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DEMANDE DE BREVET D'INVENTION Dispositif de masselotage pour moules et lingotières.
La coulée d'un métal en fusion dans un moule présente de nombreuses difficultés, notamment lorsqu'*il s'agit de la coulée de l'acier ou de la fonte dans une lingotière. Que lton introduise le métal en fusion dans la lingotièe par siphonage ( coulée en source) ou par le haut (coulée en chute directe ou non), on risque de produire des pailles occasionnées par l'éclaboussement ou les remous du jet, des inclusions non métalliques généralement emprisonnées vers la périphérie, un creux axial ou retassure, etc..
Cas défauts se traduisent par des rebuts considérables de métal, quels que soient les soins apportez au cours des opérations précédentes . La plupart de ces difficultés sont dues au fait que le figement se produite par anticipation. en divers points du lingot, notamment au niveau du métal pendant sa montée dans la lingotière et en tête du lingot, surtout
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lorsqu'il s'agit d'un acier calmé coulé en source,ce qui provoque les défauts de peau connus et des creux pouvant s'étendre très loin au sein du lingot ,
Les remèdes préconisés ou utilisés jusqu'à ce jour sont plus ou moins compliqués ou inopérants , lorsque la cadence de la fabrication en laisse le temps, on s'en tient généralement, pour limiter le mal,au masselotage des têtes de lingots,
opération connue qui consiste à revêtir les parois intérieures de la lingotière ou à les surmonter d'une partie faite de matériaux réfractaires de même nature que ceux utili- sés, notamment, dans les cuves de hauts-fourneaux, les poches$ puits, busettes, tampons, ou canaux de coulée ,En fait, les caractéristiques de ces matériaux n'ont pas été prévues pour répondre aux particularités que nécessite le masselotage ra- tionnel des lingotières ,
La présente invention, due à la collaboration de Monsieur H.J.DAUSSAN, concerne un procédé et un dispositif grâce aux- quels une masse thermogène associée à une masse calorifuge paut être appliquée soue diverses formes pendant la coulée du métal dans une lingotière ou un moule quelconque pour éviter.
dans une large mesure, les défauts de coulée dont il vient d'être question.
La masse calorifuge peut âtre constituée par exemple de fibres végétales ou animales, de sciure ou déchets de bois en menus morceaux, de charbon de bois pulvérisé ou granulé, de graphite pulvérisé ou en paillettes, da suie ou de toute subs- tance analogue à base de carbone, pouvant être agglomérée et moulée ou utilisée comme pisé,
La masse thermogène peut être constituée par des subs- tances, sous forme de poudres ou de granulés, ayant à tempéras ture élevée une grande affinité pour l'oxygène ou le carbone ou pour ces deux derniers éléments à la fois,, telles que l'alu- minium, le silicium, le titane, le bore, etc,., Sous l'action de la chaleur du métal coulé, des réactions exothermiques se
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précisent entre les éléments de la masse thermog138ne: A1,Si, Ti,Bo, C, O.
Les proportions de ces éléments sont déterminées pour qu'il ne se produise aucune réaction défavorable entre les constituants de cette masse et le métal en fusion qui Tient à. son contact, et d'autre part pour que les réactions exothermiques se produisant dans la masse donnant naissance à une scorie légère capable d'entraîner les inclusions non métalliques du métal coulé pendant le remplissage de la lin- gotière ,
La masse thermogène et la masse calorifuge associées sont appliquées sur la surface du métal soit dès le début de la coulée, soit au cours de la coulée,
soit à la fin de la coulée 4 Cas masses thermogène et calorifuge peuvent être mé- langées l'une à l'autre ou constituer des éléments distincts que l'on peut réunir en un seul bloc ou que l'on peut placer dans des positions différentes. Une composition donnée peut même jouer à la fois le rôle de masse thermogène et de masse, calorifuge .
Que la masse thermogène et la masse calorifuge soient mélangées entre elles ou qu'elles constituent des éléments distincts l'un de l'autre, on se sert pour agglomérer les substances dont chacune de ces masses est formée dtun agglu- tinant ou liant, tel que le silicate de sodium ou de potassium la silice gélatineuse, ou le goudron, que ce dernier y soit ajouté ou qu'il se produise au cours de la fabrication de la masse par la carbonisation partielle du bois qu'elle peut renfermer
La masse agglomérée au moyen du liant ou agglutinant pu% être formée ou moulée et desséchée de telle sorte qu'elle reste peu conductrice de la chaleur, par suite,notamment, de sa poro- sité ou de ses cavités qui lui donnent sa qualité de calorifuge.
A titre d'exemple le tableau ci-après indique quelques compositions en poids de masse calorifuge (composition N 1)
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et de masses à la fois thermogènes et calorifuges donnant de bon résultats .
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: - L.. : Fonctions : Constituants Compositions N :¯ ¯¯¯¯¯¯:¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯1 2 : 3 : 4 56789 :10 1 1 ' : t : : : : : : : : Sc1ure de bois sèche 40 35 - ** 30e"- :25 substances t : : : : : taaloiifugea :Charbon de bois : : : : : : :àbase de ; pulvérisé 5l 44 " -: - : : t - :C poreuses : : : : : : : :ou compor- t3ibtea végétales ou : : : : :
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<tb> :élevée <SEP> ;
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S : s : : : : s III t ##j!## t :::: t :Mat1èrea 8silioate alcalin 6? Bo 50 43 :40 54 !27 :23:- s-: 40:" :agg1uti- :(solution aqueuse ) a : ; : ; i tuantes t t t :pour tSi11cate alcalin en : :les 8 poudre t- 1- :- :- :- :- 14- - :5 : anbxtanaes : : ; :: : let t a}1ncorporé au graphite ;- : : i- :7 6:6 - - g ,- II -: 810 ) t ')sable fin - - - - - ?0 - ; i : : t : tSoude ou potasse caus- : : . : ;A : ;- :- - - $LVi nt s i !' : tique ; ! ï : tenu :10 8:9 :8 :6 :5 14 - - : - 1 : t tBrai :...:.. ;.. j- :- ;., :, s¯; :40 : t t t x i t i t t t : ; Jro: 100 100 ; 100 : 100 ;
JOO.:lcè1CÓ JCO: 100
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Il est bien entendu que le tableau ci-dessus est donmé à titre non limitatif.Ainsi, comme on l'a déjà indiqué ci- dessus, on pourrait employer une composition distincte pour former la. masse thermogène, et une composition distincte pour former la masse calorifuge. lorsque ces deux masses ne doivent pas être mélangées
Les compositions ci-dessus, à l'exception des compost- tions 7 et 8, peuvent se préparer de la façon suivante. On mélange intimement les constituants .
On les moule ou on les forme en les comprimant suffisamment mais sans excès pour que la masse reste poreuse et assez résistante pour ne pas se désagréger sous le choc des manipulations et ne gers céder trop rapidement aux réactions chimiques dont elle est le siège au cours de la coulée .Cette: mise au point pré- sente, en fait, peu de difficultés d'ordre pratique. Les masses ainsi formées ou moulées sont desséchées progressive- ment à l'air ou dans une étuve aérée pour éviter les fissures ou craquelures . Lorsque la fixation aux parois de la lin- gotière est prévue par des ferrures, on noie dans la pâte la partie de la ferrure qui restera scellée dans la masse après séchage .
Au lieu de former ou mouler la pâte, on peut aussi l'appliquer, avant de la sécher, sur les parois de la lin- gotière avec interposition de ciment suivant que la masse y adhère ou non d'elle-même. On sèche la masse par un moyen quelconque ; la chaleur emmagasinée dans les parois au cours de la coulée précédente peut y suffire , Ainsi la composition N 7 est prévue particulièrement pour être utilisée éventuel- lement comme pisé gâché à pied-d'oeuvre ,
En ce qui concerne la préparation de la composition N 8 t on fait agir une lessive de soude ou de potasse cana. tique sur SiO2.On peut utiliser la silice sous forme de /1 sable très fin renfermant par exemple 96 à 99% de SiO2 et
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4 à 1% de A12O3.
On mélange intimement la silice ainsi traitée à la sciure pendant que la réaction se produit ; on comprime,, on moule et la suite des opérations reste la même que pour les autres compositions .On peut aussi agglo- mérer en chauffant la masse dans une étuve jusque la car- bonisation partielle de la sciure, ce qui donne naissance à du goudron de bois jouant le rôle d'agglutinant
Le dessin annexé donne, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention.
Les figs. 1,2,4,6,7 et 8 sont des coupes suivant l'axe longitudinal de lingotières de section transversale quelcon- que.
La fig.3 montre une variante de masse thermogène et calorifuge due 1*on peut employer dans le dispositif de la fig.2 ,
La fig.5 est une vue en plan de la lingotière de sec- tion carrée de la fig.4 .
L'exemple de la fig.1 se rapporte à la coulée en source ;la masse calorifuge et thermogène a la forme d'une cuvette renversée 1 posée sur la base de la lingotière 2 (ou sur le fond du moule); le métal en fusion débouche par le conduit 3 à l'intérieur de la lingotière et du moule, monte dans celui-ci et soulève la cuvette 1 de façon à l'amener successivement à la position moyenne et à la position supérieure ± , -cette dernière position correspondant à la fin de la coulée . La poussée d'Archimède exercée par le métal liquide sur la cuvette est très forte par suite de la grande densité du métal par rapport à celle de la masse .
Le métal en fusion reste constamment en contact à sa surface avec le bord inférieur de la cuvette, la hauteur de celle-ci diminuant au fur et à mesure de son ascension par suite de l'usure produite par les réactions exothermiques .Lorsque le Moule est rempli ( position 1b) la cuvette bute sur des arrsts réglables 4 fixés à la partie supérieure de la lingo-
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tière 2 par des vis 5 par exemple Tissées sur un cadre 6 assez lourd pour compenser la poussée d'Archiomède ou de toute autre façon.
Les avantages que présente ce dispositif sont évidents, Lorsque le métal débouche dans le moule en 3, le jet est brisé sous la cuvette et les remous sur les parois sont amor- tis, pendant la montée du métal. La masse 1 forme non seules ment un écran athermans évitant les pertes par rayonnement, mais encore apporte des calories par suite des réactions exothermiques qui stamorcent sous l'action de la chaleur du métal en fusion, de telle sorte qu'on évite le figement an ticipé du métal pendant la coulée et tous les inconvénients qui s'y rattachent.
De plus, ces réactions exothermiques don- nent naissance à une scorie légère, très fluide, qui reste en quelque sorte accrochée à la cuvette dont elle est issue pendant la montée du métal et qui draine les inclusions non métalliques provenant des matériaux réfractaires, tels que pisé ou briques siliceuses et alumineuses,des poches,busettes. tampons, canaux. etc...
En fin de coulée* ( position 1b), la cuvette baigne entièrement dans le métal et agit très efficacement contre le figement anticipé de la tête du lingot évitant ainsi le creux axial ou retassure .on peut d'ailleurs augmenter lespoints de contact avec le métal en fusion par des trous 7 ou par des rugosités ou cavités prévues dans les parois de la cuvette$ ce qui facilite en marne temps le déga- zage .On peut aussi diminuer la dureté de la masse pour que la cuvette dont elle est faite se désagrège lorsqu'elle est entièrement immergée en fin de coulée à la position 1b.
Dans ce cas. l'action thermogène en tête est encore plus grande mais peut être moins bien répartie que lorsque la mas- selotte flottante reste agglomérée au haut de sa course, On voit donc que ce dispositif constitue un dispositifde masselotage idéal à la fois thermogène et calorifuge,
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Le cas de la fig.2 se rapporte à une lingotière dans laquelle la coulée se fait par le haut .La masse calorifuge et thermogène suivant l'invention 8 y est utilisée sous la forme d'un prisme droit ou d'un cylindre creux ou d'un tronc de pyramide ou de cône creux, ou encore, comme le montre la fig.3 sous forme d'une cuvette renversée 9 pré- sentant une ouverture 10 suffisante pour le passage du jetde coulée .Comme dans le cas de la fig.l ,
la masse 8 est posée sur la base de la lingotières Sur les parois de la perforation centrale de la pièce 8 on peut disposer des fibres végétales ou animales non agglomérées,imprégnées ou non de silicate de sodium, telles que paille de céréales,, copeaux, etc.. ,ce qui augmente la protection contre l'éclaboussement .La couronne 8 ou la cuvette 9 monte avec le métal et vient buter sur les arrêts 11 à la partie su- périeure du moule où elle s'immerge dans le métal en fusion.
De marne que dans le cas de la tigol, on peut avoir intérêt à ce que la masse se désagrège en fin de coulée, mais si la masse 8 reste à l'état de bloc compact, elle constitue une masse thermogène et calorifuge idéale, grâce à laquelle le retrait du lingot sa localise dans les meilleures conditions.
Outre les avantages précédemment signalés à propos de la fig.l la protection que présente le dispositif contre l'éclaboussement du jet sula base estremarquable, d'autant plus que cet éclaboussement est beaucoup plus violent dans le cas de la coulée en chute que dans celui de la coulée en source
Comme le montre la fig.2, on peut an fin de coulée disposer sur la couronne ou masse 8 une plaque 12 représen- tée en traits mixtes et constituée soit par une composition calorifuge, soit par une composition thermogène, soit par unc composition à la fois calorifuge et thermogéne et couler une petite quantité de métal en fusion par dessus,
ce qui coopère au figuement rationnel de la tête du lingot
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Cette plaque 12 est de préférence plus épaisse à sa périphé- rie qu'au centre pour compenser les pertes de calories qui sont plus grandes à la périphérie, ce qui est l'un des avantages de l'aggloméré sur les poudres
On remarquera que les dispositifs des figs, 1 et 2 permettant de couler des lingots de diverses hauteurs dans la marne lingotière en réglant les arrêt% 4 ou 11 à la hau- teur désirée que. le métal en fusion soit introduit dans le moule par le haut ou en source$ les masses calorifuge et thermo- gène peuvent être disposées à la partie supérieure de la lingotière, à la hauteur voulue,$ soit avant la coulée:
gà la manière des masselottes faites en matériaux réfractaires courants, soit en fin de coulée en les disposant sur la. matai en fusion, de préférence un peu avant la fin de la coulée,notamment dans le cas d'un métal fortement calmé.
La fig.4 représente le cas d'une masse à la fois thermogène et calorifuga 14 dans laquelle sont scellées des ferrures 13 permettant de fixer cette masse 14 à la hauteur voulue sur la lingotière 16 au moyen d'un cadre 15. La masse 14 pourrait aussi être cimentée aux parois de la lingotière 16 par un coulis approprié ou de toute autre façon convenable* La masse 14 peut avoir la forme d'une cuvette renversée ou d'une gaine ou couronne semblable aux dispositifs des fige.
1 et 2 ou d'une cuvette pourvue d*une ouverture suffisante pour le passage du jett de métal si celui-ci est coule en chute, comme le montre la fig.4. On obtient ainsi une masse. lotte parfaite avec le minimum de difficulté, de temps perdu et de main-d'oeuvre et le maximum d'avanteges Le dispositif permat également dobtenir des lingots de diverses hauteurs dans une même lingotière en fixant la masselotte 14 à la hauteur voulue
On peut aussi combiner le dispositif de la fig.4 et
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ceux des figs,l et 2,
o'est-à-dire prévoir une masselotte fixée avant la coulée à la partie supérieure de la lingotière à la hauteur désirée et une masselotte flottante venant en fin de coulée seloger de façon convenable dans la masselotte fixe .On peut dans ce cas supprimer les arrêts 4 et 11 des figs. 1 et 2, la masselotte fixe du type de la fig.4 ser- vant de butoir à la masselotte flottante du type des masse- lottes 1, 8 ou 9 des fige, 1 à 3.
Dans ce cas l'une quelcon- que des deux masselottes peut être simplement calorifuge et l'autre masselotte peut être simplement thermogène; ou bien la masselotte fixe et la masselotte flottante peuvent être toutes deux à la fois thermogène et calorifuge; ou enfin l'une des deux masselottes seulement peut être à la fois thermogène et calorifuge, l'autre masselotte étant simplement calorifuge ou simplement thermogène
La fig.6 représente une variante très simplifiée de cette combinaison des dispositifs des figs.l 2 et 3 dont il vient d'être question .On trai te à pied-d'oeuvre la composition pulvérulente en la gâchant à l'eau (l'aggluti- nant étant préalablement incorporé à la masse sous forme de poudre très fine)
. On appliqua cette pâte au degré de fluidité voulu en 17 sur les parois intérieures de la lin- gotière 18, à sa partie supérieure, comme un pisé, à la truelle, au pistolet à air comprimé ou de toute autre façon, La com- position N 7 du tableau ci-dessus convient particulièrement dana ce cas.Dans le cas où l'on désire donner plus d'épais- saur à ce pisé, on peut maintenir la masse pendant le séchage à l'aide de parois amovibles,, en tôle par exemple, s'appli- quant à l'intérieur de la lingotière . Dans ce cas on peut -'damer la masse dans la sorte de moule qui est ainsi cons- titué entre les parois intérieures de la lingotière et les tôles .
On sèche cette masse par un chalumeau avant de démon- ter les tôles ou par tout autre procédé.La chaleur de la paroi
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emmagasinée au cours de la coulée précédente assure genêt ralement le séchage. dans le cas d'une faible épaisseur du pisé.
D'autre part, on peut soit disposer au fond du moule une simple plaque 19 percée ou non de trou* et faite de la masse thermogène et calorifuge qui monteavec le métal,soit jeter cette plaque 19 sur le métal un peu avant la fin de la coulée . Il est généralement avantageux. comme pour la plaque 12 de la fig.2, que la plaque 19 soit plus épaisse vers son pourtour pour compenser les pertes de calories plus grandes vers les parois du moule. ce qui ne pourrait être réalisé si la masse n'était pas agglomérée, Cette dise position de la fig.6 facilite l'arrivée du métal au début de la coulée en source , la fig.7 représente une variante de la constitution de la.
masse prévue dans ce cas comme masse calorifuge en 20 et comme masse thermogène en 21, les deux parties 20 et /21 pouvant être agglomérées ensemble ou séparément au coure de la fabrication de la masse
La fig.8 est une variante analogue prévue notamment pour la coulée en source, dans laquelle la partie 22 cet par exemple prévue en composition calorifuge N 1 sans élément thermogène,
et la partie 2 est prévue en composition N 6 les deux parties 22 et 83 étant moulée ensemble ou séparée ment . Au début delà coulée une scorie très fluide due au silicate de sodium se répand à proximité des bords laté- raux intérieurs de la partie 22 et entraîne les inclusions non métalliques du métal en fusion$ et pendant la coulée les bords latéraux dela masse thermogène 23 évitent les "roulures" du métal qui se produiraient par le figement anticipé sur les bords, et en fin de coulée la paroi supé- rieure de la partie 23 fortement exothermique s'immerge et maintient la téta dulingot suffisamment chaude pour at-
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teindre les résultats recherchés dans l'invention.
On peut prévoir en 24 une boucle de ficelle ou de fil de fer pour descendre facilement le dispositif dans la lingotière à ltaide d'un crochet On pourrait d'ailleurs employer une ou plusieurs boucles de ficelle ou de fil de fer de ce genre dans le cas des autres figures pour faciliter la pose de la masse sur le fond du moule ,
Il est à remarquer que la masselotte flottante ou fixe en forme de cuvette, ou de gaine à section carrée rectangulaire, polygonale ou circulaire selon la forme de la section transversale de la lingotière peut être consti- tuée par la masse thermogène et calorifuge coulée d'une seule pièce ou en briques de forme appropriée dont la fig.5 donne un exemple de réalisation,
Il est entendu que les indications données au sujet de la composition des masses thermogène et/ou calorifuge et au sujet de la forme et de la position à donner à ces masses dans les moules ou lingotières ne sont données qu'à titre d'exemple .Les proportions des constituants et la nature de ces constituants peuvent différer sensiblement das proportions et des natures indiquées dans le tableau ci- dessus ; les constituants peuvent notamment être mélangés entre eux
L'invention ntest donc pas limitée aux modes d'exé- cution décrits ci-dessus et peut subir de nombreuses modi- fications sans sortir du cadre de l'invention.
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APPLICATION FOR PATENT OF INVENTION Masselotage device for molds and ingot molds.
The casting of a molten metal in a mold presents numerous difficulties, in particular when it is a question of the casting of steel or of the cast iron in an ingot mold. Whether the molten metal is introduced into the ingot by siphoning (source casting) or from above (direct fall casting or not), there is a risk of producing straws caused by the splashing or swirling of the jet, non inclusions. metal generally trapped towards the periphery, an axial hollow or shrinkage, etc.
These defects result in considerable scrap metal, regardless of the care taken during previous operations. Most of these difficulties are due to the fact that the freeze occurs in anticipation. at various points of the ingot, in particular at the level of the metal during its rise in the ingot mold and at the head of the ingot, especially
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in the case of a calmed steel cast at the source, which causes the known skin defects and hollows which can extend very far within the ingot,
The remedies recommended or used to date are more or less complicated or ineffective, when the production rate allows time, we generally stick, to limit the harm, to the massing of the heads of ingots,
known operation which consists in coating the interior walls of the ingot mold or in surmounting them with a part made of refractory materials of the same nature as those used, in particular, in blast furnace tanks, well pockets, nozzles, buffers, or pouring channels, In fact, the characteristics of these materials have not been designed to meet the particularities required by the rational weighting of ingot molds,
The present invention, due to the collaboration of Mr. HJDAUSSAN, relates to a method and a device thanks to which a thermogenic mass associated with a heat-insulating mass can be applied in various forms during the casting of the metal in an ingot mold or any mold for to avoid.
to a large extent, the casting defects just discussed.
The heat-insulating mass may consist, for example, of plant or animal fibers, sawdust or small pieces of wood waste, pulverized or granulated charcoal, pulverized or flake graphite, soot or any similar substance based on of carbon, which can be agglomerated and molded or used as rammed earth,
The thermogenic mass may consist of substances, in the form of powders or granules, having at high temperature a great affinity for oxygen or carbon or for the latter two elements at the same time, such as alu- minium, silicon, titanium, boron, etc., Under the action of the heat of the cast metal, exothermic reactions take place.
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specify between the elements of the thermogenic mass: A1, Si, Ti, Bo, C, O.
The proportions of these elements are determined so that no unfavorable reaction occurs between the constituents of this mass and the molten metal which holds. its contact, and on the other hand so that the exothermic reactions occurring in the mass giving rise to a light slag capable of entraining the non-metallic inclusions of the metal cast during the filling of the lin- getter,
The thermogenic mass and the associated heat-insulating mass are applied to the surface of the metal either from the start of casting or during casting,
either at the end of the casting 4 Case thermogenic and heat-insulating masses can be mixed with each other or constitute separate elements which can be united in a single block or which can be placed in positions different. A given composition can even play both the role of thermogenic mass and of heat-insulating mass.
Whether the thermogenic mass and the heat-insulating mass are mixed together or whether they constitute elements distinct from each other, one uses to agglomerate the substances of which each of these masses is formed of an agglutinator or binder, such as whether sodium or potassium silicate, gelatinous silica, or tar, whether the latter is added to it or whether it occurs during the manufacture of the mass by the partial carbonization of the wood it may contain
The mass agglomerated by means of the binder or binder could be formed or molded and dried in such a way that it remains poorly conductive of heat, owing, in particular, to its porosity or its cavities which give it its quality of heat-insulating.
By way of example, the table below indicates some compositions by weight of heat-insulating mass (composition N 1)
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and both thermogenic and heat-insulating masses giving good results.
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: - L ..: Functions: Constituents Compositions N: ¯ ¯¯¯¯¯¯: ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯1 2: 3: 4 56789: 10 1 1 ': t:::::::: Dry sawdust 40 35 - ** 30e "-: 25 substances t::::: taaloiifugea: Charcoal::::::: based on; sprayed 5l 44 "-: -:: t -: C porous:::::::: or vegetable compor- t3ibtea or:::::
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<tb>: both <SEP> of: <SEP>: <SEP> animal (<SEP> fibers <SEP> of
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<tb>: cavities <SEP>: wood, straw, horsehair, etc.) <SEP>: - <SEP>: - <SEP>: -: 50 <SEP>: 15
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S: s:::: s III t ## j! ## t :::: t: Materialea 8silioate alkali 6? Bo 50 43: 40 54! 27: 23: - s-: 40: ": agg1uti-: (aqueous solution) a:;:; i killing ttt: for alkaline tSi11cate in:: the 8 powder t- 1-: - : -: -: - 14- -: 5: anbxtanaes::; ::: let ta} 1incorporated in graphite; -:: i-: 7 6: 6 - - g, - II -: 810) t ') sand end - - - - -? 0 -; i:: t: tSoude or potash caus-::.:; A:; -: - - - $ LVi nt si! ' : tick;! ï: held: 10 8: 9: 8: 6: 5 14 - -: - 1: t tBrai: ...: ..; .. j-: -;.,:, s¯;: 40: tttxitittt :; Jro: 100 100; 100: 100;
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It is understood that the above table is given without limitation. Thus, as already indicated above, a separate composition could be used to form the. thermogenic mass, and a separate composition to form the heat-insulating mass. when these two masses must not be mixed
The above compositions, with the exception of compositions 7 and 8, can be prepared as follows. The constituents are intimately mixed.
They are molded or formed by compressing them sufficiently but not excessively so that the mass remains porous and strong enough not to disintegrate under the shock of handling and not to give in too quickly to the chemical reactions of which it is the seat during casting. This development presents, in fact, few practical difficulties. The masses thus formed or molded are gradually dried in air or in a ventilated oven to prevent cracks or cracks. When the attachment to the walls of the linen cupboard is provided by fittings, the part of the fitting which will remain sealed in the mass after drying is drowned in the paste.
Instead of forming or molding the paste, it can also be applied, before drying it, on the walls of the lin- getter with the interposition of cement depending on whether the mass adheres to it by itself or not. The mass is dried by any means; the heat stored in the walls during the previous casting may be sufficient for this, Thus composition N 7 is particularly intended to be used optionally as mud tempered on the job,
As regards the preparation of composition N 8, a lye of soda or cana potash is allowed to act. tick on SiO2. Silica can be used in the form of / 1 very fine sand containing for example 96 to 99% of SiO2 and
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4 to 1% of A12O3.
The silica thus treated is intimately mixed with the sawdust while the reaction is taking place; we compress ,, we mold and the sequence of operations remains the same as for the other compositions. We can also agglomerate by heating the mass in an oven until the partial carbonization of the sawdust, which gives rise to tar of wood playing the role of binding agent
The appended drawing gives, by way of example, some embodiments of the invention.
Figs. 1,2,4,6,7 and 8 are sections along the longitudinal axis of molds of any cross section.
Fig. 3 shows a variant of thermogenic and heat-insulating mass due 1 * which can be used in the device of fig. 2,
Fig.5 is a plan view of the square section mold of Fig.4.
The example in FIG. 1 relates to source casting; the heat-insulating and thermogenic mass has the shape of an inverted bowl 1 placed on the base of the mold 2 (or on the bottom of the mold); the molten metal emerges through pipe 3 inside the mold and the mold, rises in the latter and lifts the bowl 1 so as to bring it successively to the middle position and to the upper position ±, - this last position corresponding to the end of casting. The Archimedean thrust exerted by the liquid metal on the bowl is very strong owing to the great density of the metal compared to that of the mass.
The molten metal remains in constant contact at its surface with the lower edge of the cuvette, the height of the latter decreasing as it rises as a result of the wear produced by the exothermic reactions. filled (position 1b) the cuvette abuts on adjustable stops 4 fixed to the upper part of the ingo-
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tière 2 by screws 5 for example Woven on a frame 6 heavy enough to compensate for the thrust of Archiomedes or in any other way.
The advantages of this device are obvious. When the metal emerges into the mold at 3, the jet is broken under the bowl and the eddies on the walls are damped during the rise of the metal. The mass 1 not only forms an athermal screen avoiding losses by radiation, but also provides calories as a result of the exothermic reactions which start under the action of the heat of the molten metal, so that freezing an ticipation of metal during casting and all the inconveniences associated with it.
In addition, these exothermic reactions give rise to a light, very fluid slag, which in a way remains attached to the cuvette from which it comes during the rise of the metal and which drains the non-metallic inclusions from refractory materials, such as rammed earth or siliceous and aluminous bricks, pockets, nozzles. buffers, channels. etc ...
At the end of casting * (position 1b), the bowl is completely immersed in the metal and acts very effectively against the anticipated solidification of the head of the ingot, thus avoiding axial hollow or shrinkage. One can also increase the points of contact with the metal molten by holes 7 or by roughness or cavities provided in the walls of the bowl $ which in time facilitates the degassing. The hardness of the mass can also be reduced so that the bowl of which it is made disintegrates when it is fully submerged at the end of casting in position 1b.
In that case. the thermogenic action at the head is even greater but may be less well distributed than when the floating mas- selotte remains agglomerated at the top of its stroke. It can therefore be seen that this device constitutes an ideal weighting device which is both thermogenic and heat-insulating,
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The case of FIG. 2 relates to an ingot mold in which the casting is carried out from the top. The heat-insulating and thermogenic mass according to the invention 8 is used there in the form of a right prism or a hollow cylinder or of a truncated pyramid or of a hollow cone, or again, as shown in fig. 3 in the form of an inverted bowl 9 having an opening 10 sufficient for the passage of the casting jet. As in the case of fig. .l,
the mass 8 is placed on the base of the ingot molds On the walls of the central perforation of the part 8 it is possible to have non-agglomerated plant or animal fibers, impregnated or not with sodium silicate, such as cereal straw, shavings, etc., which increases the protection against splashing. The crown 8 or the bowl 9 rises with the metal and comes up against the stops 11 at the upper part of the mold where it is immersed in the molten metal .
De marl that in the case of tigol, it may be in the interest of the mass to disintegrate at the end of casting, but if the mass 8 remains in the state of a compact block, it constitutes an ideal thermogenic and heat-insulating mass, thanks to at which the withdrawal of the ingot is located in the best conditions.
In addition to the advantages previously indicated with regard to fig. 1, the protection offered by the device against the splashing of the jet on the base is remarkable, especially since this splash is much more violent in the case of the casting in fall than in the one. from the source casting
As shown in FIG. 2, at the end of the casting, it is possible to place on the crown or mass 8 a plate 12 represented in phantom lines and constituted either by a heat-insulating composition, or by a thermogenic composition, or by a composition at the same time. both heat-insulating and thermogenic and pouring a small amount of molten metal over it,
which cooperates in the rational freezing of the head of the ingot
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This plate 12 is preferably thicker at its periphery than at the center to compensate for the loss of calories which are greater at the periphery, which is one of the advantages of agglomerate over powders.
It will be noted that the devices of figs, 1 and 2 allowing ingots of various heights to be poured into the mold marl by adjusting the stops% 4 or 11 to the desired height. the molten metal is introduced into the mold from above or as a source $ the heat-insulating and thermogenic masses can be placed at the top of the mold, at the desired height, $ either before casting:
g in the manner of weights made of common refractory materials, either at the end of casting by placing them on the. matai in fusion, preferably a little before the end of the casting, in particular in the case of a strongly calmed metal.
FIG. 4 represents the case of a mass which is both thermogenic and heat-insulating 14 in which fittings 13 are sealed allowing this mass 14 to be fixed at the desired height on the mold 16 by means of a frame 15. The mass 14 could also be cemented to the walls of the mold 16 by a suitable grout or in any other suitable way * The mass 14 may have the shape of an inverted bowl or of a sheath or crown similar to the devices of the freezes.
1 and 2 or a bowl provided with a sufficient opening for the passage of the metal jett if the latter is sinking in fall, as shown in fig. 4. We thus obtain a mass. perfect burbot with the minimum of difficulty, time and labor and the maximum of advantages The device also allows to obtain ingots of various heights in the same ingot mold by fixing the weight 14 at the desired height
It is also possible to combine the device of fig. 4 and
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those of figs, 1 and 2,
o That is to say provide a weight fixed before casting to the upper part of the mold at the desired height and a floating weight coming at the end of casting to suitably seloger in the fixed weight. In this case, the stops 4 and 11 of figs. 1 and 2, the fixed weight of the type of fig. 4 serving as a stopper for the floating weight of the type of mass-burbot 1, 8 or 9 of figs, 1 to 3.
In this case any one of the two weights can be simply heat insulating and the other weights can simply be thermogenic; or else the fixed weight and the floating weight can both be both thermogenic and heat insulating; or finally only one of the two weights can be both thermogenic and heat-insulating, the other weight being simply heat-insulating or simply thermogenic
Fig. 6 represents a very simplified variant of this combination of the devices of figs.l 2 and 3 which has just been discussed. The powdery composition is treated hard at work by wasting it with water (l 'agglutinator being incorporated beforehand in the mass in the form of a very fine powder)
. This paste was applied to the desired degree of fluidity at 17 on the interior walls of the lin- getter 18, at its upper part, like an adobe, with a trowel, with a compressed air gun or in any other way. N 7 of the above table is particularly suitable in this case. If it is desired to make this rammed earth thicker, the mass can be maintained during drying by means of removable walls, sheet metal for example, applied to the inside of the mold. In this case, the mass can be damaged in the kind of mold which is thus formed between the internal walls of the mold and the sheets.
This mass is dried with a torch before dismantling the sheets or by any other process.
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stored during the previous casting generally ensures drying. in the case of a low thickness of the rammed earth.
On the other hand, one can either have at the bottom of the mold a simple plate 19 pierced or not of hole * and made of the thermogenic and heat-insulating mass which rises with the metal, or throw this plate 19 on the metal a little before the end of casting. It is generally advantageous. as for the plate 12 of fig.2, that the plate 19 is thicker towards its periphery to compensate for the greater loss of calories towards the walls of the mold. which could not be achieved if the mass was not agglomerated, This said position of fig.6 facilitates the arrival of the metal at the start of the source casting, fig.7 shows a variant of the constitution of.
mass provided in this case as a heat-insulating mass at 20 and as a thermogenic mass at 21, the two parts 20 and / 21 being able to be agglomerated together or separately during the production of the mass
FIG. 8 is a similar variant provided in particular for source casting, in which part 22 this for example provided in heat-insulating composition N 1 without thermogenic element,
and part 2 is provided in composition N 6, the two parts 22 and 83 being molded together or separately. At the start of the casting a very fluid slag due to the sodium silicate spreads near the inner side edges of part 22 and entrains the non-metallic inclusions of the molten metal $ and during the casting the side edges of the thermogenic mass 23 avoid the "rolling" of the metal which would occur by the anticipated freezing on the edges, and at the end of casting the upper wall of the highly exothermic part 23 submerges and keeps the tetadulingot hot enough to at-
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color the results sought in the invention.
A loop of string or wire can be provided at 24 to easily lower the device into the mold using a hook. One or more loops of string or wire of this kind could also be used in the mold. the case of the other figures to facilitate the installation of the mass on the bottom of the mold,
It should be noted that the floating or fixed weight in the form of a bowl, or of a sheath with a rectangular, polygonal or circular square section depending on the shape of the cross section of the ingot mold can be constituted by the thermogenic and heat-insulating mass cast from a single piece or in bricks of an appropriate shape, of which fig. 5 gives an example of embodiment,
It is understood that the indications given concerning the composition of the thermogenic and / or heat-insulating masses and concerning the shape and the position to be given to these masses in the molds or ingot molds are given only by way of example. The proportions of the constituents and the nature of these constituents may differ appreciably from the proportions and natures indicated in the table above; the constituents can in particular be mixed together
The invention is therefore not limited to the embodiments described above and can undergo numerous modifications without departing from the scope of the invention.