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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX MASSELOTTES.POUR LINGOTIERES ET
ANALOGUES.
La présente invention concerne des masselottes ou hausses pour lin- gotières ou autres moules pour la coulée de l'acier et d'autres métaux.
On sait quune hausse ou, comme on l'appelle parfois, une "tête chaude", consiste en une réserve de métal en fusion, prévue à l'extrémité supé- rieure d'un. moule rempli de métal, en vue de maintenir une alimentation en mé- tal en fusion pouvant descendre dans les cavités et les interstices qui se présentent généralement à l'extrémité supérieure du corps principal qui consti- tue le lingot ou le moulage.
Dans les hausses établies selon la pratique courante, on a consta- té que, afin de remplir la condition ci-dessus, le poids du métal que l'on peut laisser se solidifier dans la hausse doit s'élever en moyenne à 15 % environ du poids total du lingot ou d'un autre moulage en cours d'exécutiono Cette quantité de métal, qui fait partie du lingot ou du moulage obtenu, doit toujours être chutée,en raison de son caractère défectueux, au cours du traitement ul- térieur de ce lingot ou moulageo @
On sait également que la réserve de métal en fusion comprise dans la hausse est contenue dans un assemblage réfractaire constitué par des blocs réfractaires solides ou plaques réfractaires, ci-après dénommées dalles,
fixées convenablement les unes aux autres ou maintenues à l'intérieur d'une enceinte non réfractaire formée par la partie supérieure du moule ou par un châssis pla- ,ce sur celle-ci de façon à formera une enceinte en forme de caisson, ouverte au- dessus et au-dessous.
La perte de chaleur par transmission de la réserve de métal en fu- sion à la paroi réfractaire formée par les dallestout en étant inférieure à ce qu'elle aurait été s'il s'agissait d'une paroi métallique est néanmoins appréciable et provoque une solidification instantanée du métal sur la pa@ei,
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ce qui constitue un facteur important dans la détermination de la quantité de chutage du lingot. On a démontré que, pendant la période de solidification, la perte de chaleur par transmission à la paroi réfractaire dépend dans une grande mesure de la capacité calorifique de la matière réfractaire et, dans une mesure moindre, de la conduction vers le châssis ou le dessus du moule, qui entoure la paroi réfractaire.
L'emploi, dans une mesure tant soit peu importante, de matières ayant une chaleur spécifique ou une conductivité moindres, en lieu et place des matières consistant essentiellement en argile réfractaire, telles qu'uti- lisées, n'offre pas un intérêt pratique. Ceci est dû au fait que ces autres matières permettent toujours un nombre d'utilisations inférieur à celui réali- sable avec les dalles en argile réfractaire, lesquelles peuvent être employées huit à seize fois,mais généralement pas plus de douze fois.
La nature des argiles réfractaires est telle qu'elle oblige de prendre en considération certaines précautions lors de la transformation de celles-ci en dalles réfractaires et autres produits réfractaires, afin que ceux-ci puis- sent résister avec certitude aux températures élevées auxquelles il sont soumis pendant leur emploi et à la manipulation très brutale à laquelle ils sont sou- mis depuis le moment de leur achèvement jusqu'à celui de leur mise en service.
Pour satisfaire à ces exigences, les dalles réfractaires doivent présenter une épaisseur minima par rapport à leurs dimensions; jusqu'à présent, elles présentaient généralement une épaisseur minima de un et un quart de pouce à un et un demi-pouce (un pouce = 2,54 cm).
En outre, pendant assez longtemps, on était d'avis que, plus les dalles de la hausse étaient épaisses, et plus grand était leur pouvoir de con- server la chaleur dans l'intérieur de la hausse ; toutefois, en dépit de cette épaisseur quelque peu élevée, la désintégration en cours de service, des dalles courantes pour hausses a lieu généralement au bout de huit à douze utilisations.
La cause du mécompte réside dans une chute de température abrupte qui se produit, dans la face de la dalle, en contact avec le métal en fusion. Il en résulte la formation d'une zone vitrifiée ou modifiée physiquement, nettement délimitée, qui ne comprend qu'une faible partie de l'épaisseur de la dalle en partant de la face chaude de celle-ci, cependant que la partie restante de l'épaisseur de la dalle constitue une zone essentiellement non modifiée, contiguë à la pre- mière. Le fait que la zone modifiée affecte seulement une faible épaisseur, laquelle, comme on l'a cpnstaté dans certains cas, peut être inférieure à un demi-pouce, indique que, au-delà de cette épaisseur, le reste de l'épaisseur de la dalle ne sert qu'à déterminer l'évacuation, inutile, d'une certaine quan- tité de chaleur depuis le métal en fusion.
Vu la dilatation inégale entre les deux zones adjacentes, à savoir la zone vitrifiée et la zone non modifiée, il se produit une crevasse à la jonc- tion de ces zones, parallèlement à la face chaude, créant ainsi deux couches distinctes. Cette couche vitrifiée se détache parfois en totalité ou en partie et tombe dans la réserve de métal en fusion ou, même lorsque cette chute ne se produit pas, cette couche se détache nettement sous la forme d'une lame dis- tincte lors du démoulage du lingot ou de la pièce moulée, après quoi la dalle devient inutilisable. Par conséquent, s'il était possible d'exécuter et d'em- ployer une dalle réfractaire d'une épaisseur limitée à la valeur habituelle de l'épaisseur de la couche vitrifiée, cette dalle répondrait aux conditions auxquelles doivent satisfaire les dalles utilisées pour les hausses.
Cependant, il est malheureusement impossible d'utiliser des dalles d'une épaisseur aussi réduite, cela pour les raisons déjà indiquées, la présente invention ayant pour but d'établir une dalle réfractaire de construction perfectionnée, qui offrira l'avantage recherché de posséder généralement une faible capacité du point de vue du transfert de la chaleur et une faible conductivité, sans présenter les désavantages indiqués ci-dessus.
L'invention vise en outre à apporter des perfectionnements aux haus- ses, afin que la perte de chaleur par transmission de la réserve de métal en fusion à la paroi réfractaire formée par les dalles soit réduite, de façon à permettre une réduction du volume de la hausse, assurant ainsi une augmentation
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de la proportion de métal sain dans le lingot ou moulage.
L'invention vise également à établir une dalle réfractaire de cons- truction perfectionnée telle que le nombre de ses utilisations soit augmenté dans une large mesure, réduisant ainsi le nombre de dalles nécessaires pour un débit donné de lingots ou moulages, et réduisant aussi la main-d'oeuvre nécessaire pour les remplacements, de même que les retards occasionnés par ceux- ci.
L'invention vise aussi à réduire le coûte de la production des lin- gots et moulages.
Dans une hausse ou "tête chaude", destinée à une lingotière ou ana- logue, et suivant l'invention, la réserve de métal.est contenue dans un assem- blage en forme de châssis ouvert, dont au moins la plus grande partie se compose d'une série de dalles réfractaires, la disposition étant telle que., dans chaque dalle,une surface de celle-ci, exposé au métal en fusion constituant la dite réserve, présente, en considérant sa section, une moindre capacité volumétrique déterminante pour l'absorption de la chaleur et la conductivité thermique, com- parativement au restant de la dalle.
Cette capacité calorifique et cette conductivité thermique réduites de la dalle peuvent être obtenues par le fait que la face de chaque dalle, é- loignée de celle exposée au métal en fusion, présente une face creusée. Cette face creusée peut être obtenue par la prévision d'une ou de plusieurs cavités pénétrant en profondeur et situées au-dedans de l'espace compris entre les bords supérieur et inférieur de la dalle, ou s'étendant à partir du bord inférieur jusqu'à un point situé à une certaine distance du bord supérieur, ces cavités pouvant s'étendre soit d'une traite ou à intervalles sur toute la longueur de la dalle, soit seulement en des points situés en-dedans des extrémités de celle- ci, de telle façon qu'au moins une cavité soit située entre la face arrière de chaque dalle et le support prévu dans le dos de celle-ci.
La cavité ou les cavités ainsi formées dans le dos de chaque dalle faisant partie d'une hausse peuvent constituer une ou plusieurs cavités isolantes à air dans la hausse ou être remplies d'une matière formant isolant thermique.
Suivant une variante, la capacité calorifique et la conductivité thermique réduites peuvent être obtenues en donnant à chaque dalle une formé creuse, de façon que les parois intérieure et extérieure soient séparées par une cavité d'air dans la zone de la dalle, opposée à la réserve de métal en fusion,la paroi intérieure de la dalle étant celle qui se trouve en contact avec le métal en fusion.
Dans une dalle établie de la façon décrite ci-dessus et conformé- ment à l'invention, la masse, et donc la capacité calorifique des dalles d'une hausse se trouve réduite en des points de cette dalle située autour de la ré- serve de métal en fusion, les cavités remplies ou non agissant comme agent d'i- solement en vue de réduire la conduction de chaleur de la hausse à la paroi du moule ou du bassin de coulée qui entoure la dite hausse.
En se référant aux dessins schématiques annexés :
Figo 1 est une coupe verticale schématique d'une lingotière munie d'un assemblage de dalles formant une variante de la hausse établie suivant l'invention : Figo 2 est une vue en plan et en coupe suivant la ligne II-II de la Figo 1 ;
Fig. 3 est une vue fragmentaire en coupe verticale d'une autre va- riante d'une lingotière munie d'une hausse;
Fig. 4 est une vue en plan et en coupe d'une autre variante d'une lingotière et de sa hausse;
Fig. 5 est une coupe verticale fragmentaire d'une autre variante d'une lingotière et d'une hausse;
Fig. 6 est une vue d'élévation montrant une variante d'une dalle destinée à une hausse;
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Figo 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la fige 6 ;
Figo 8 est une vue d'élévation montrant une autre variante d'une dalle;
Fig. 9 est une vue en coupe suivant la ligne IX-IX de la fig. 8;
Figo 10 est une vue d'élévation d'une autre variante de la dalle;
Figo 11 est une coupe suivant la ligne XI-XI de la Fige 10 ;
Figo 12 est une vue en coupe verticale fragmentaire d'une dalle de construction actuelle.
Dans les Figsa 1 et 2, la lingotière 10 est munie d'une hausse ou masselotte constituée par quatre dalles cimentées les unes aux autres par leurs bords, en vue de former un assemblage usuel en forme de caisson sur la partie supérieure de la lingotière ou à l'intérieur de cette' partie, cet'-assemblage étant appelé à contenir une réserve 12 de métal en fusion au-dessus de la masse de métal principale 13 contenue dans la lingotière 10.
Chaque dalle Il présente un évidement 14 dans sa face éloignée de la réserve 12, cet évidement étant limité à une zone située entre les bords horizontaux supérieur et inférieur, ainsi qu'entre les bords verticaux de la dalle.
Comme il ressort des Figso 1 et 2, la cavité 14 de chaque dalle 11 confère à celle-ci une épaisseur réduite sur une partie considérable de la profondeur du métal en fusion formant la réserve 12 et, par conséquent, la par- tie amincie, ainsi réalisée, de chaque dalle, présente, dans la paroi de l'en- ceinte formée par l'assemblage des quatre dalles 11, plusieurs zones dans cha- cune desquelles la capacité d'accumulation de chaleur et la conductivité se trouvent réduites, tout en déterminant des cavités isolantes 15 entre chaque dalle et la paroi de la lingotière 10 Eventuellement, on peut employer une matière isolante 16 dans les cavités 15, cette matière pouvant se présenter sous une forme granulaire ou plastique, ou sous la forme d'une feuille ou d'une plaque.
La matière isolante sous une forme granulaire ou plastique peut être solidifiée par la chaleur et la pression, avec ou sans liant.
Suivant une variante non représentée, on peut introduire une feuille ou plaque de matière réfractaire ou isolante, ou d'une autre matière convenable, entre les dalles évidées 11 et la paroi 10 de la lingotière. Une telle feuille ou plaque peut demeurer en permanence dans la lingotière et agira comme isolant supplémentaire, en assurant efficacement l'herméticité de l'espace d'air conte- nu dans la cavité 15.
Gomme exemple de matière appropriée, on peut citer la vermiculite, l'amiante et la diatomite qui, après avoir été introduites sous uns forme gra- nulaire ou plastique, peuvent être solidifiées par l'addition d'un liant avec ou sans l'application de la chaleur ou de la pression. Suivant une variante, la matière peut être introduite en vrac ou être maintenue dans la position vou- lue par une feuille de matière appropriée, un papier résistant par exemple.
D'autres matières offrant des caractéristiques appropriées peuvent être employées pour réduire la transmission de la chaleur dans la partie évidée.
Dans la fige 3, la lingotière 17 est munie d'un caisson ou châssis supérieur 18 destiné à recevoir un assemblage de dalles évidées 19, semblables à celles des Figs. 1 et 2, ces dalles pouvant être enlevées de la lingotière 17 ensemble avec le châssis 18 préalablement à l'enlèvement du lingot de celle- ci.
Dans la Figo 4, les dalles 20 sont logées dans des évidements sépa- rés 21 prévus dans les parois opposées de la lingotière 22 ; l'évidement 23 de la face arrière de chaque dalle formant une cavité comprise entre cette dalle et la paroi adjacente de la lingotière, cet-e cavité s'étendant au-dedans des bords-limites de la dalle.
Dans une autre variante de la hausse, représentée dans la Fig. 5. on emploie des dalles creuses 24, le creux 25 s'étendant d'une extrémité à l'au- tre de chaque dalle, maus étant fermées aux bords supérieur et inférieur de celle- @
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Les figs. 6 et 7 représentent une variante de dalle 26, dans laquel- le la face postérieure est munie d'un évidement 27 s'étendant d'une extrémité à l'autre de la dalle, à l'exception d'une nervure de renforcement intermédiai- re 28.
Les figso 8 et 9 représentent une variante de dalle 29 munie d'un: évidement principal 30, des évidements supplémentaires 31 étant prévus dans l'épaisseur de la dalle, déjà réduite par la présence de la cavité principale 30, tandis qu'une nervure 32 est prévue en vue de renforcer cette dalle.
Les figso 10 et 11 montrent une autre variante de dalle, laquelle constitue une dalle composite établie en deux parties distinctes, une partie supérieure 33 et une partie inférieure 34, cette dernière présentant une sec- tion moindre que la partie 330 La partie inférieure est munie d'une nervure de renforcement 350
L'épaisseur de la partie amincie de la dalle ne doit pas nécessai- rement être uniforme, mais peut varier conformément au flux calorifique tel qu'il aura été calculé dans l'enceinte formant la réserve de métal én fusion.
Il ressort de la description ci-dessus que, dans une hausse compor- tant un assemblage de dalles suivant l'invention, chaque dalle présente une zone en contact avec un encadrement non réfractaire, zone qui, en considérant les dimensions de sa section, offre une capacité maxima pour l'absorption de la chaleur et une conductivité thermique maxima, cette dalle comprenant, à une certaine distance du dit encadrement, une autre zone qui, toujours en considé- rant les dimensions de sa section, offre une capacité minima en ce qui concerne l'absorption de la chaleur et la conductivité thermique.
Dans certains cas, les dalles peuvent présenter chacune sur un bord au moins une zone marginale destinée, dans un assemblage de hausse, à s'abouter contre l'encadrement non réfractaire et à déterminer ainsi l'écartement de la superficie restante de la dalle par rapport au dit encadrement.
Dans la figo 12, une coupe fragmentaire d'une dalle de construction courante,ayant déjà servi, montre que l'emploi d'une telle dalle donne lieu à la naissance de la zone vitrifiée ou modifiée physiquement A, qui s'étend sur une faible partie de la section de la dalle à partir de la face chaude de celle-ci, c'est-à-dire, la face en contact avec le métal en fusion, cette zone modifiée se séparant finalement d'avec une zone sensiblement non changée B qui comprend l'épaisseur restante de la dalle.
La zone modifiée A, qui comprend environ un tiers seulement de l'é- paisseur de la dalle, indique que les deux tiers restants'de l'épaisseur de cette dalle constituent une capacité supplémentaire et superflue en ce qui con- cerne la conductivité thermique, et que l'épaisseur de la zone modifiée A re- présente l'épaisseur maxima requise., La présente invention tire parti de ce fait en établissant des dalles pour hausses, qui présentent une épaisseur mi- nima, de façon à réduire leur conductivité thermique dans une zone de ces dal- les, exposée au métal en fusion, tout en leur donnant une épaisseur suffisante dans d'autres zones, notamment sur leurs bords,
de fagon qu'elles soient suf- fisamment résistantes et robustes pour empêcher leur déformation en cours de fabrication et qu'elles offrent une résistance suffisante dans toutes les con- ditions d'utilisation.
Par conséquent, une dalle établie suivant la présente invention comporte une ou plusieurs zones ayant une épaisseur minima afin de réaliser une faible capacité calorifique et une conductivité thermique réduite, et une ou plusieurs zones présentant une épaisseur maxima en vue d'assurer la stabili- té et la résistance mécanique, avec cet avantage supplémentaire que la zone d'épaisseur maxima sert à maintenir la zone d'épaisseur minima à écartement par rapport à l'encadrement habituel, non réfractaire, qui entoure un assembla- ge des dalles dans une hausse, et à déterminer une cavité isolante entre cha- que dalle de la hausse et l'encadrement, laquelle cavité peut être laissée telle qu'elle ou être remplie d'une matière formant isolant thermique.
Bien que l'argile réfractaire constitue la matière préférée pour la confection des dalles évidées suivant l'invention, on peut employer d'autres
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matières réfractaires, la masse de la dalle, réduite comparativement aux dalles ordinaires employées précédemment, permettant l'emploi d'autres matières réfrac- taires de plus grande efficacité et d'un prix plus élevé.
La dalle réfractaire perfectionnée est applicable à l'exécution de lingots et moulages en acier, fer, métaux ferreux, métaux non ferreux et tous alliages. La hausse utilisée pèut être de n'importe quel type, tant su- perposé à la lingotière que faisant corps avec celle-ci. Il est souvent avan- tageux d'établir une hausse de grande dimension ou complexe en utilisant un nombre suffisant de dalles évidées,
Un avantage de l'invention réside en ce que son principe peut être appliqué à tous les types existants de dalles pour hausses, en modifiant conve- nablement les moules des presses, sans apporter de modifications notables à la construction.
La capacité calorifique et la conductivité thermique réduites de la dalle perfectionnée réduisent la solidification du métal sur ces dalles et permettent l'emploi de hausses de volume réduit. Cette réduction du volume peut être obtenue en réduisant la hauteur jusqu'à laquelle on laisse monter le métal dans la hausse pendant l'opération de coulée. Suivant une variante, le volume de la hausse peut être réduit en modifiant les dimensions, ce qui permet une nouvelle économie de matière réfractaire et des matières servant à la confection du moule ou du bassin de coulée.
L'efficacité accrue de la dalle perfectionnée aura pour effet d'a- méliorer la condition et la qualité métallurgique des lingots et moulages.
Dans une dalle de hausse établie suivant la présente invention, la répartition de la chaleur est plus uniforme grâce à l'effet isolant de l'é- videment (lorsque celui-ci est rempli de matière isolante ou fonctionne comme un espace d'air), tandis que les modifications physiques s'opèrent uniformément, sans donner lieu à la formation de criques (ou avec une tendance à la formation des criques, sensiblement réduite),
La désintégration de la dalle se trouve empêchée et l'on réalise un nombre d'utilisation accrue. De plus, on maintient une température plus élevée de la face chaude, ce qui a pour résultat une face de contact plus lisse, ce qui permet à son tour d'effectuer le démoulage sans déloger la dalle.
Le nombre accru d'utilisation réduit le nombre de dalles requis pour un débit donné de lingots ou moulages, et réduit plus spécialement les frais de main- d'oeuvre, ainsi que les retards importants dus aux remplacements.
Dans certains cas, les dalles de hausse ne servent qu'une fois, car en raison de la forme de la lingotière, elles sont inévitablement détruites lors du démoulage du lingot. Les dalles suivant la présente invention sont applicables dans ces cas, où elles présentent des avantages, cela pour les rai- sons suivantes : (a) La capacité calorifique réduite et l'isolement thermique permet- tent l'emploi de hausses d'un volume plus faible et assurent un plus grand ren- dement en acier sain.
(b) La masse réduite de la dalle diminue le risque du collage de la partie supérieure du lingot à la lingotière, empêchant ainsi la formation des criques transversales nuisibles et bien connues dans le corps du lingot.
Les dalles perfectionnées, destinées à une seule utilisation, doi- vent présenter une nervure inférieure longitudinale de profondeur suffisante, des nervures transversales secondaires ou une matière de bourrage inerte, afin d'empêcher les infiltrations d'acier derrière la dalle.
Grâce à la masse moindre des dalles évidées, celles-ci sont d'un maniement plus facile et laissent moins de débris dans la fosse de coulée, deux avantages qui présentent une grande importance.
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IMPROVEMENTS FOR MASSELOTTES, FOR LINGOTIERS AND
ANALOGUES.
The present invention relates to weights or supers for linens or other molds for casting steel and other metals.
It is known that a surge or, as it is sometimes called, a "hot head", consists of a reserve of molten metal, provided at the upper end of a. mold filled with metal, in order to maintain a supply of molten metal which can descend into the cavities and interstices which are generally present at the upper end of the main body which constitutes the ingot or casting.
In the superstructures established according to current practice, it has been found that, in order to fulfill the above condition, the weight of the metal which can be allowed to solidify in the superstructure must amount on average to about 15% of the total weight of the ingot or other casting in progress o This quantity of metal, which is part of the ingot or casting obtained, must always be dropped, due to its defective character, during the subsequent processing of this ingot or molding @
It is also known that the reserve of molten metal included in the increase is contained in a refractory assembly consisting of solid refractory blocks or refractory plates, hereinafter referred to as slabs,
suitably fixed to each other or held inside a non-refractory enclosure formed by the upper part of the mold or by a frame placed thereon so as to form a box-shaped enclosure, open to the - above and below.
The heat loss by transmission of the reserve of molten metal to the refractory wall formed by the dallest while being less than it would have been if it were a metal wall is nevertheless appreciable and causes a instantaneous solidification of the metal on the pa @ ei,
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which is an important factor in determining the amount of ingot drop. It has been shown that during the solidification period the heat loss by transmission to the refractory wall depends to a large extent on the heat capacity of the refractory material and, to a lesser extent, on the conduction to the frame or the top. of the mold, which surrounds the refractory wall.
The use, to any extent, of materials having a lower specific heat or conductivity, instead of materials consisting essentially of refractory clay, as used, is of no practical benefit. This is because these other materials still allow a lower number of uses than that achievable with fireclay slabs, which can be used eight to sixteen times, but generally no more than twelve times.
The nature of refractory clays is such that it makes it necessary to take certain precautions into consideration when transforming them into refractory slabs and other refractory products, so that they can withstand with certainty the high temperatures at which they are subjected during their use and to the very brutal handling to which they are subjected from the moment of their completion until that of their commissioning.
To meet these requirements, the refractory slabs must have a minimum thickness in relation to their dimensions; heretofore, they have generally had a minimum thickness of one and a quarter inch to one and a half inch (one inch = 2.54 cm).
Moreover, for quite a long time, it was believed that the thicker the slabs of the rise, the greater their power to retain heat in the interior of the rise; however, despite this somewhat high thickness, in-service disintegration of standard riser slabs generally occurs after eight to twelve uses.
The cause of the failure lies in an abrupt drop in temperature which occurs in the face of the slab in contact with the molten metal. This results in the formation of a vitrified or physically modified zone, clearly delimited, which comprises only a small part of the thickness of the slab starting from the hot face thereof, while the remaining part of the slab The thickness of the slab constitutes an essentially unmodified zone, contiguous to the first. The fact that the modified zone affects only a small thickness, which, as has been observed in some cases, may be less than half an inch, indicates that beyond this thickness the remainder of the thickness of the slab only serves to determine the unnecessary evacuation of a certain quantity of heat from the molten metal.
Due to the unequal expansion between the two adjacent zones, namely the vitrified zone and the unmodified zone, a crevice occurs at the junction of these zones, parallel to the hot face, thus creating two distinct layers. This vitrified layer sometimes detaches in whole or in part and falls into the reserve of molten metal or, even when this fall does not occur, this layer comes off clearly in the form of a distinct strip during the demolding of the. ingot or casting, after which the slab becomes unusable. Therefore, if it were possible to make and use a refractory slab with a thickness limited to the usual value of the thickness of the vitrified layer, this slab would meet the conditions which the slabs used for increases.
However, it is unfortunately impossible to use slabs of such a reduced thickness, for the reasons already indicated, the present invention aimed at establishing a refractory slab of improved construction, which will offer the desired advantage of generally having low capacity from the point of view of heat transfer and low conductivity, without having the disadvantages indicated above.
The invention further aims to bring improvements to the elevations, so that the heat loss by transmission of the reserve of molten metal to the refractory wall formed by the slabs is reduced, so as to allow a reduction in the volume of increase, thus ensuring an increase
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the proportion of sound metal in the ingot or casting.
The invention also aims to provide a refractory slab of improved construction such that the number of its uses is increased to a large extent, thereby reducing the number of slabs required for a given flow of ingots or castings, and also reducing labor. -work necessary for the replacements, as well as the delays caused by them.
The invention also aims to reduce the cost of producing ingots and moldings.
In a rise or "hot head", intended for an ingot mold or the like, and according to the invention, the reserve of metal is contained in an assembly in the form of an open frame, at least most of which is formed. composed of a series of refractory slabs, the arrangement being such that., in each slab, a surface thereof, exposed to the molten metal constituting the said reserve, has, considering its section, a lower volumetric capacity determining for heat absorption and thermal conductivity, compared to the rest of the slab.
This reduced calorific capacity and thermal conductivity of the slab can be obtained by the fact that the face of each slab, remote from that exposed to the molten metal, has a hollowed face. This hollow face can be obtained by providing one or more cavities penetrating in depth and located inside the space between the upper and lower edges of the slab, or extending from the lower edge to at a point situated at a certain distance from the upper edge, these cavities being able to extend either in one go or at intervals over the entire length of the slab, or only at points situated within the ends thereof, in such a way that at least one cavity is situated between the rear face of each slab and the support provided in the back of the latter.
The cavity or cavities thus formed in the back of each slab forming part of a rise may constitute one or more air-insulating cavities in the rise or be filled with a thermal insulating material.
Alternatively, the reduced heat capacity and thermal conductivity can be obtained by giving each slab a hollow shape, so that the inner and outer walls are separated by an air cavity in the area of the slab, opposite to the wall. reserve of molten metal, the inner wall of the slab being that which is in contact with the molten metal.
In a slab established in the manner described above and in accordance with the invention, the mass, and therefore the heat capacity of the slabs of an increase is reduced at points of this slab located around the reserve. of molten metal, the filled or non-filled cavities acting as an isolating agent in order to reduce the heat conduction of the rise to the wall of the mold or of the casting basin which surrounds the said rise.
With reference to the attached schematic drawings:
Figo 1 is a schematic vertical section of an ingot mold provided with an assembly of slabs forming a variant of the rise established according to the invention: Figo 2 is a plan view in section along the line II-II of Figo 1 ;
Fig. 3 is a fragmentary view in vertical section of another variant of an ingot mold fitted with a rear sight;
Fig. 4 is a plan view in section of another variant of an ingot mold and its rise;
Fig. 5 is a fragmentary vertical section of another variant of an ingot mold and a lens;
Fig. 6 is an elevation view showing a variant of a slab intended for a rise;
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Figo 7 is a section taken along line VII-VII of fig 6;
Figo 8 is an elevation view showing another variant of a slab;
Fig. 9 is a sectional view along the line IX-IX of FIG. 8;
Figo 10 is an elevation view of another variant of the slab;
Figo 11 is a section taken on line XI-XI of Fig 10;
Figo 12 is a fragmentary vertical sectional view of a current construction slab.
In Figs 1 and 2, the mold 10 is provided with a rise or weight formed by four slabs cemented to each other by their edges, in order to form a usual assembly in the form of a box on the upper part of the mold or inside this' part, this'-assembly being called to contain a reserve 12 of molten metal above the main mass of metal 13 contained in the mold 10.
Each slab II has a recess 14 in its face remote from the reserve 12, this recess being limited to a zone located between the upper and lower horizontal edges, as well as between the vertical edges of the slab.
As emerges from Figs 1 and 2, the cavity 14 of each slab 11 gives the latter a reduced thickness over a considerable part of the depth of the molten metal forming the reserve 12 and, consequently, the thinned part, thus produced, of each slab, present, in the wall of the enclosure formed by the assembly of the four slabs 11, several zones in each of which the heat storage capacity and the conductivity are reduced, while by determining insulating cavities 15 between each slab and the wall of the mold 10 Optionally, an insulating material 16 can be employed in the cavities 15, this material possibly being in granular or plastic form, or in the form of a sheet or a plate.
Insulating material in granular or plastic form can be solidified by heat and pressure, with or without a binder.
According to a variant not shown, it is possible to introduce a sheet or plate of refractory or insulating material, or of another suitable material, between the hollow slabs 11 and the wall 10 of the mold. Such a sheet or plate can remain permanently in the mold and will act as an additional insulator, effectively ensuring the hermeticity of the air space contained in the cavity 15.
As an example of a suitable material, there may be mentioned vermiculite, asbestos and diatomite which, after having been introduced in granular or plastic form, can be solidified by the addition of a binder with or without the application. heat or pressure. Alternatively, the material can be introduced in bulk or be held in the desired position by a sheet of suitable material, for example resistant paper.
Other materials with suitable characteristics can be employed to reduce heat transfer into the recessed portion.
In the rod 3, the mold 17 is provided with a box or upper frame 18 intended to receive an assembly of hollow slabs 19, similar to those of FIGS. 1 and 2, these slabs being able to be removed from the ingot mold 17 together with the frame 18 prior to the removal of the ingot therefrom.
In Figure 4, the slabs 20 are housed in separate recesses 21 provided in the opposite walls of the mold 22; the recess 23 of the rear face of each slab forming a cavity between this slab and the adjacent wall of the mold, this cavity extending inside the boundary edges of the slab.
In another variant of the increase, shown in FIG. 5. Hollow slabs 24 are employed, the recess 25 extending from one end to the other of each slab, but being closed at the top and bottom edges thereof.
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Figs. 6 and 7 show a variant of slab 26, in which the rear face is provided with a recess 27 extending from one end of the slab to the other, with the exception of an intermediate reinforcing rib. - re 28.
Figs 8 and 9 represent a variant of slab 29 provided with a: main recess 30, additional recesses 31 being provided in the thickness of the slab, already reduced by the presence of the main cavity 30, while a rib 32 is provided with a view to reinforcing this slab.
Figures 10 and 11 show another variant of a slab, which constitutes a composite slab established in two distinct parts, an upper part 33 and a lower part 34, the latter having a smaller section than the part 330 The lower part is provided a reinforcing rib 350
The thickness of the thinned part of the slab does not necessarily have to be uniform, but may vary according to the heat flux as calculated in the enclosure forming the reserve of molten metal.
It emerges from the above description that, in an increase comprising an assembly of slabs according to the invention, each slab has a zone in contact with a non-refractory frame, a zone which, considering the dimensions of its section, offers a maximum capacity for the absorption of heat and maximum thermal conductivity, this slab comprising, at a certain distance from the said frame, another zone which, always considering the dimensions of its section, offers a minimum capacity in this respect. which concerns heat absorption and thermal conductivity.
In certain cases, the slabs may each have on one edge at least one marginal zone intended, in a rise assembly, to abut against the non-refractory frame and thus to determine the spacing of the remaining surface area of the slab by report to said framework.
In figo 12, a fragmentary section of a common construction slab, having already been used, shows that the use of such a slab gives rise to the birth of the vitrified or physically modified zone A, which extends over a small part of the section of the slab from the hot face thereof, that is to say, the face in contact with the molten metal, this modified zone finally separating from a substantially non changed B which includes the remaining thickness of the slab.
The modified zone A, which comprises only about one-third of the thickness of the slab, indicates that the remaining two-thirds of the thickness of this slab constitutes an additional and superfluous capacity in terms of thermal conductivity. , and that the thickness of the modified zone A represents the maximum required thickness. The present invention takes advantage of this fact by establishing slabs for supers, which have a minimum thickness, so as to reduce their conductivity. thermal in a zone of these slabs, exposed to the molten metal, while giving them sufficient thickness in other zones, in particular on their edges,
so that they are strong enough and strong enough to prevent their deformation during manufacture and that they offer sufficient strength under all conditions of use.
Therefore, a slab made according to the present invention has one or more zones having a minimum thickness in order to achieve low heat capacity and reduced thermal conductivity, and one or more zones having a maximum thickness in order to provide stability. and mechanical strength, with the additional advantage that the zone of maximum thickness serves to keep the zone of minimum thickness at a distance from the usual, non-refractory framing which surrounds an assembly of the slabs in a rise, and determining an insulating cavity between each slab of the overhead and the frame, which cavity may be left as is or be filled with a thermal insulating material.
Although refractory clay constitutes the preferred material for making the hollow slabs according to the invention, other
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refractories, the mass of the slab, reduced compared to the ordinary slabs previously used, allowing the use of other refractory materials of greater efficiency and a higher price.
The advanced refractory slab is applicable to the execution of ingots and castings of steel, iron, ferrous metals, non-ferrous metals and all alloys. The superstructure used can be of any type, both superimposed on the ingot mold and forming part of it. It is often advantageous to establish a large or complex rise by using a sufficient number of hollow slabs,
An advantage of the invention is that its principle can be applied to all existing types of slabs for supers, by suitably modifying the molds of the presses, without making significant modifications to the construction.
The reduced heat capacity and thermal conductivity of the advanced slab reduce the solidification of metal on these slabs and allow the use of reduced volume increases. This reduction in volume can be achieved by reducing the height to which the metal is allowed to rise in the hood during the casting operation. According to a variant, the volume of the increase can be reduced by modifying the dimensions, which allows a new saving of refractory material and of the materials used for making the mold or the casting basin.
The increased efficiency of the improved slab will improve the condition and metallurgical quality of the ingots and castings.
In a rising slab established according to the present invention, the heat distribution is more uniform thanks to the insulating effect of the drain (when the latter is filled with insulating material or functions as an air space). , while the physical changes operate uniformly, without giving rise to the formation of cracks (or with a tendency to form cracks, significantly reduced),
The disintegration of the slab is prevented and an increased number of uses are made. In addition, a higher temperature of the hot face is maintained, resulting in a smoother contact face, which in turn allows the mold to be released without dislodging the slab.
The increased number of uses reduces the number of slabs required for a given throughput of ingots or castings, and more especially, reduces labor costs, as well as long delays due to replacements.
In some cases, the rising slabs are only used once, because due to the shape of the mold, they are inevitably destroyed during the demolding of the ingot. The tiles according to the present invention are applicable in these cases, where they present advantages, for the following reasons: (a) The reduced heat capacity and the thermal insulation allow the use of increases in volume lower and ensure a higher yield in sound steel.
(b) The reduced slab mass decreases the risk of the top of the ingot sticking to the ingot mold, thereby preventing the formation of the harmful and well known transverse cracks in the ingot body.
Improved single-use slabs must have a sufficient depth longitudinal bottom rib, secondary transverse ribs or inert packing material to prevent steel infiltration behind the slab.
Thanks to the reduced mass of the hollow slabs, they are easier to handle and leave less debris in the pouring pit, two advantages which are of great importance.