu est versé dans le dispositif de coulée.
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Matériau réfradaim-matériau de type céramique ayant une conductvité thermique supérieure à environ 0, 8 W/m. K à la température ambiante, qui est capable de résister à des températures extrêmement élevées sans modification sensible lorsqu'il vient en contact avec du métal fondu qui peut avoir une température aussi élevée que 1 700'C par exemple.
Tuyau de montée : cavité reliée à un moule ou à une cavité de coulée du dispositif de coulée qui joue le rôle de réservoir pour un excès de métal fondu afin d'éviter la formation de cavités dans la pièce coulée lorsqu'elle se contracte au cours de la solidification. Les tuyaux de montée peuvent être ouverts ou aveugles et peuvent être appelés également canaux d'alimentation ou têtes.
Manchon : tout élément moulable ayant des propriétés exothermiques et/ou isolantes constitué à partir d'une composition pour manchon et qui recouvre en totalité ou en partie tout constituant du dispositif de coulée tel que le tuyau de montée, les canaux de coulée, le godet de coulée, la descente de coulée, etc :, ou qui est utilisé comme élément du dispositif de coulée. Les manchons peuvent revêtir différentes formes, par exemple des formes de cylindres, de dômes, de coupelles, de plaques, de noyaux.
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Composition pour manchon : toute composition capable de tonner un manchon ayant des propretés exothermiques et/ou isolantes. La composition pour manchon contient habituellement de l'aluminium métallique et/ou un aluminosilicate, en particulier sous forme de microsphres creuses d'aluminosilicate, ou des mélanges de ces substances. Selon les propriétés recherchées, la composition pour manchon peut contenir également de l'alumine,
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un autre matériau réfractai1e, un agent oxydant, des fluorures, des fibres et des charges.
Mélange pour manchon : mélange comprenant une composition pour manchon et un liant chimique capable de former un manchon par le procédé sans cuisson ou par le procédé à boîte froide.
La figure 1 représente un dispositif de coulée simple comprenant un godet de coulée 1, une descente de coulée 2, un canal de coulée 3, un manchon 4 pour tuyau de montée latéral, un tuyau de montée latéral S, un manchon 6 pour tuyau de montée supérieur, un tuyau de montée supérieur 7, et un ensemble de moules et/ou de noyaux 8. Du métal fondu est versé dans le godet de coulée 1 par lequel il pénètre dans la descente de coulée 2, dans le canal de coulée 3 et dans d'autres parties du système de canaux pour aboutir finalement dans l'ensemble de moules et/ou de noyaux 8. Les tuyaux 5 et 7 constituent des réservoirs pour du
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métal fondu en excès qui est disponible lorsque la pièce coulée se refroidit, se contracte et prélève du métal fondu dans les tuyaux.
Les manchons 4 et 6 qui sont insérés dans l'ensemble de moules et/ou de noyaux 8 entourent les tuyaux 5 et 7 et empêchent le métal fondu qui s'y trouve de se refroidir trop rapidement.
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La figure 2 représente graphiquement l'effet avantageux qui est obtenu par l'utilisation d'un manchon pour maintenir à l'état chaud et liquide le métal fondu.
La figure 3 représente une pièce coulée 3 pour laquelle il y a un retrait 2 du métal du tuyau de montée et du métal de la pièce coulée 3. Cette pièce coulée est défectueuse et sera rejetée comme rebut.
La figure 4 représente une pièce coulée 3 pour laquelle il y a un retrait
2 du métal du tuyau de montée, mais pas de retrait dans la pièce coulée 3. Cette pièce coulée n'est pas défectueuse et peut être utilisée.
Le mélange pour manchon utilisé dans le procédé selon la présente invention contient une composition pour manchon et une quantité efficace d'un liant chimiquement réactif. Ce mélange pour manchon est façonné et polymérisé par mise en contact avec une quantité efficace d'un catalyseur de polymérisation.
Pour préparer les manchons selon la présente invention, il est possible d'utiliser toute composition pour manchon connue qui est utilisée normalement pour former des manchons. La composition pour manchon contient des matériaux exothermiques et/ou isolants, typiquement des matériaux mécaniques. Ces matériaux exothermiques et/ou isolants sont typiquement des matériaux contenant de l'aluminium, choisis de préférence dans le groupe consistant en l'aluminium métallique, un aluminosfficate, l'alumine, et leurs mélanges, l'aluminosilicate étant de préférence sous forme de microsphères creuses.
Le matériau exothermique est un métal oxydable et un agent oxydant capables de produire une réaction exothermique à la température à laquelle le métal peut être versé. Typiquement, le métal oxydable est de l'aluminium sous forme pulvérulente ou granulaire, mais il est possible d'utiliser également du magnésium et des métaux semblables. Le matériau isolant est typiquement un aluminosilicate, de préférence un aluminosilicate sous forme de microsphères creuses, et éventuellement de l'alumine.
Lorsque l'aluminium métallique est utilisé comme métal oxydable pour un manchon exothermique, il est utilisé typiquement sous forme de poudre d'aluminium ou de granules d'aluminium. L'agent oxydant utilisé pour le manchon exothermique comprend l'oxyde de fer, le permanganate, notamment. Il n'est pas
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nécessaire que de tels oxydes soient présents en quantités stoechiométriques par rapport à l'aluminium métallique, étant donné que les manchons et les moules qui les contiennent sont perméables, de sorte qu'un complément d'oxygène par rapport à l'oxygène provenant des oxydes peut être fourni par l'oxygène atmosphérique pour l'oxydation de l'aluminium.
Typiquement, le rapport massique de l'aluminium
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à l'agent oxydant est compris entre environ 10 : 1 et environ 2 : 1, de préférence entre environ 5 : 1 et environ 4 : 1.
La conductivité thcnnique du manchon exothermique est telle qu'il se produit un dégagement de chaleur qui fait monter la température du métal fondu dans le tuyau de montée ou canal d'alimentation, ce qui le maintient chaud et liquide. Cet effet exothermique résulte de la réaction de l'aluminium et de l'agent oxydant dans le manchon exothermique lorsque ce : 1ui-ci vient en contact avec le métal fondu. Les moules et les noyaux ne présentent pas de propriétés exothermiques.
Ainsi que cela a 6té mentionné ci-dessus, les propriétés isolantes du manchon sont de préférence conférées par des microsphères creuses d'aluminosilicate, telles que des microsphères zéolitiques. Les manchons formés à partir de microspheres creuses d'aluminosilicate ont une densité plus basse, une
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conductivité thermique plus basse et de meilleures propriétés isolantes. Les manchons exothermiques ont une conductivité thermique plus élevée que les manchons isolants. Il est possible de faire varier les propriétés isolantes et les propriétés exothermiques des manchons mais ces derniers auront des propriétés thermiques dont le degré et/ou le type différeront de ceux de l'ensemble de moules dans lequel ils sont insérés.
De préférence, dans les manchons selon la présente invention, le rapport massique des matériaux contenant de l'aluminium au matériau réfractaire est compris entre 10 : 100 et 50 : 100.
En fonction du degré des propriétés exothermiques que l'on recherche
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pour le manchon, la quantité d'aluminium dans le manchon sera comprise entre 0 et 50 % en masse, de préférence entre 0 et 40 % en masse, de préférence encore entre 5 et 40 % en masse, et de manière particulièrement préférée entre 5 et 30 % en masse, par rapport à la masse de la composition pour manchon.
En fonction du degré des propriétés isolantes que l'on recherche pour le manchon, la quantité d'aluminosilicate, en particulier sous forme de microsphères creuses d'aluminosilicate, dans le manchon sera comprise entre 0 et 100 % en masse, de préférence entre 30 et 100 % en masse, de préférence encore entre 40 et
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90 % en masse, et de manière particulièrement préférée entre 40 et 80 % en masse, par rapport à la masse de la composition pour manchon. Etant donné que, dans la plupart des cas, les manchons doivent présenter à la fois des propriétés isolantes et des propriétés exothermiques, ces manchons renfermeront à la fois de l'aluminium
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métallique et des microsphères aeuses d'aluminosilicate.
Dans ce cas, le rapport massique de l'aluminium métallique aux microsphèrcs creuses d'aluminoSilicate est typiquement compris entre environ 1 : 1 et 1 : 5, de préférence entre 1 : 1 et 1 ; 2, de préférence encore entre 1 : 1 et 1 : 1, 5.
Les microsphèms creuses d'aluminosilicate ont typiquement une taille de particule d'environ 3 mm pour toute épaisseur de paroi. On préfère les micro- sphères creuses d'aluminosilicate qui ont un diamètre moyen inférieur à 1 mm et une épaisseur de paroi approximativement égale à 10 % de la taille de particule.
On considère qu'il est possible aussi d'utiliser des micfosphères creuses constituées par d'autres matériaux ayant des propriétés isolantes à la place de, ou en tombinaison avec les mic. rosphères creuses cfaluminosilicate.
Le pourcentage massique de l'alumine à la silice (sous forme de Silo2) dans les microsphères creuses d'aluminosilicate peut varier dans un large domaine en fonction de l'application, par exemple il peut varier entre 25 : 75 et 75 : 25, typiquement entre 33 : 67 et 50 :
50, ledit pourcentage massique étant basé sur la masse totale des microsphères creuses. On sait par la littérature que les microsphères creuses d'aluminosilicate ayant une plus grande teneur en alumine sont plus satisfaisantes pour former des manchons pour la fusion de métaux tels que le fer et l'acier qui ont des températures de couléc de 1300'C à 1 700'C car les microsphères creuses d'aluminosilicate ayant une plus grande teneur en alumine ont des points de fusion plus élevés, de sorte que les manchons fonnés à partir de ces microsphères se dégradent plus difficilement aux hautes températures.
De préférence, la quantité d'alumine dans les microsphères creuses d'aluminosilicate est comprise entre 40 et 80 % en masse par rapport à la masse de la compositions pour manchon.
Bien que les matériaux ré & actaires ne soient pas nécessairement pré-
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férés en termes de performances du fait de leurs densités plus élevées et de leurs conductivités thermiques élevées) ils peuvent être utilisés dans la composition pour manchon pour conférer au mélange pour manchon des points de fusion plus élevés afin que le manchon ne se dégrade pas lorsqu'il vient en contact avec le métal fondu au cours du processus de coulée. Ces matériaux réfractaires peuvent être par exemple la silice, la magnésie, l'alumine, l'olivine, la chromite, un aluminosilicate
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ou le carbure de silicium, notamment.
De préférence, ces matériaux réfractaires sont utilisés en des quantités inférieures à 50 % en masse par rapport à la masse de la composition pour manchon, de préférence encore en des quantités inférieures à 25 % en masse par rapport à la masse de la composition pour manchon. Lorsque
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l'alumine est utilisée comme matériau radiaire, elle est utilisée en des quantités inférieures à 50% en masse par rapport à la masse de la composition pour manchon, de préférence encore en des quantités inférieures à 10 % en masse par rapport à la masse de la composition pour manchon.
De plus, la composition pour manchon peut contenir différents charges et différents additifs, tels que la cryolite (NaAlF), le tétrafluorure d'aluminium et de potassium ou l'hexafluorure d'aluminium et de potassium.
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La densité de la composition pour manchon est comprise typiquement entre environ 0, 1 et environ 0, 9 jcm, plus typiquement entre environ 0, 2 et environ 0, 8 g/cm3. Pour les manchons exothermiques, la densité de la composition pour manchon est comprise typiquement entre environ 0, 3 et environ 0, 9 g/cm3, plus typiquement entre environ 0,5 et environ 0, 8 g/cm3. Pour les manchons isolants, la densité de la composition pour manchon est comprise typiquement entre environ 0,1 et environ 0,7 g/cm3, plus typiquement MI= environ M et environ 0,6 g/cm3. Pour les manchons exothermiques, la conductivité thermique de la composition pour manchon est typiquement supérieure à 150 W/m.K à température ambiante, plus typiquement elle est supérieure à 200 W/m.. K.
Pour les
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manchons isolants, la conductivité thennique de la composition pour manchon est comprise typiquement entre environ 0,05 et environ 0,6 W/m. K à la température ambiante, plus typiquement entre environ 0,1 et environ 0, 5 W/m. K.
Les liants qui sont mélangés avec la composition pour manchon pour former le mélange pour manchon sont bien connus dans la technique. Il est
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possible d'utiliser tout liant sans cuisson ou tout liant pour boîte froide qui assurera une cohésion suffisante du mélange pour manchon sous la forme d'un manchon et qui subira une polymérisation en présence d'un catalyseur de polymérisation. Les liants de ce type sont par exemple les résines phénoliques, les liants de type uréthanes phénoliques, les liants de type furane, les liants de type résols phénoliques alcalins et les hants époxy-acryliques, entre autres. On préfère en particulier les liants de type uréthanes phénoliques connus sous l'appellation de liants pour boîte froide EXACTCA5f1M commercialisés par la soicété Ashland
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Chemical Company.
Des liants de ce type sont décrits dans les brevets US n* 3 485 497 et 3 409 579. Ces liants sont basés sur un système en deux parties
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dont une partie est un composant résine phénolique'et l'autre un composant polyisocyanate.
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La quantité de liant nécessaire est une quantité efficace pour maintenir la forme du manchon et pour permettre une polymérisation efficace, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une quantité qui permet la production d'un manchon qui, après la polymérisation, peut être manipulé et qui est autoporteur ou indépendant. Une quantité efficace de liant est supérieure à environ 2 % en masse, de préférence encore supérieure à environ 3 % en masse, par rapport à la masse de la composition pour manchon. De préférence, la quantité de liant est comprise entre environ 4 et environ 12 % en masse, de préférence encore entre environ 5 et environ 10 % en masse.
La polymérisation du manchon par le procédé sans cuisson a lieu par mélange d'un catalyseur de polymérisation liquide avec le mélange pour manchon (ou bien encore par mélange du catalyseur de polymérisation liquide tout'd'abord avec la composition pour manchon), façonnage du mélange pour manchon
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contenant le catalyseur puis polymérisation, typiquement à la temp6ratuxc ambiante sans addition de chaleur. Le catalyseur de polymérisation liquide que l'on prêtre est une amine tertiaire, et le brevet US n 3 485 797 décrit un procédé de polymérisation sans cuisson que l'on préfère.
Ces catalyseurs de polymérisation liquides comprennent les 4-alkylpyridines dans lesquelles le groupe alkyle comporte 1 à 4 atomes de carbone, l'isoquinoleine, les arylpyridines telles que la phénylpyridine, la pyridine, l'acidine, la 2-méthoxypyndinc, la pyridazinc, la 3-
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chloropyridine, la quinoléinc, le N-méthylimidazole, te N-ethylimidazole, la 4, 4'C=l dipyridine, la 4-phénylpropylpyridinc, le l-mthylbazzimidazole et la 1, 4- thiazine.
La polymérisation du manchon par le procède à boîte froide a lieu par soufflage ou serrage du mélange pour manchon dans un modèle et par mise en contact du manchon façonné avec un catalyseur gazeux. Il est possible d'utiliser différents catalyseurs gazeux tels que les amines tertiaires, le dioxyde de carbone, le formiate de méthyle et le dioxyde de soufre, en fonction du liant chimique choisi. L'homme du métier sera en mesure de déterminer le catalyseur de polymérisation gazeux qui est approprié pour le liant utilisé. Par exemple, une amine gazeuse est utilisée avec les résines de type uréthanes phénoliques, tandis que le dioxyde de soufre, en combinaison avec un agent oxydant, est utilisé avec ! es résines époxy-acryliques (voir le brevet US n 4 526 219).
Le dioxyde de carbone (voir le btcvet US n* 4 985 489) ou les méthylesters (voir le brevet US
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n8 4 750716) sont utilisés avec les résines de type résolus phénoliques alcalines. Le dioxyde de carbone est utilisé aussi avec tes liants à base de silicates (voir le brevet US n'4 391 642).
Comme indiqué ci-dessus, le liant que l'on préfère est un liant pour
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boîte froide de type EXACTCASTTM et la polymérisation est mise en oeuvre par passage d'une amine tertiaire gazeuse telle que la triethylamine dans le mélange pour manchon moulé, de la manière décrite dans le brevet US n8 3 409 579. Les durées de passage de catalyseur gazeux typiques sont de 0, 5 à 3, 0 s, de préfirence de 0, 5 à 2, 0 s et les temps de purge sont de 1 ; 0 à 30 s, de préférence de 1, 0 à 10 s.
La présente invention va maintenant être illustrée de manière plus précise au moyen des exemples non limitatifs suivants. Dans tous les exemples qui suivent, les compositions pour manchon ont été préparées par mélange des
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constituants dans un mélangeur Hobart N-50 pendant environ 2 à 4 min. Le liant utilisé était un liant de type méthane phénolique sans cuisson ou pour boîte froide selon ce qui est spécifié lorsque le rapport de la partie 1 à la partie (1 est de 55145. Les mélanges pour manchon ont été prépaies par mélange de la composition pour manchon et du liant dans un mélangeur Hobart N-50 pendant 2 à 4 min. Dans les compositions pour manchon sans cuisson, le catalyseur de polymérisation liquide est ajouté au mélange pour manchon avant le façonnage.
Les manchons préparés étaient des manchons cylindriques d'un diamètre interne de 90 mm, d'un diamètre externe de 130 mm et d'une hauteur de 200 mm. La quantité de liant utilisée dans tous les cas, sauf pour l'exemple comparatif A, était de 8, 8 % en masse par rapport à la masse de la composition pour manchon. Tous les exemples désignés par des
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lettres correspondent à des témoins dans lesquels du sable siliceux a été utilisé comme composition pour manchon.
Toutes les parties sont en masse et tous les pourcentages sont des pourcentages en masse basés sur la masse de la composition pour manchon, sauf indication contraire. pxempit comparatif A (Manchon constitue par du sable siliceux)
On a utilisé comme composition pour manchon 100 parties de sable siliceux que l'on a mélangées avec environ 1,3 % en masse de liant sans cuisson EXACRCASTTM pour former un mélange pour manchon. Puis, on a ajouté environ 1 % en masse d'une amine tertiaire liquide, le catalyseur POLYCAT 41
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(moins de 5 % de matière active par rapport à la partie I, plus précisément 2, 6 % de
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matière active par rapport à la partie I), commerciaux par la société Air Products.
Puis, on a mis le mélange obtenu sous forme de manchons cylindriques.
On a mesuré tes propriétés de traction des manchons qui indiquent la résistance mécanique des manchons pour la manipulation, et les résultats que l'on a obtenus sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous. On a mesuré les résistances à la traction des manchons 30 min, 1 h, 4 h, 24 h, et 24 h à 100 % d'humidité relative (HR), après avoir mélangé avec le catalyseur POLYCAT 41.
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Bien que les résistances à la traction soient satisfaisantes, les pièces coulées en acier obtenues à l'aide des manchons ont subi un retrait qui est représenté sur la figure 3 et qui est dû au fait que les propriétés thermiques des manchons n'étaient pas adéquates. Ces pièces coulées étaient donc défectueuses et ont été rejetées.
1
Exemple 1 (Préparation d'un manchon isolant par le procédé sans cuisson)
On a suivi le procède sans cuisson de l'exemple comparatif A. à ceci près que l'on a utilisé 100 parties de EXTENDOSPHERES SG comme composition pour manchon, que l'on a mélangées avec 8, 8 % de liant sans cuisson EXACTCASTM pour former un mélange pour manchon. Puis, on a ajouté au mélange environ 1 % d'une amine tertiaire liquide, le catalyseur POLYCAT 41, et on a mis le mélange résultant sous forme d'un manchon.
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On a mesuré les propriétés de traction des manchons, qui indiquent la résistance mécanique des manchons pour la manipulation, et on a obtenu les résultats présentés dans le tableau 1 ci-dessous. On a mesuré les résistances à la traction des manchons immédiatement puis 1 h et 24 h après le mélange avec le liant sans cuisson EXACTCASTTM.
On a constaté que les manchons ainsi obtenus avaient des dimensions externes et internes précises et exactes.
Exemple 2 (Préparation d'un manchon isolant contenant des microspbères creuses d'aluminosilicate par le procédé à boite froide)
On a utilisé comme composition pour manchon 100 parties de EXOSPHERES SU que l'on a mélangées avec 8,8 % de liant pour boîte froide EXACTCASTM pour former un mélange pour manchon. Puis, on a soufflé
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ce mélange dans une chambre ayant la forme d'un manchon et on a fait passer de la triethylamine gazeuse dans l'azote à une pression de 138 kPa (20 psi) selon des procédés connus décrits dans le brevet US n* 3 409 579, pendant 2,5 s, après quoi on a purgé à l'air à 414 kPa (60 psi) pendant environ 60 s.
On a mesuré la résistance à la traction des manchons polymérisés comme dans l'exemple 1 et on a obtenu tes résultats présentes dans le tableau I.
Ces manchons ont des dimensions externes et internes précises et exactes.
Exemple 3 (Exemple 2 avec une résine de silicone)
On a suivi l'exemple 2, à ceci pics que l'on a ajouté au mélange pour manchon 1,2% en masse de résine de silicone. On a mesuré la résistance à la traction des manchons polymérisés comme dans l'exemple 1 et on a obtenu les
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résultats présentés dans le tableau L Ces manchons présentent des dimensioos externes et internes précises et exactes.
Exempte 4 (Préparation d'un manchon exothermique par le procède à botte froide)
On a suivi le processus de l'exemple 2, à ceci près que l'on a utilise une composition pour manchon consistant en 55% de ESTENDOSPHERES SLG,
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16, 5 % d'aluminium atomisé, 16, 5 % de poudre d'aluminium, 7 % de magnétite et 5 % de cryolite. On a mesuré la résistance à la traction des manchons polymérisés comme dans l'exemple 1 et on a obtenu les résultats présentés dans le tableau I.
Ces manchons présentent des dimensions externes et internes précises et exactes.
Exemple (Préparation d'un manchon exothermique contenant de la silice par le procédé sans cuisson)
On a suivi le processus de l'exemple 1, à ceci près que l'on a utilisé une composition pour manchon consistant en 50 % de sable siliceux Wedron 540, 10 % d'alumine et 40 % du mélange pour manchon de l'exemple 4. On a mesuré la résistance à la traction des manchons polymérisés comme dans l'exemple 1 et on a obtenu les résultats indiqués dans le tableau I. Ces manchons présentent des dimensions externes et internes précises et exactes.
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Exempter (Préparation d'un mancbon exothennique contenant de la silice par le procédé à boîte froide) On a suivi le processus de l'exemple 2, à ceci près que l'on a utilisé une composition pour manchon consistant en 50 % de sable siliceux Wedron 540, 10 % d'alumine et 40 % du mélange pour manchon de l'exemple 4. On a mesuré la résistance à la traction des manchons polymérisés comme dans l'exemple 1 et on a obtenu les résultats présentes dans le tableau L Ces manchons présentent des dimensions internes et externes précises et exactes.
Exemple 7 (Composition pour manchon)
On a préparé une composition pour manchon en mélangeant les constituants suivants dans un mélangeur Hobart N-50 pendant environ 4 min.
50 % de sable siliceux, 10 % d'oxyde de fer,
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10 % d'alumine, 3 % de nitrate de sodium, 20 % de poudre d'aluminium et 2 % de sciure de bois.
On a utilisé cette composition pour préparer des manchons
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cylindriques par le procède sans cuisson ou par le procédé à boîte froide. On a fait varier les propriétés exothermiques et les propriétés isolantes des manchons en modifiant la quantité d'aluminium et d'alumine.
Tableau (Propriétés des manchons testés)
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<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> des <SEP> manchons
<tb> Exemple <SEP> Man- <SEP> 30 <SEP> min <SEP> 1h <SEP> 4h <SEP> 24 <SEP> h <SEP> @100 <SEP> %Exactitude <SEP> des
<tb> chon <SEP> HR <SEP> dimensions
<tb> comparatif <SEP> B <SEP> A <SEP> 208 <SEP> 224 <SEP> 250 <SEP> 290 <SEP> 59 <SEP> exactes
<tb> 9 <SEP> 1 <SEP> 41 <SEP> 119 <SEP> 129 <SEP> 132 <SEP> 65 <SEP> exactes
<tb> 10 <SEP> 2 <SEP> 133 <SEP> 183 <SEP> 193 <SEP> 212 <SEP> 147 <SEP> exactes
<tb> 11 <SEP> 3 <SEP> 140 <SEP> 208 <SEP> 220 <SEP> 232 <SEP> 230 <SEP> exactes
<tb> 12 <SEP> 5 <SEP> 88 <SEP> 69 <SEP> 103 <SEP> 96 <SEP> M <SEP> exactes
<tb> 13 <SEP> 6 <SEP> 41 <SEP> 101 <SEP> 99 <SEP> 129 <SEP> 70 <SEP> exactes
<tb> 14 <SEP> 7 <SEP> 99 <SEP> 140 <SEP> 106 <SEP> 144 <SEP> 125 <SEP> exactes
<tb>
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Exituiples 15 à 20 Dans l'exempte comparatif C et dans les exemples 15 à 20, on a testé
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les manchons de l'exemple comparatif A et des exemples 1 à 6 dans un dispositif de coulée en les utilisant pour entourer le tuyau de montée supérieur du dispositif de coulée. Le métal versé dans le dispositif de coulée est de l'acier que l'on verse à une température de 1650*C. La pièce coulée de l'exemple comparatif C, qui a été obtenue au moyen du manchon provenant de l'exemple comparatif A, a subi un retrait, si bien qu'il s'agissait d'une pièce coulée défectueuse qui a été rejetée. Les pièces coulées des exemples 15 à 20, obtenues avec les manchons 1 à 7, n'ont pas subi de retrait comme le montre la figuré 4.
En effet, la figure 4 indique un certain retrait dans le tuyau de montée au-dessus de la pièce coulée mais pas dans la pièce coulée elle-même, de sorte que celle-ci peut être utilisée efficacement. Dans tous les cas, lorsque l'on a formé les manchons par le procédé à boîte froide ou par le
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procédé sans cuisson, les pièces coulées correspondantes ne présentaient pas de retrait. Ces résultats sont résumés dans le tableau II qui suit.
Tableau fi Résultats de coulée
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<tb>
<tb> Exemple <SEP> Man-Résultats <SEP> de <SEP> coulée
<tb> chon
<tb> chon
<tb> comparatif <SEP> C <SEP> A <SEP> retriait <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> coulée <SEP> qui <SEP> est <SEP> donc <SEP> défectueuse
<tb> 15 <SEP> 1 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> retrait <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> coulée <SEP> d'où <SEP> l'absence <SEP> de <SEP> défaut
<tb> 16 <SEP> 2 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> retrait <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> coulée <SEP> d'où <SEP> l'absence <SEP> de <SEP> défaut
<tb> 17 <SEP> 3 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> retrait <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> coulée <SEP> d'où <SEP> l'absence <SEP> de <SEP> défaut
<tb> 18 <SEP> 4 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> retrait <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> coulée <SEP> d'où <SEP> l'absence <SEP> de <SEP>
défaut
<tb> 19 <SEP> 6 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> retrait <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> coulée <SEP> d'où <SEP> l'absence <SEP> de <SEP> défaut
<tb> 20 <SEP> 7 <SEP> Pas <SEP> de <SEP> retrait <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> coulée <SEP> d'ù <SEP> l'absence <SEP> de <SEP> défaut
<tb>
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DESCRIPTION Method of manufacturing exothermic sleeves and casting of metallic parts, and sleeves and metallic parts thus obtained.
The present invention relates to a method of manufacturing exothermic and / or insulating sleeves or weights and the sleeves or weights thus obtained. These sleeves are prepared by shaping a sleeve mixture comprising a sleeve composition for forming a sleeve and
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a chemically reactive binder. These sleeves are polymerized in the presence of a catalyst by the cold box polymerization process or by the no-cure polymerization process. The present invention also relates to a method of casting metal parts by means of a casting device equipped with sleeves according to the present invention. Furthermore, the invention also relates to the metal parts obtained by this process.
A pouring device consists of a pouring cup, a
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channels (including downspouts, throttles and runners), risers, sleeves, molds, cores and other components. To produce a metal casting, metal is poured back into the casting cup of the casting device so that it enters through the channel system into the set of molds and / or cores in which it cools and solidifies.
The metal part is then removed by separation from the set of molds and / or cores.
The molds and / or cores used in the casting device are formed by sand or by another foundry aggregate and by a binder, and these molds are frequently obtained by! c process without cooking or by the cold box process. The foundry aggregate is mixed with a chemical binder and polymerized in the presence of a liquid or gaseous catalyst after being shaped. Typical aggregates which are used for the manufacture of molds and cores are aggregates having high densities and thermal conductivity
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high such as silica sand, olivine, quartz, zirconia sand and magnesium silicate sands.
The quantity of binder used to produce the molds and / or the cores from these aggregates on an industrial scale is typically between 1.0 and 2.25% by mass relative to the mass of the aggregate.
The density of a foundry mixture is typically between 1.2 and 1.8 g / cm, while the thermal conductivity of such aggregates is typically between 0.8 and 1.0 / mJK. The resulting molds and / or cores are not exothermic since they do not give off heat. Although molds and cores have insulating properties, they are not very effective as insulators. In reality, molds and cores absorb heat.
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The risers and the supply channels constitute a reserve of molten metal intended to compensate for the contractions and voids which
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appear during the casting process. The metal from these pipes or channels fills these voids in the casting when the metal contracts. Thus, the metal coming from the supply pipes or channels must remain liquid for a longer time to allow a metal supply to the cast part when the latter is
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cools and solidifies. The temperature of the molten metal and the period during which this metal must remain in the molten state in the pipes or channels are a function in particular of the composition and the wall thickness of the exothermic sleeve forming other factors.
In fact, sleeves are used to surround the pipes and channels
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and other parts of the casting device to keep the molten metal contained in the supply pipes and channels hot and in a liquid state. To do this, these sleeves must have exothermic and / or insulating properties. The exothermic and insulating properties of the sleeve are different with regard to their type and degree of thermal properties from the set of molds which is provided with it. The mainly exothermic sleeves act by releasing heat which raises the temperature of the molten metal located in the counterweight, which keeps the hot and liquid metal longer.
On the other hand, the insulating sleeves keep the molten metal located in the counterweight in the liquid state by isolating it from the rest of the mold assembly.
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The molds and foundry cores do not have thermal properties allowing them to play the role of a sleeve. They are not exothermic and are not effective enough as insulators, and they absorb too much heat to keep the molten metal hot and liquid enough. The compositions used in foundry molds and cores cannot be used to form the sleeves because they are denser and because their thermal properties are not adequate.
Typical materials used to form the sleeves are aluminum, oxidizing agents, fibers, fillers and refractory materials, especially alumina, aluminosilicates and aluminosilicates in the form of hollow aluminosuicate spheres. The type and quantity of materials in the sleeve mixture depends on the properties of the sleeves to be manufactured. The typical densities of the compositions for sleeves are between 0.4 and 0.8 g / cm 3, while the thermal conductivity depends on whether one wants exothermic properties or insulating properties for
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the sleeve.
Typically, the thermal conductivity of aluminum is greater than 200W / m. K, while the thermal conductivity of the hollow alumiNosilicate microspheres at room temperature is between 0.05 and 0.5 W / m. K.
To some extent, all sleeves should have insulating properties, or insulating properties and exothermic properties combined, to minimize heat loss and to keep the metal in the liquid state for as long as possible.
Three basic processes are used for the production of the sleeves, namely clamping, vacuuming and blowing. Tightening and blowing are basic methods of compacting a sleeve composition and a binder in a sleeve model. Tightening consists in compacting a sleeve mixture (composition for a more binding sleeve) in a sleeve model
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made of wood, plastic and / or metal. vacuuming consists in applying a vacuum to an aqueous suspension of a refractory material and / or fibers and in sucking the excess water to form a sleeve. Typically, whatever the process used to form the sleeves, these are oven dried to remove the water contained and to polymerize the shaped composition.
If the water
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contained is not removed, it may evaporate when it comes into contact with hot metal and pose a safety risk. In neither of these methods is the shaped sleeve chemically polymerized with a liquid or gaseous catalyst.
These compositions are modified in certain cases by the partial or total replacement of the fibers by hollow aluminosilicate microspheres (see the PCT document published WO 94/23865). This process changes the insulating properties of the sleeves and reduces or eliminates the use of fibers which can pose health and safety concerns for the people who make the sleeves and who use these sleeves in the casting process.
One of the problems with the sleeves is that their dimensions
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are not accurate. B follows that the dimensions of the sleeves do not coincide with those of the mold which must be fitted with them. To compensate for the poor dimensional accuracy of the sleeves, it is often necessary to form crushing ribs in the mold assembly which erode or deform when the sleeves are inserted in the cavity of the riser pipe and thus make it possible to provide a means for locking the sleeve in place. Or again, the sleeves are placed in position on the casting model and the mold
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is formed around the sleeves, which solves the problem of the lack of dimensional accuracy of the sleeves.
Another problem posed by the sleeves is that their thermal properties are insufficient to keep the molten metal contained in the reservoir of the riser pipe hot and in a liquid state. As a result, the castings undergo shrinkage or contraction which results in defects and
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scrap. When these faults occur, they must be eliminated by machining, which leads to loss of time and metal.
The pouring channels, the downspouts and the other components of the casting device can also be fitted with insulating and exothermic sleeves to maintain the temperature of the molten metal which comes into contact with these components.
The process for manufacturing exothermic and / or insulating sleeves according to the present invention comprises the following steps: 1 (A) the introduction into a sleeve model, to form an uncured sleeve, of a sleeve mixture which comprises: ( 1) a composition for a sleeve making it possible to form a sleeve which comprises:
(a) an oxidizable metal and an oxidizing agent capable of producing an exothermic reaction, or (b) an insulating reactive material, or (c) mixtures of (a) and (b),
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(2) an effective amount of a chemically reactive binder, (8) contacting the non-polymerized sleeve with a no-bake catalyst or a cold box catalyst to allow the sleeve to become self-supporting or independent, and (C) the removal of the sleeve from the model and total curing of the sleeve to obtain a hard, solid, polymerized sleeve.
In the no-bake process, the polymerization catalyst is a liquid that is mixed with the sleeve mixture, the binder and the other components before shaping. In the cold box process, the sleeve mixture is first shaped and then contacted with a gas polymerization catalyst. The constituents of non-baking sleeve mixes and cold box sleeve mixes are mixed evenly, so that the mixture retains its consistency,
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In the above methods, the sleeve composition may further contain a refractory material such as silica.
Non-baking and cold box processes make it possible to obtain chemically polymerized sleeves, with a higher yield than the processes of the prior art. In addition, the health and
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Safety of people who come into contact with raw materials and sleeves is less important, as these people are not exposed to fibers which cause breathing problems when ingested.
The present invention also relates to the sleeves thus produced, which sleeves have exact dimensions, which makes it possible to insert them easily.
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in the mold. The sleeves of the riser can be inserted into the mold assembly by automatic methods, which further improves the efficiency of the molding process. Since the density of the sleeves is more homogeneous and their thickness is more exact, it is not necessary for the sleeves to be oversized or to use crushing ribs to hold them in place. Furthermore, because the sleeves have sufficient thermal stability, the castings obtained with casting devices equipped with these sleeves do not undergo shrinkage or contraction.
This eliminates faults which require machining of the casting or which may cause scrap.
The present invention also relates to the casting of earthy and non-ferrous metal parts in a casting device provided with such sleeves, and the parts thus obtained. The casting process which uses these sleeves results in less loss, since the sleeves reduce the amount of molten metal contained in the reservoir of the riser or the feed channel compared to the amount of molten metal contained in the reservoir a rise pipe cavity or traditional sand supply channel.
As a result, the metal in the riser or feed channel
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tion is better used, which makes it possible to produce a larger number of castings with a given quantity of molten metal.
Other characteristics and advantages of the invention will appear better in the detailed description which follows and refers to the appended drawings, given only by way of example, and in which: FIG. 1 represents a casting device comprising two pipe sleeves riser or feed channel (a side sleeve and an upper sleeve) inserted into the mold assembly of the casting device.
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Figure 2 graphically represents the effect obtained through the use of a sleeve to keep the molten metal (carbon steel containing about 0.25% C) in the hot and liquid state.
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Figure 3 is a diagram showing a casting in the event that there has been a shrinkage of the casting due to the inadequate thermal properties of the sleeve used. This casting is defective and must be rejected as scrap.
Figure 4 is a diagram showing a casting in the event that there has been a localized shrinkage at the riser or the supply channel, while the casting has not undergone any shrinkage. This localized withdrawal does not cause any defect or reject of the casting.
Certain terms used in the description and the claims which follow are defined as follows:
Casting device: device made up of casting components
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such as pouring cup, pouring down, channel system (pouring down, pouring channel, throttle), molds, cores, risers, sleeves, etc., which are used to produce a cast metal part by introduction into the molten metal casting device which enters the mold assembly and cools to form a metal part. chemical bond: bond created by the chemical reaction of a catalyst and a binder which is mixed with a sleeve composition.
Cold box: process for the production of molds or cores which uses a gaseous catalyst to polymerize the molds or cores.
Downpipe: main feed channel of the pouring device through which the molten metal is poured.
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EXACTCASTTU cold box binder. hant for cold box in two parts to form polyurethanes in which part 1 consists of a phenolic resin similar to that described in US Patent No. 3,485,797, dissolved in a mixture of aromatic, ester and aliphatic solvents, a prolonging agent service life and a silane. Part n is the polyisocyanate component which comprises polymethylene polyphenylisocyanate and a mixture of solvents consisting mainly of aromatic solvents and in a minor amount of aliphatic solvents.
The mass ratio of part 1 to part II is approximately 55: 45. binder without baking EXACTCAST: binder without baking in two parts to form polyurethanes which is similar to the binder for cold boxes
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EXACTCASTTM. However, the EXACTCASTTM no-bake binder does not contain any life prolonging agents or silane.
Exothermic sleeve: sleeve having exothermic properties
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relative to the set of molds and / or cores in which it is inserted.
The exothermic properties of the sleeve are due to an oxidizable metal (typically aluminum) and an oxidizing agent which can react to generate heat.
EXTENDOSPHERES SG: hollow aluminosilicate microspheres sold by the company PQ Corporation, having a particle size of 10 to 350 μm and an alumina content of between 28% and 33% by mass relative to the mass of the microspheres.
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EXTENDOSPHERES SLG: hollow aluminosilicate microspheres sold by the company PQ Corporation, having a particle size of 10 to 300 μm and an alumina content of at least 40% by mass per mppbrt by mass of the microspheres.
Channel system: system by which metal is transported from the pouring cup to the set of molds and / or cores. This system includes in particular the downspout, the pouring channels, and the throttles.
Handling sleeve: sleeve which can between transported from one place to another without lowering or breaking.
Insulating refractory material: refractory material typically having
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a thermal conductivity less than about 0.7W / m. K at room temperature, preferably less than about 0.5 W / m. K.
Insulating sleeve: sleeve having greater insulating properties than the set of molds and / or cores in which it is inserted. Typically, an insulating sleeve contains low density materials such as fibers and / or hollow microspheres.
Assembly or set of molds; set of molds and / or cores consisting of a foundry aggregate (typically sand) and a binder of
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foundry and which is placed in a casting device for the shaping of a casting.
No-bake process: A process for producing a mold or core that uses a liquid catalyst to polymerize the mold or the core.
Pouring cup: cavity through which the molten metal is poured into the casting device.
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Refradaim material - ceramic type material having a thermal conductivity greater than about 0.8 W / m. K at room temperature, which is able to withstand extremely high temperatures without significant modification when it comes into contact with molten metal which can have a temperature as high as 1,700 ° C for example.
Rise pipe: cavity connected to a mold or to a casting cavity of the casting device which acts as a reservoir for an excess of molten metal in order to avoid the formation of cavities in the casting when it contracts during solidification. The riser pipes can be open or blind and can also be called supply channels or heads.
Sleeve: any moldable element having exothermic and / or insulating properties made from a sleeve composition and which covers all or part of any component of the casting device such as the riser, the pouring channels, the bucket , pouring, etc., or which is used as part of the casting device. The sleeves can take different shapes, for example shapes of cylinders, domes, cups, plates, cores.
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Sleeve composition: any composition capable of thundering a sleeve having exothermic and / or insulating properties. The sleeve composition usually contains metallic aluminum and / or an aluminosilicate, in particular in the form of hollow aluminosilicate microspheres, or mixtures of these substances. Depending on the properties sought, the sleeve composition may also contain alumina,
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another refractory material, an oxidizing agent, fluorides, fibers and fillers.
Sleeve mixture: mixture comprising a sleeve composition and a chemical binder capable of forming a sleeve by the no-bake process or by the cold box process.
FIG. 1 represents a simple pouring device comprising a pouring cup 1, a pouring chute 2, a pouring channel 3, a sleeve 4 for side riser, a side riser S, a sleeve 6 for upper rise, an upper rise pipe 7, and a set of molds and / or cores 8. Molten metal is poured into the pouring cup 1 through which it enters the downcomer 2, into the pouring channel 3 and in other parts of the channel system to finally end up in the set of molds and / or cores 8. The pipes 5 and 7 constitute reservoirs for
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excess molten metal which is available when the casting cools, contracts and takes molten metal from the pipes.
The sleeves 4 and 6 which are inserted into the set of molds and / or cores 8 surround the pipes 5 and 7 and prevent the molten metal therein from cooling too quickly.
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FIG. 2 graphically represents the advantageous effect which is obtained by the use of a sleeve for keeping the molten metal in the hot and liquid state.
FIG. 3 represents a casting 3 for which there is a shrinkage 2 of the metal of the riser and of the metal of the casting 3. This casting is defective and will be rejected as scrap.
Figure 4 shows a casting 3 for which there is a shrinkage
2 of the metal from the riser, but no shrinkage in the casting 3. This casting is not defective and can be used.
The sleeve mixture used in the process according to the present invention contains a sleeve composition and an effective amount of a chemically reactive binder. This sleeve mixture is shaped and polymerized by contacting with an effective amount of a polymerization catalyst.
To prepare the sleeves according to the present invention, it is possible to use any known sleeve composition which is normally used to form sleeves. The sleeve composition contains exothermic and / or insulating materials, typically mechanical materials. These exothermic and / or insulating materials are typically materials containing aluminum, preferably chosen from the group consisting of metallic aluminum, an aluminosfficate, alumina, and their mixtures, the aluminosilicate preferably being in the form of hollow microspheres.
The exothermic material is an oxidizable metal and an oxidizing agent capable of producing an exothermic reaction at the temperature at which the metal can be poured. Typically, the oxidizable metal is aluminum in powder or granular form, but it is also possible to use magnesium and similar metals. The insulating material is typically an aluminosilicate, preferably an aluminosilicate in the form of hollow microspheres, and optionally alumina.
When metallic aluminum is used as the oxidizable metal for an exothermic sleeve, it is typically used in the form of aluminum powder or aluminum granules. The oxidizing agent used for the exothermic sleeve includes iron oxide, permanganate, in particular. He is not
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necessary that such oxides are present in stoichiometric amounts relative to metallic aluminum, since the sleeves and the molds which contain them are permeable, so that additional oxygen compared to the oxygen coming from the oxides can be supplied by atmospheric oxygen for the oxidation of aluminum.
Typically, the mass ratio of aluminum
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to the oxidizing agent is between about 10: 1 and about 2: 1, preferably between about 5: 1 and about 4: 1.
The thermal conductivity of the exothermic sleeve is such that a release of heat occurs which raises the temperature of the molten metal in the riser or feed channel, which keeps it hot and liquid. This exothermic effect results from the reaction of the aluminum and the oxidizing agent in the exothermic sleeve when this: 1ui comes into contact with the molten metal. The molds and the cores do not exhibit exothermic properties.
As mentioned above, the insulating properties of the sleeve are preferably imparted by hollow aluminosilicate microspheres, such as zeolitic microspheres. The sleeves formed from hollow aluminosilicate microspheres have a lower density, a
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lower thermal conductivity and better insulating properties. Exothermic sleeves have a higher thermal conductivity than insulating sleeves. It is possible to vary the insulating properties and the exothermic properties of the sleeves but the latter will have thermal properties whose degree and / or type will differ from those of the set of molds in which they are inserted.
Preferably, in the sleeves according to the present invention, the mass ratio of the materials containing aluminum to the refractory material is between 10: 100 and 50: 100.
Depending on the degree of exothermic properties that we are looking for
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for the sleeve, the amount of aluminum in the sleeve will be between 0 and 50% by mass, preferably between 0 and 40% by mass, more preferably between 5 and 40% by mass, and particularly preferably between 5 and 30% by mass, relative to the mass of the sleeve composition.
Depending on the degree of insulating properties that are sought for the sleeve, the amount of aluminosilicate, in particular in the form of hollow aluminosilicate microspheres, in the sleeve will be between 0 and 100% by mass, preferably between 30 and 100% by mass, more preferably between 40 and
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90% by mass, and particularly preferably between 40 and 80% by mass, relative to the mass of the composition for sleeve. Since, in most cases, the sleeves must have both insulating and exothermic properties, these sleeves will contain both aluminum
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metallic and aous aluminosilicate microspheres.
In this case, the mass ratio of metallic aluminum to the hollow aluminosilicate microspheres is typically between approximately 1: 1 and 1: 5, preferably between 1: 1 and 1; 2, more preferably between 1: 1 and 1: 1, 5.
Hollow aluminosilicate microspheres typically have a particle size of about 3 mm for any wall thickness. Preferred are the aluminosilicate hollow microspheres which have an average diameter of less than 1 mm and a wall thickness of approximately 10% of the particle size.
It is considered that it is also possible to use hollow micfospheres made up of other materials having insulating properties in place of, or in a tomb with the mic. aluminosilicate hollow rospheres.
The mass percentage of alumina to silica (in the form of Silo2) in the hollow aluminosilicate microspheres can vary within a wide range depending on the application, for example it can vary between 25:75 and 75:25, typically between 33: 67 and 50:
50, said mass percentage being based on the total mass of the hollow microspheres. It is known from the literature that hollow aluminosilicate microspheres having a higher alumina content are more satisfactory for forming sleeves for the fusion of metals such as iron and steel which have flow temperatures of 1300 ° C. to 1,700 ° C. since hollow aluminosilicate microspheres having a higher alumina content have higher melting points, so that the sleeves formed from these microspheres are more difficult to degrade at high temperatures.
Preferably, the amount of alumina in the hollow aluminosilicate microspheres is between 40 and 80% by mass relative to the mass of the sleeve composition.
Although refractory materials are not necessarily pre-
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performance-related due to their higher densities and higher thermal conductivities) they can be used in the sleeve composition to give the sleeve mixture higher melting points so that the sleeve does not degrade when it comes into contact with the molten metal during the casting process. These refractory materials can be for example silica, magnesia, alumina, olivine, chromite, an aluminosilicate
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or silicon carbide, in particular.
Preferably, these refractory materials are used in amounts of less than 50% by mass relative to the mass of the sleeve composition, more preferably in amounts of less than 25% by mass relative to the mass of the sleeve composition. . When
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alumina is used as a radial material, it is used in amounts of less than 50% by mass relative to the mass of the sleeve composition, more preferably still in quantities of less than 10% by mass relative to the mass of the composition for sleeve.
In addition, the sleeve composition can contain different fillers and different additives, such as cryolite (NaAlF), aluminum and potassium tetrafluoride or aluminum and potassium hexafluoride.
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The density of the sleeve composition is typically between about 0.1 and about 0.9 µm, more typically between about 0.2 and about 0.8 g / cm 3. For exothermic sleeves, the density of the sleeve composition is typically between about 0.3 and about 0.9 g / cm3, more typically between about 0.5 and about 0.8 g / cm3. For insulating sleeves, the density of the sleeve composition is typically between about 0.1 and about 0.7 g / cm3, more typically MI = about M and about 0.6 g / cm3. For exothermic sleeves, the thermal conductivity of the sleeve composition is typically greater than 150 W / m.K at room temperature, more typically it is greater than 200 W / m .. K.
For the
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insulating sleeves, the thermal conductivity of the sleeve composition is typically between about 0.05 and about 0.6 W / m. K at room temperature, more typically between about 0.1 and about 0.5 W / m. K.
Binders which are mixed with the sleeve composition to form the sleeve mixture are well known in the art. It is
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possible to use any binder without cooking or any binder for cold box which will ensure sufficient cohesion of the sleeve mixture in the form of a sleeve and which will undergo polymerization in the presence of a polymerization catalyst. Binders of this type are, for example, phenolic resins, phenolic urethane type binders, furan type binders, alkaline phenolic resole type binders and epoxy-acrylic hants, among others. Particularly preferred are phenolic urethane binders known under the name of cold box binders EXACTCA5f1M sold by the company Ashland
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Chemical Company.
Binders of this type are described in US Pat. Nos. 3,485,497 and 3,409,579. These binders are based on a two-part system
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part of which is a phenolic resin component and the other a polyisocyanate component.
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The amount of binder required is an amount effective to maintain the shape of the sleeve and to allow effective polymerization, i.e. it is an amount which allows the production of a sleeve which, after polymerization, can be handled and is self-supporting or independent. An effective amount of binder is more than about 2% by mass, more preferably more than about 3% by mass, based on the mass of the sleeve composition. Preferably, the amount of binder is between approximately 4 and approximately 12% by mass, more preferably between approximately 5 and approximately 10% by mass.
The curing of the sleeve by the no-cooking process takes place by mixing a liquid polymerization catalyst with the sleeve mixture (or alternatively by mixing the liquid polymerization catalyst first of all with the sleeve composition), shaping of the sleeve mix
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containing the catalyst and then polymerization, typically at room temperature without the addition of heat. The liquid polymerization catalyst which is priests is a tertiary amine, and US Pat. No. 3,485,797 describes a preferred no-cook polymerization process.
These liquid polymerization catalysts include 4-alkylpyridines in which the alkyl group contains 1 to 4 carbon atoms, isoquinoleine, arylpyridines such as phenylpyridine, pyridine, acidine, 2-methoxypyndinc, pyridazinc, 3-
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chloropyridine, quinoleinc, N-methylimidazole, te N-ethylimidazole, 4,4'C = l dipyridine, 4-phenylpropylpyridinc, l-mthylbazzimidazole and 1,4-thiazine.
The polymerization of the sleeve by the cold box process takes place by blowing or clamping the sleeve mixture in a model and by bringing the shaped sleeve into contact with a gaseous catalyst. It is possible to use different gaseous catalysts such as tertiary amines, carbon dioxide, methyl formate and sulfur dioxide, depending on the chemical binder chosen. Those skilled in the art will be able to determine the gas polymerization catalyst which is suitable for the binder used. For example, a gaseous amine is used with phenolic urethane resins, while sulfur dioxide, in combination with an oxidizing agent, is used with! es epoxy-acrylic resins (see US Pat. No. 4,526,219).
Carbon dioxide (see US Patent No. 4,985,489) or methyl esters (see US Patent
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n8 4 750716) are used with alkaline phenolic resolved resins. Carbon dioxide is also used with binders based on silicates (see US Pat. No. 4,391,642).
As indicated above, the preferred binder is a binder for
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EXACTCASTTM type cold box and the polymerization is carried out by passing a gaseous tertiary amine such as triethylamine through the mixture for molded sleeve, as described in US Pat. No. 3,409,579. The catalyst passage times typical gases are from 0.5 to 3.0 s, preferably from 0.5 to 2.0 s, and the purge times are 1; 0 to 30 s, preferably 1.0 to 10 s.
The present invention will now be illustrated more precisely by means of the following nonlimiting examples. In all of the examples which follow, the compositions for the sleeve were prepared by mixing the
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constituents in a Hobart N-50 mixer for approximately 2 to 4 min. The binder used was a binder of the phenolic methane type without cooking or for a cold box as specified when the ratio of part 1 to part (1 is 55145. The mixtures for sleeves were prepared by mixing the composition for sleeve and binder in a Hobart N-50 mixer for 2 to 4 minutes In non-curing sleeve compositions, the liquid polymerization catalyst is added to the sleeve mixture before shaping.
The sleeves prepared were cylindrical sleeves with an internal diameter of 90 mm, an external diameter of 130 mm and a height of 200 mm. The amount of binder used in all cases, except for Comparative Example A, was 8.8% by mass relative to the mass of the composition for the sleeve. All examples designated by
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letters correspond to witnesses in which silica sand was used as a sleeve composition.
All parts are by mass and all percentages are mass percentages based on the mass of the sleeve composition, unless otherwise indicated. comparative pxempit A (Sleeve made of silica sand)
As a sleeve composition, 100 parts of silica sand were used and mixed with about 1.3% by mass of binder without baking EXACRCASTTM to form a sleeve mixture. Then, about 1% by mass of a liquid tertiary amine, the POLYCAT 41 catalyst, was added.
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(less than 5% of active ingredient compared to part I, more specifically 2.6% of
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active ingredient compared to part I), sold by the company Air Products.
Then, the mixture obtained was put in the form of cylindrical sleeves.
The tensile properties of the sleeves, which indicate the mechanical strength of the sleeves for handling, were measured, and the results obtained are shown in Table 1 below. The tensile strengths of the sleeves were measured 30 min, 1 h, 4 h, 24 h, and 24 h at 100% relative humidity (RH), after mixing with the POLYCAT 41 catalyst.
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Although the tensile strengths are satisfactory, the steel castings obtained using the sleeves have undergone a shrinkage which is shown in FIG. 3 and which is due to the fact that the thermal properties of the sleeves were not adequate . These castings were therefore defective and were rejected.
1
Example 1 (Preparation of an insulating sleeve by the process without cooking)
We followed the process without cooking of Comparative Example A. except that 100 parts of EXTENDOSPHERES SG were used as a sleeve composition, which was mixed with 8.8% of binder without cooking EXACTCASTM for form a sleeve mixture. Then, about 1% of a liquid tertiary amine, the POLYCAT 41 catalyst, was added to the mixture, and the resulting mixture was formed into a sleeve.
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The tensile properties of the sleeves, which indicate the mechanical strength of the sleeves for handling, were measured, and the results presented in Table 1 below were obtained. The tensile strengths of the sleeves were measured immediately, then 1 h and 24 h after mixing with the binder without baking EXACTCASTTM.
It was found that the sleeves thus obtained had precise and exact external and internal dimensions.
Example 2 (Preparation of an insulating sleeve containing hollow aluminosilicate microspheres by the cold box process)
As a sleeve composition, 100 parts of EXOSPHERES SU were used and mixed with 8.8% EXACTCASTM cold box binder to form a sleeve mixture. Then we blew
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this mixture in a chamber having the shape of a sleeve and triethylamine gas was passed through nitrogen at a pressure of 138 kPa (20 psi) according to known methods described in US Pat. No. 3,409,579, for 2.5 s, after which air purged at 414 kPa (60 psi) for about 60 s.
The tensile strength of the polymerized sleeves was measured as in Example 1 and your results are given in Table I.
These sleeves have precise and exact external and internal dimensions.
Example 3 (Example 2 with silicone resin)
Example 2 was followed, with this peak being added to the sleeve mixture 1.2% by mass of silicone resin. The tensile strength of the polymerized sleeves was measured as in Example 1 and the
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results presented in table L These sleeves present precise and exact external and internal dimensions.
Example 4 (Preparation of an exothermic sleeve using the cold boot method)
The process of Example 2 was followed, except that a sleeve composition consisting of 55% of ESTENDOSPHERES SLG was used,
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16.5% atomized aluminum, 16.5% aluminum powder, 7% magnetite and 5% cryolite. The tensile strength of the polymerized sleeves was measured as in Example 1 and the results presented in Table I were obtained.
These sleeves have precise and exact external and internal dimensions.
Example (Preparation of an exothermic sleeve containing silica by the process without cooking)
The process of Example 1 was followed, except that a sleeve composition consisting of 50% Wedron 540 silica sand, 10% alumina and 40% of the sleeve mixture of Example 1 was used. 4. The tensile strength of the polymerized sleeves was measured as in Example 1 and the results indicated in Table I were obtained. These sleeves have precise and exact external and internal dimensions.
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Exempt (Preparation of an exothermic mancbon containing silica by the cold box process) The process of Example 2 was followed, except that a sleeve composition consisting of 50% silica sand was used Wedron 540, 10% alumina and 40% of the sleeve mixture of Example 4. The tensile strength of the polymerized sleeves was measured as in Example 1 and the results presented in Table L were obtained. sleeves have precise and exact internal and external dimensions.
Example 7 (Composition for sleeve)
A sleeve composition was prepared by mixing the following components in a Hobart N-50 mixer for about 4 min.
50% silica sand, 10% iron oxide,
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10% alumina, 3% sodium nitrate, 20% aluminum powder and 2% sawdust.
This composition was used to prepare sleeves
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cylindrical by the process without cooking or by the cold box process. The exothermic and insulating properties of the sleeves were varied by changing the amount of aluminum and alumina.
Table (Properties of sleeves tested)
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<tb>
<tb> Resistance <SEP> to <SEP> the <SEP> traction <SEP> of <SEP> sleeves
<tb> Example <SEP> Man- <SEP> 30 <SEP> min <SEP> 1h <SEP> 4h <SEP> 24 <SEP> h <SEP> @ 100 <SEP>% Accuracy <SEP> of
<tb> dear <SEP> HR <SEP> dimensions
<tb> comparison <SEP> B <SEP> A <SEP> 208 <SEP> 224 <SEP> 250 <SEP> 290 <SEP> 59 <SEP> exact
<tb> 9 <SEP> 1 <SEP> 41 <SEP> 119 <SEP> 129 <SEP> 132 <SEP> 65 <SEP> exact
<tb> 10 <SEP> 2 <SEP> 133 <SEP> 183 <SEP> 193 <SEP> 212 <SEP> 147 <SEP> exact
<tb> 11 <SEP> 3 <SEP> 140 <SEP> 208 <SEP> 220 <SEP> 232 <SEP> 230 <SEP> exact
<tb> 12 <SEP> 5 <SEP> 88 <SEP> 69 <SEP> 103 <SEP> 96 <SEP> M <SEP> exact
<tb> 13 <SEP> 6 <SEP> 41 <SEP> 101 <SEP> 99 <SEP> 129 <SEP> 70 <SEP> exact
<tb> 14 <SEP> 7 <SEP> 99 <SEP> 140 <SEP> 106 <SEP> 144 <SEP> 125 <SEP> exact
<tb>
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Examples 15 to 20 In comparative example C and in examples 15 to 20, we tested
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the sleeves of Comparative Example A and Examples 1 to 6 in a casting device using them to surround the upper riser of the casting device. The metal poured into the casting device is steel which is poured at a temperature of 1650 ° C. The casting of Comparative Example C, which was obtained by means of the sleeve from Comparative Example A, was shrunk, so that it was a defective casting which was rejected. The castings of examples 15 to 20, obtained with the sleeves 1 to 7, have not undergone shrinkage as shown in FIG. 4.
Indeed, Figure 4 shows some shrinkage in the riser above the casting but not in the casting itself, so that it can be used effectively. In all cases, when the sleeves have been formed by the cold box process or by the
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process without cooking, the corresponding castings did not show any shrinkage. These results are summarized in Table II below.
Table fi Casting results
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<tb>
<tb> Example <SEP> Man-Results <SEP> from <SEP> casting
<tb> dear
<tb> dear
<tb> comparison <SEP> C <SEP> A <SEP> retriait <SEP> from <SEP> the <SEP> piece <SEP> casting <SEP> who <SEP> is <SEP> therefore <SEP> defective
<tb> 15 <SEP> 1 <SEP> No <SEP> from <SEP> withdrawal <SEP> from <SEP> the <SEP> piece <SEP> casting <SEP> from where <SEP> absence <SEP> from <SEP> default
<tb> 16 <SEP> 2 <SEP> No <SEP> from <SEP> withdrawal <SEP> from <SEP> the <SEP> piece <SEP> casting <SEP> from where <SEP> absence <SEP> from <SEP> default
<tb> 17 <SEP> 3 <SEP> No <SEP> from <SEP> withdrawal <SEP> from <SEP> the <SEP> piece <SEP> casting <SEP> from where <SEP> absence <SEP> from <SEP> default
<tb> 18 <SEP> 4 <SEP> No <SEP> from <SEP> withdrawal <SEP> from <SEP> the <SEP> piece <SEP> casting <SEP> from where <SEP> absence <SEP> from <SEP>
default
<tb> 19 <SEP> 6 <SEP> No <SEP> from <SEP> withdrawal <SEP> from <SEP> the <SEP> piece <SEP> casting <SEP> from where <SEP> absence <SEP> from <SEP> default
<tb> 20 <SEP> 7 <SEP> No <SEP> from <SEP> withdrawal <SEP> from <SEP> the <SEP> piece <SEP> casting <SEP> from where <SEP> absence <SEP> from <SEP> default
<tb>