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" Perfectionnements aux matières réfracta ires "
La présente invention a pour objet des per- fectionnements concernant les matières réfravtaires, particulièrement celles destinées à des têtes de lingo- tière et ladite invention s'applique spécialement à la- constitution physique et chimique desdites matières ré- fractaires, ainsi qu'au procédé de fabrication de ces matières. Ces dernières peuvent être utilisées pour pro- duire directement des têtes de lingotière formées d'une pièce ou de pièces assemblées; on peut également utili- ser ces matières réfractaires pour revêtir des Enveloppes ou bâtis métalliques.
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La demanderesse a réalisé une matière réfrac- taire que l'on peut fabriquer économiquement et que l'on peut obtenir avec une précis ion relativement gran- de sous forme d'éléments relativement volumineux, les grands éléments facilitant l'assemblage de la tête de lingotière ou la reconstitution de ladite tête après usage. 'Enfin, on a établi une matière réfractaire dure et rigide, qui résiste à toute détérioration pendant son séjour en magasin et que 1. on peut manipuler sans précaution pendant le transport.
Conformément à la présente invention, la ma- tière réfractaire est constituée par les ingrédients suivants, dont les proportions approximatives sont données ci-dessous, en poids : de 1 % à 9 % d'un corps équivalent au silicate de sodium sec et de 85 % à 98 % d'une matière addition- nelle inerte au point de vue chimique par rapport au silicate de sodium.
On peut y ajouter une quantité com- prise entre 0,5 % et 5 % d'un oxyde métallique imper- méabilisant à l'égard de l'eau; ledit oxyde métallique est choisi, de préférence, dans un groupe comprenant le plomb, le zinc et l'aluminium. Le procédé conforme à la présente invention consiste à mélanger intimement ladite matière additionnelle avec une solution de si- licate de sodium, à mouler et à rendre compact le mé- lange et à le sécher de manière à constituer une masse dure, qui résiste à l'humidité atmosphérique et qui contient les proportions d'ingrédients indiquées plus haut. On peut également mélanger la matière addition- nelle avec l'oxyde métallique imperméabilisant précité.
Pour permettre de comprendre complètement la présente invention, on décrira maintenant cette dernière en se référant au dessin annexé.
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Sur ce dessin, la figure 1 est une vue en perspective, prise par dessus, d'un anneau inférieur, formé d'une seule pièce, servant au revêtement d'une tète de lingotière; cet anneau est établi au moyen de la matière et du procédé conformes à la présente invention; la figure 2 est pne vue transversale, en coupe, du même anneau, par 2-2 de la figure 1 ; est re- présenté dans une position renversée.
L'anneau représenté sur le dessin est simplement un exemple d'une pièce en matière réfractaire pour tête de lingotière, pièce dont la composition chimique et le procédé de fabrication sont conformes à la présente in- vention. Des têtes de lingotière complètes constituées seulement par de la matière réfractaire peuvent être formées de plusieurs éléments moulés ou bien, dans cer- tains cas, elles peuvent être moulées d'une pièce, en utilisant la compcs ition et le procédé objets de l'inven- tion et, dans le cas où l'on .-utilise une enveloppe ou bâti métallique, on peut protéger ladite pièce métallique au moyen d'un revêtement réfractaire constitué par une ou plusieurs pièces dont la composition et le procédé de fabrication sont conformes à la présente invention.
L'an- neau représenté sur le dessin constitue un élément d'un revêtement destiné à une enveloppe d'une tête de lingo- tière, ledit élément étant destiné à être utilisé pour remplacer un revêtement inférieur établi antérieurement et constitué par plusieurs blocs réfractaires.
L'anneau 10 représenté sur le dessin, est homogène, formé d'une pièce : le périmètre dudit anneau correspond au contour intérieur de la lingotière avec laquelle doit être utilisée la tête précitée.Le long de son bord intérieur, l'anneaurebord ascen- dant 11,'.destiné à protéger le bord intérieur du rebord.
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de l'enveloppe,, au moyen duquel sont- supportés les autres éléments qui constituent'le revêtement de la tête de lingotière. Le retord de l'enveloppe permet également d'assurer le centrage de l'anneau sur la¯ tête de lingotière. On peut utiliser des moyens quel- conques car, dans l'exemple actuel, on a prévu des trous 12 destinés à recevoir des attaches pour des fils métalliques.
Les ingrédients utilisés dans la fabrication des matières réfractaires précitées contiennent une matière additionnelle convenable, qui ne contient au- cune impureté susceptible de donner avec le liant une réaction chimique nuisible, et les particules de cette matière additionnelle ont des dimensions convenables.
Les dimensions desdites particules doivent être choisies de telle manière que le produit final soit suffisamment compact pour qu'il ait une très grande solidité, mais que cette compacité ne soit pas tellement grande qu'elle empéche l'échappement de vapeurs ou de gaz libérés au moment de la coulée du métal. La matière additionnelle- que l'on préfère utiliser est un sable siliceux relati- vement fin, lavé de manière 4 éliminer toutes les impu- retés.Au lieu du sable, la matière additionnelle peut être constituée par des scories granulaires, du quartz, des fragments de poterie ou des corps analogues ou en- core par un mélange de deux ou plusieurs des matières précitées.
Bien que l'on puisse utiliser divers liants avec des résultats plus ou moins heureux, on a constaté, . à la suite d'expériences minutieusement poussées, que l'on obtient les meilleurs résultats en utilisant du silicate de sodium, notamment dans le cas où le sable siliceux constitue la matière additionnelle*
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Ce silicate est utilisé, de préférence, en so- lution et, bien que l'on puisse faire varier la teneur en eau, on préfère utiliser un silicate contenant 36,47% de corps solides et 63,53 % d' eau. Pour obtenir le maximum d'adhérence du silicate de sodium, le rapport de la quantité d'oxyde de sodium à celle de silice doit être approximativement d'un tiers. Si l'on s'écarte no- tablement de cette proportion, l'adhérence subit une di- minution notable.
Pour des raisons de fabrication et pour donner à la matière un état physique convenable, on préfère utiliser une solution de silicate de sodium contenant une partie d'oxyde de sodium pour 3,25 parties de silice. A mesure que l'alcalinité du silicate de so- dium augmente, la résistance à l'eau diminue très rapi- dement .
La quantité de solution de silicate que l'on doit utiliser peut varier dans des limites permettant de travailler ladite matière, la m valeur maximum devant être de 20% en poids.
La teneur en eau du mélange présente une très grande importance. Par exemple, lorsque les proportions de matière additionnelle et de liant utilisées sont celles indiquées plus haut, la quantité d'eau à ajouter ne peut varier qu'entre les faibles limites comprises entre 0,3 % et 1 % du poids de la masse totale; les pro- portions dépendent du résultat de l'analyse au tamis du sable et lesdites proportions dépendent également, dans une légère mesure, de la nature exacte du silicate.
Lorsque le mélange est trop sec, il est extrêmement dif- ficile de le tasser complètement ou de le rendre compact, d'une'autre manière,à l'intérieur, du moule; par contre, si on utilise une trop grande quantité d'eau, la compo- sition adhère au moule et' il devient impossible d'obte- nir un-produit parfaitement constitué,
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une "bonne matière réfractaire destinée à un usage industriel pour des têtes de lingotière doit sup- porter, d'une manière satisfaisante, un dur traitement, particulièrement au cours du transport et ladite matiè- re doit conserver sa dureté et sa rigidité après qu'elle a été exposée à l'air pendant un temps très long, par exemple lorsque la. matière est mise en magasin dans un lieu humide ou sujet aux intempéries.
On a constaté que les matières réfractaires précitées peuvent être rendues pratiquement stables quelles que soient les conditions atmosphériques, si on incorpore, dans le mélange à par- ' tir duquel ces matières sont moulées, une certaine quan- tité d'un oxyde métallique, le métal étant.de préférence du zinc ou du plomb. L'oxyde d'aluminium répond à ce but, maris son prix plus élevé conduit à utiliser de pré- férence soit l'oxyde de zinc, soit l'oxyde de plomb.
Bien que l'on puisse augmenter, dans une légère mesure, la quantité de cet agent imperméabilisant, la proportion que l'on a jugé suffisante est de 1% du poids de la masse totale. Une proportion inférieure à 0,5% serait trop faible pour être efficace et une proportion supé- rieure à 5 % augmenterait le prix du produit sans qu'il en résulte un avantage correspondant.
Un renforcement de métal, d'une forme quel- conque convenable, est désirable, mais il ne présente pas une importance essentielle. Une tige en acier, des- tinée à cet effet, est désignée par le nombre de réfé- rence 13 sur la figure 2.
On a constaté, dans la pratique que, pour les ingrédients mentionnés ci-après, les proportions en poids suivantes permettent d'obtenir un mélange don- nant toute satisfaction :
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Sable siliceux.... ... environ 86,4 % Solution de silicate de sodium
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enTlrO,oo..,.wovawv.w...e 12
Oxyde de zinc ou oxyde de plomb environ 1 Eau .................... environ 0,5 %
Le procède de fabrication des matières réfrac- taires consiste à mélanger d'abord le sable et l'oxyde de zinc ou de plomb dans un mélangeur d'un type quelconque approprié, jusqu'à ce que ces corps soient mélangés inti- mement.
On ajoute ensuite le silicate de sodium et l'eau et on continue le mélange jusqu'µ ce que la @ charge entière soit devenue uniforme. Le moule est ensuite re- vêtu d'une matière convenable, par exemple de poudre de lycopode, de manière à constituer une bonne surface de sé- paration. On place le mélange dans le moule et on rend ce mélange compact en le tassant, ou par tout autre moyen.
Lorsque la matière réfractaire est ainsi moulée, on la place dans un four et on la sèche en la cuisant à haute température, par exemple à une température maximum de 260 C. On préfère cependant appliquer une température moins élevée, c'est-à-dire une température comprise en- tre 190 C. et 220 C. On peut même adopter des températures encore plus basses, la durée de séchage étant alors aug- mentée d'une manière correspondante, sans altérer la qua- lité du produit. Le séchage doit s'effectuer dans une at- mosphère sensiblement exempte d'oxyde de carbone et d'an- hydride carbonique, par exemple dans un four électrique ou dans un four du type moufle.
Si une quantité notable d'oxyde de carbone ou d'anhydride carbonique est présente, le silicate est transformé en carbonate et perd son pou- voir liant; il en résulte que le produit se désagrège et ne possède aucune solidité. Ona observé que si la tempé- rature du four'dépasse 260 C. et si cette température élevée est maintenue pendant un temps très long, il en
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résulte une perte excessive d'humidité, entraînant une perte plus ou moins considérable du pouvoir liant du silicate. De même, si les matières réfractaires sont re- froidies trop rapidement, elles se fendillent.
D'autre part, si lesdites matières sont chauffées trop rapide- ment au début du séchage, le silicate, à la surface, sèche et durcit très rapidement et retarde l'évacuation de la vapeur d'eau venant de l'intérieur de la matière réfractaire. Ce fait peut entraîner le bombement et le gauchissement de la matière. En conséquence, on a cons- taté que, pendant le séchage, on doit augmenter lente- ment la température du four jusqu'à une valeur élevée donnée ; ensuite, lorsque le séchage est à peu près ter- miné, on doit, de préférence, abaisser très graduelle- ment la température des matières réfractaires jusqu'à la température normale ambiante.
Immédiatement après l'achèvement du séchage, la teneur en eau de la matière réfractaire peut varier jusqu'à un maximum de 1% en poids environ, mais elle est, de préférence d'environ 0,4 %. Après que la matière réfractaire a séjourné en magasin pendant un laps de temps considérable, la teneur en eau peut avoir augmenté sous l'effet de l'humidité atmosphérique.
En. supposant que la teneur en eau du mélange comprenne à la fois l'eau contenue dans la solution de silicate et l'eau à l'état libre, le silicate étant con- sidéré comme la seule matière solide contenue dans la solution (matière que l'on peut désigner par l'expres- sion *équivalent du silicate sec "), on utilise, de pré- férence, pour constituer le mélange, des-ingrédients dont les proportions sont indiquées ci-après, en poids :
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Sable....................... 86,5 %
Equivalent du silicate sec.. 4,3%
Oxyde métallique............. 1 Eau......................... 0,1 %
Après l'achèvement du séchage d'une matière réfractaire obtenue à partir de ce mélange, les propor- tions d'ingrédients sont sensiblement les suivantes, en poids :
Sable...................... 94 %
Equivalent du silicate sec. 4,7 %
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Oxyde riétallique ........... lei
Eau............. 0,4 %
Dans la description qui précède, on est néces- sairement entré dans des détails, de manière à donner une explication complète de la présente invention, mais il est bien entendu que ces détails ne doivent pas être considérés comme des limitations de ladite invention
REVENDICATIONS ........
1 -- matière réfractaire, caractérisée par le fait qu'elle comprend les ingrédients suivants, dont les proportions approximatives, en poids, sont les suivantes : de 1 % à 9 % ci!l'un corps équivalent au silicate de sodium sec, et 85 %à 98 % d'une matière additionnelle inerte au point de vue chimique par rapport au silicate de sodium.
2- Matière réfractaire comme spécifié sous 1 caractérisée par le fait qu'elle comprend de 0,5 % à 5 % d'un oxyde métallique imperméabilisant à l'égard de l'eau.
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