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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX MASSELOTTES POUR LINGOTIERES
ET ANALOGUES.
Le présent perfectionnement concerne des masselottes ou hausses pour lingotières et analogues. Il constitue une amélioration ou une modi fication de l'invention décrite et revendiquée dans le Brevet belge N 5010355 du 19 février 1951.
Dans la description du susdit brevet belge, les inventeurs ont exposé les divers avantages que l'invention qui en faisait l'objet se pro- posait de réaliser par l'application d'une construction améliorée d'une masselotte ou "tête chaude" (tête perdue) et de dalles réfractaires utilisées pour une telle masselotte ou hausse, ladite invention étant caractérisée par une telle construction de la dalle., que dans un châssis de hausse cons- truit avec de telles dalles, la plus grande partie de la surface des parois du châssis formées par les dalles de celui-ci, surface qui est exposée au contact du métal en fusion, présente une épaisseur réduite comparativement à la surface restante de ces paroiso Pour obtenir cette épaisseur réduite, les faces des dalles, appelées à ne pas entrer en contact avec le métal en fusion de la hausse,
étaient munies d'un ou plusieurs creux ou évidements,
Une telle construction du châssis de hausse et des dalles réfrac- taires destinées à celui-ci a pour effet que des parois réfractaires d'épais- seur minimum de ce châssis sont en contact effectif avec le métal en fusion, ce qui assure l'avantage recherché d'une faible absorption de chaleur par ces parois.
Dans la description antérieure dont question ci-dessus, il a été indiqué que si les dalles établies de façon à présenter sur toute leur su- perficie l'épaisseur minimum voulue ne peuvent pas être utilisées nonobstant cette caractéristique, pour la réalisation des avantages recherchés, cela est dû au fait que de telles dalles ne pourraient pas résister aux sollici-
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tations élevées du service et aux manipulations brusques auxquelles elles sont sujettes;, ni à la déformation à l'état plastique en cours de fabrica- tion, ni ne pourraient présenter sur leurs bords une surface favorable à l'établissement de joints parfaits entre les dalles lorsque celles-ci sont incorporées dans un châssis de hausse.
Le présent perfectionnement a été conçu à la suite d'expériences ultérieures, lesquelles permettent d'établir désormais une construction per- fectionnée d'un châssis de hausse et d'une dalle destinée à celui-ci, dalle qui, tout en présentant les avantages énumérés dans la susdit brevet, offre l'avantage supplémentaire d'une résistance mécanique plus élevée et d'une aptitude à résister aux manipulations et aux services fatigants auxquels de telles dalles sont soumises.
Partant de là, le présent perfectionnement apporté à l'invention relative aux masselottes ou hausses pour lingotières et analogues, décrite et revendiquée dans le mémoire descriptif du brevet belge N 5010355 du 19 février 1951 - invention selon laquelle la face d'une dalle faisant partie d'un châssis de hausse, face opposée à celle qui est en contact avec le mé- tal en fusion, présente des évidements - réside dans lé fait que ladite dalle comporte, entre ses surfaces marginales, des nervures reliées entre elles et qui séparent une série ou multitude de cavités isolantes disposées régulièrement,
ces cavités déterminant une série de faces de fond écartées versl'intérieur et opposées à un cadre non réfractaire qui entoure l'assem- blage de dalles du châssis de hausseo
La zone marginale de chaque dalle peut se situer dans le même plan que les nervures interconnectées, de sorte que ladite surface margina- le et lesdites nervures sont en contact avec le cadre non réfractaire en- tourant les dalles.
Selon une variante, la surface marginale de chaque dalle peut s'avancer en saillie par rapport aux nervures interconnectées et est en contact avec le cadre non réfractaire, de façon à maintenir ces nervures écartées de ce cadre.
Chaque dalle peut présenter des cavités de profondeur uniforme sur toute l'étendue de cette dalle, les axes de ces cavités étant normaux au cadre non réfractaire qui entoure ces dernières.
Selon une variante,chaque dalle peut présenter une épaisseur qui va en diminuant de haut en bas, de sorte que la profondeur des cavités va en diminuant progressivement de haut en bas par rapport à la dalle.,
Les parois de fond ou de base des cavités de chaque dalle peuvent se situer dans le même plan, l'épaisseur de ces parois étant inférueure à la profondeur des cavités.
Les nervures interconnectées et les cavités peuvent déterminer une construction en nid d'abeilles ou constituer une série de cavités rectangulaires ou en losange.
Les dessins annexés représentent divers modes d'exécution du pré- sent perfectionnement. Dans ces dessins :
La fig. 1 est une vue partielle en coupe verticale d'une lingo- tière munie d'un châssis de hausse selon un mode d'exécution de l'invention;
La figo 2 est une vue en coupe et en plan du même châssis de hausse suivant la ligne II-II de la Figo 1;
La fig. 3 est une vue en coupe verticale d'une exécution de va- riante d'un châssis de hausse que l'on voit superposé à une lingotière;
La fig. 4 est une vue en coupe et en plan d'une autre variante;
Les figso 5, 6 et 7 sont des vues d'élévation en coupe, à plus grande échelle, de dalles employées dans les châssis de hausse des Figso 1, 3 et 4, respectivement.
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Dans les Figso 1 et 2, la lingotière 10 présente une section rectangulaire qui va en diminuant vers le bas. L'extrémité supérieure de la lingotière est dépouillée intérieurement de façon à constituer un cadre métallique 11 pour un revêtement composé de dalles réfractaires 12 qui reposent sur l'é=- paulement 13 formé par la dépouille pratiquée dans la lingotière.
On emploie en tout huit dalles 12 dans cet exemple, deux pour chaque côté de la lingo- tièreo
Comme montré dans la figo 2, on pratique des nervures longitudina- les 14 en queue d'aronde sur les cotés de la lingotière, entre les coins de celle-ci, d'autres nervures 15 étant prévues dans lesdits coins, les nervu- res 14 et 15 servant à retenir les dalles 12 dans une position encastrée dans la lingotière 10, ces dalles présentant des bords en biseau complémen- taires, permettant de les ajuster entre les nervures 14 et 15.
La face extérieure de chacune des dalles 12, face qui est en con- tact avec le cadre 11 entourant les dalles, présente une zone marginale é- troite 16 constituée par une surface plane et une zone intermédiaire non marginale, constituée par les nervures interconnectées 17 qui relient les zones marginales entre elles et dont les surfaces sont situées dans le même plan et dans celui de la zone marginale 16. Les nervures 17 sont disposées de telle façon qu'elles déterminent et séparent les unes des autres une série de cavités isolantes régulières 18, de forme hexagonale, de sorte que l'en- semble de ces cavités forme un nid d'abeilles, les axes des cavités étant disposés dans un plan normal au cadre 10.
Les parois de base des cavités 18 sont situées dans un même plan et constituent ensemble des éléments de paroi de la dalle, qui présentent une épaisseur inférieure à la profondeur des cavités.
Comme montré dans la fige 3, le lingotière 30 est munie d'un ca- dre métallique superposé 31 appelé à recevoir quatre dalles 32 s'étendant chacune d'un côté à l'autre de ce cadre. Toutefous, l'épaisseur de ces dalles va en diminuant vers le bas, de sorte que les dalles déterminent dans le châssis une ouverture aux parois convergeant vers le haut, tandis que la hauteur des nervures interconnectées 33 de la face extérieure des dalles va en diminuant progressivement de haut en bas par rapport aux dalles, ces dernières comportant des cavités isolantes 34 qui présentent la forme de losanges en raison de l'orientation des nervures 33 suivant des lignes obli- queso
Comme montré dans la figo 4, le cadre 50 est muni de quatre dalles 51 dont chacune s'étend d'un côté à l'autre de ce cadre.
Dans ce cas, les nervures 52 des dalles s'étendent longitudinalement ou transversalement, de façon à déterminer des cavités isolantes 53 de forme rectangulaire.
Il ressort de ce qui précède qu'un châssis de hausse selon le pré- sent perfectionnement comprend un assemblage de dalles dont chacune comporte une série de zones présentant une épaisseur minimum, en vue de réaliser une faible capacité calorifique et une conductibilité thermique réduite, ainsi, qu'une zone marginale présentant une épaisseur maximum et destinée à assurer la stabilité et la résistance mécanique, avec l'avantage supplémentaire que la zone d'épaisseur maximum sert à maintenir les zones d'épaisseur minimum écartées du cadre non réfractaire habituel qui entoure le revêtement dans un châssis de hausse et à déterminer une série de cavités isolantes entre le revêtement réfractaire du châssis de hausse et le cadre,
ces cavités étant laissées telles quelles ou étant remplies d'une matière formant isolant thermiquea
Par conséquent, le présent perfectionnement consiste à établir, pour un châssis de hausse, une dalle dont la zone marginale présente une épaisseur importante, de façon à constituer un bord robuste tout autour de la dalle et à former un support suffisant pour la zone intermédiaire de la dalle, la plus grande partie de la zone intermédiaire de cette dalle présen- tant une épaisseur minimum et étant renforcée par la disposition régulière de nervures interconnectées qui séparent les cavités les unes des autres.
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Lorsque la dalle comporte des cavités en nid d'abeilles, les nervures de séparation des cavités peuvent présenter une épaisseur minimum compatible avec le procédé de fabrication.. cette forme permettant de conférer une résistance maximum à la partie de la dalle qui présente une épaisseur minimum.
Bien que l'emploi de l'argile réfractaire soit préférable dans la confection des dalles selon le présent perfectionnement, on peut faire usage d'autres matières réfractaires. En outre, la masse réduite de la dalle, comparativement à celle des dalles ordinaires employées précédemment, permet l'emploi économique d'autres matières réfractaires plus efficaces et plus coûteuses.
Les dalles réfractaires perfectionnées selon le présent perfec- tionnement peuvent être utilisées pour les châssis de hausses destinés à la confection de lingots et de moulage en acier, en fer, en métaux ferreux et non-ferreux et en tous alliageso Le châssis de hausse peut être d'un type quelconque, soit rapporté au lingot, soit d'un seul tenant avec celui- ci. Il est souvent avantageux de construire un châssis de hausse important ou complexe en utilisant un nombre suffisant de dalles perfectionnées selon l'invention.
La capacité calorifique et la conductibilité thermique réduites que présente le revêtement perfectionné selon l'invention, ont pour effet de réduire la quantité de métal qui se solidifie sur ce revêtement et per- mettent d'employer une masselotte de volume réduit. La 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. A titre de variante, le volume de la hausse peut être réduit moyennant modification des dimen - sions, ce qui représente une nouvelle économie de matière réfractaire et des matières employées à la confection du moule, de la lingotière et du bas- sin de coulée.
La plus grande efficacité de la dalle améliorée selon le présent perfectionnement permet d'obtenir des lingots et des moulage plus sains et présentant de meilleures qualités métallurgiques.
Dans un revêtement de châssis de hausse établi selon le présent perfectionnement, la répartition de la chaleur est plus uniforme grâce à l'effet isolant des cavités (lorsque celles-ci sont remplies d'une matière isolante ou agissant comme espace d'air), cependant que les modifications de l'état physique du métal s'opèrent d'une façon régulière sans la forma- tion (ou avec une tendance notablement moindre à la formation) de criques.
Les dalles formant le revêtement selon le présent perfectionne- ment sont empêchées de se désintégrer ; ellespeuvent être utilisées un nom- bre de fois supérieur à celui d'utilisations possibles avec des dalles d'autres types. De plus, elles permettent de maintenir une température plus élevée de la face chaude, ce qui détermine une face de service plus unie, laquelle permet d'effectuer le démoulage sans déplacer les dalles. Le nom- bre d'utilisations plus élevé permet de réduire le nombre de dalles requis pour un débit donné de lingots et de moulages et, plus spécialement, réduit les frais de main-d'oeuvre, ainsi que les retards importants dûs aux rempla- cements.
Dans certains cas, les dalles destinées aux châssis de hausse ne servent qu'une seule fois, vu que, par suite de la forme de la lingotiè- re, elles sont toujours détruites lors de l'extraction du lingoto Les dal- les selon le présent perfectionnement sont applicables dans ces cas et sont avantageuses pour les raisons suivantes : (a) La capacité calorifique réduite et l'isolement permettant de prévoir des masselottes d'un volume moindre et d'obtenir ainsi un plus grand rendement en acier sain.
(b) La masse réduite des dalles réduit le risque- d'une adhéren- ce de la partie supérieure du lingot à la lingotière et permet ainsi d'é-
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viter les criques transversales bien connues et très nuisibles dans le corps du lingoto
Grâce à la masse réduite des dalles selon le présent perfection- nement, celles-ci sont plus légères à la manipulation et déterminent moins de débris dans la fosse de coulée, ce qui représente deux avantages impor- tants.
Bien qu'une dalle, construite de façon à présenter une très impor- tante cavité unique délimitée par une zone marginale formée par un bourre- let entourant le bord de la dalle, présenterait une faible capacité calorie fique, de façon à offrir des caractéristiques thermiques appropriées lors- qu'elle est appliquée dans un châssis de hausse, il est à noter que, par suite des températures élevées en question, la matière réfractaire risque de devenir plastique sur la face exposée au métal en fusion et de perdre sa rigidité, et donc de s'affaisser vers l'extérieur par rapport à la réser- ve de métal en fusion, en raison de la pression ferrostatique exercée par celui-ci et de l'absence de tous moyens de renforcement, sous la forme de nervures ou d'autres éléments d'appui dans la zone évidée de la dalle.
REVENDICATIONS .
1. Hausse pour lingotières et analogues, pour la coulée de l'acier et autres métaux, selon le brevet N 501.355, dans laquelle la face de cha- que dalle exposée au métal en fusion comprend des zones nettement déterminées où la dalle présente une épaisseur réduite, caractérisée en ce que la zone de chaque dalle, qui occupe une position 'intermédiaire par rapport à la zone marginale de celle-ci, est munie de nervures interconnectées qui séparent les unes des autres une série de cavités isolantes disposées d'une façon ré- gulière, ces cavités déterminant une série de faces de fond en retrait par rapport au cadre non réfractaire qui entoure l'assemblage de dalles dans le châssis de hausse et opposées à ce cadre.
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IMPROVEMENTS FOR LINGOTIER MASSELOTTES
AND ANALOGUES.
The present improvement relates to weights or supers for ingot molds and the like. It constitutes an improvement or a modification of the invention described and claimed in Belgian Patent No. 5010355 of February 19, 1951.
In the description of the aforesaid Belgian patent, the inventors set out the various advantages which the invention which was the subject of it proposed to achieve by the application of an improved construction of a weight or "hot head" ( lost head) and refractory slabs used for such a weight or rise, said invention being characterized by such a construction of the slab., that in a rise frame constructed with such slabs, the greater part of the surface of the slabs. walls of the frame formed by the slabs thereof, surface which is exposed in contact with the molten metal, has a reduced thickness compared to the remaining surface of these walls To obtain this reduced thickness, the faces of the slabs, called not to come into contact with the molten metal of the rise,
were provided with one or more hollows or recesses,
Such a construction of the riser frame and of the refractory slabs intended therefor results in the minimum thickness refractory walls of this frame being in effective contact with the molten metal, thereby providing the advantage. sought a low heat absorption by these walls.
In the previous description referred to above, it was indicated that if the slabs established so as to present over their entire surface the desired minimum thickness cannot be used notwithstanding this characteristic, in order to achieve the desired advantages, this is due to the fact that such slabs could not withstand the loads.
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high working conditions and sudden handling to which they are subject; neither to deformation in the plastic state during manufacture, nor could present on their edges a surface favorable to the establishment of perfect joints between the slabs when these are incorporated in a frame of rise.
The present improvement was conceived as a result of subsequent experiments, which now allow the establishment of an improved construction of a riser frame and a slab intended for it, a slab which, while having the advantages enumerated in the aforesaid patent, offers the additional advantage of higher mechanical strength and an ability to withstand the handling and tiring services to which such slabs are subjected.
From there, the present improvement to the invention relating to weights or supers for ingot molds and the like, described and claimed in the specification of Belgian patent N 5010355 of February 19, 1951 - invention according to which the face of a slab forming part of a rising frame, face opposite to that which is in contact with the molten metal, has recesses - lies in the fact that said slab comprises, between its marginal surfaces, ribs connected to each other and which separate a series or multitude of insulating cavities arranged regularly,
these cavities determining a series of bottom faces which are spaced inward and opposite to a non-refractory frame which surrounds the assembly of slabs of the escalation frame
The marginal zone of each slab may lie in the same plane as the interconnected ribs, so that said marginal surface and said ribs are in contact with the non-refractory frame surrounding the slabs.
According to a variant, the marginal surface of each slab can project out from the interconnected ribs and is in contact with the non-refractory frame, so as to keep these ribs away from this frame.
Each slab may have cavities of uniform depth over the entire extent of this slab, the axes of these cavities being normal to the non-refractory frame which surrounds the latter.
According to a variant, each slab may have a thickness which decreases from top to bottom, so that the depth of the cavities gradually decreases from top to bottom relative to the slab.,
The bottom or base walls of the cavities of each slab may lie in the same plane, the thickness of these walls being inferior to the depth of the cavities.
The interconnected ribs and cavities may provide a honeycomb construction or constitute a series of rectangular or diamond cavities.
The accompanying drawings show various embodiments of the present improvement. In these drawings:
Fig. 1 is a partial view in vertical section of a mold provided with a raising frame according to one embodiment of the invention;
Figo 2 is a sectional and plan view of the same raising frame along the line II-II of Figo 1;
Fig. 3 is a vertical sectional view of an alternative execution of a rising frame which can be seen superimposed on an ingot mold;
Fig. 4 is a sectional and plan view of another variant;
Figs 5, 6 and 7 are sectional elevation views, on a larger scale, of slabs employed in the rise frames of Figs 1, 3 and 4, respectively.
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In Figs 1 and 2, the mold 10 has a rectangular section which decreases downwards. The upper end of the mold is internally stripped so as to constitute a metal frame 11 for a coating composed of refractory slabs 12 which rest on the shoulder 13 formed by the undercut formed in the mold.
A total of eight slabs 12 are used in this example, two for each side of the mold.
As shown in Fig. 2, longitudinal ribs 14 are made in a dovetail on the sides of the mold, between the corners thereof, other ribs 15 being provided in said corners, the ribs 14 and 15 serving to retain the slabs 12 in a recessed position in the mold 10, these slabs having complementary bevelled edges, allowing them to be adjusted between the ribs 14 and 15.
The outer face of each of the slabs 12, the face which is in contact with the frame 11 surrounding the slabs, has a narrow marginal zone 16 constituted by a flat surface and a non-marginal intermediate zone, constituted by the interconnected ribs 17. which connect the marginal zones to each other and whose surfaces are located in the same plane as that of the marginal zone 16. The ribs 17 are arranged in such a way that they determine and separate from each other a series of regular insulating cavities 18, hexagonal in shape, so that all of these cavities form a honeycomb, the axes of the cavities being arranged in a plane normal to the frame 10.
The base walls of the cavities 18 are located in the same plane and together constitute wall elements of the slab, which have a thickness less than the depth of the cavities.
As shown in figure 3, the mold 30 is provided with a superimposed metal frame 31 designed to receive four slabs 32 each extending from one side of this frame to the other. Toutefous, the thickness of these slabs decreases towards the bottom, so that the slabs determine in the frame an opening with the walls converging upwards, while the height of the interconnected ribs 33 of the exterior face of the slabs decreases. progressively from top to bottom with respect to the slabs, the latter comprising insulating cavities 34 which have the shape of rhombuses due to the orientation of the ribs 33 along oblique lines.
As shown in FIG. 4, the frame 50 is provided with four slabs 51, each of which extends from one side of this frame to the other.
In this case, the ribs 52 of the slabs extend longitudinally or transversely, so as to determine insulating cavities 53 of rectangular shape.
It emerges from the foregoing that a rising frame according to the present improvement comprises an assembly of slabs each of which comprises a series of zones having a minimum thickness, in order to achieve a low heat capacity and a reduced thermal conductivity, thus , that a marginal zone having a maximum thickness and intended to ensure stability and mechanical strength, with the additional advantage that the zone of maximum thickness serves to keep the zones of minimum thickness away from the usual non-refractory frame which surrounds lining in a rising frame and determining a series of insulating cavities between the refractory lining of the rising frame and the frame,
these cavities being left as they are or being filled with a thermal insulating material
Consequently, the present improvement consists in establishing, for a rising frame, a slab whose marginal zone has a significant thickness, so as to constitute a robust edge all around the slab and to form a sufficient support for the intermediate zone of the slab, the greater part of the intermediate zone of this slab having a minimum thickness and being reinforced by the regular arrangement of interconnected ribs which separate the cavities from one another.
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When the slab has honeycomb cavities, the ribs separating the cavities may have a minimum thickness compatible with the manufacturing process .. this shape making it possible to confer maximum resistance on the part of the slab which has a minimum thickness .
Although the use of refractory clay is preferable in making the slabs according to the present improvement, other refractory materials can be used. In addition, the reduced mass of the slab, compared to that of ordinary slabs previously employed, allows the economical use of other more efficient and more expensive refractory materials.
The refractory slabs perfected in accordance with this development can be used for superstructure frames intended for the manufacture of ingots and casting of steel, iron, ferrous and non-ferrous metals and all alloys o The riser frame can be of any type, either attached to the ingot, or in one piece with the latter. It is often advantageous to construct a large or complex raising frame using a sufficient number of improved slabs according to the invention.
The reduced heat capacity and thermal conductivity exhibited by the improved coating according to the invention has the effect of reducing the amount of metal which solidifies on this coating and allows the use of a reduced volume weight. The 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. As an alternative, the volume of the increase can be reduced by modifying the dimensions, which represents a new saving in refractory material and in the materials used in the manufacture of the mold, the ingot mold and the casting basin.
The greater efficiency of the slab improved according to the present improvement makes it possible to obtain ingots and castings which are healthier and having better metallurgical qualities.
In a rising frame covering established according to the present improvement, the heat distribution is more uniform thanks to the insulating effect of the cavities (when the latter are filled with an insulating material or act as an air space), however, changes in the physical state of the metal occur on a regular basis without the formation (or with a markedly less tendency to form) cracks.
The tiles forming the coating according to the present improvement are prevented from disintegrating; they can be used many times as many times as possible with slabs of other types. In addition, they make it possible to maintain a higher temperature of the hot face, which results in a smoother service face, which allows demoulding without moving the slabs. The higher number of uses reduces the number of slabs required for a given throughput of ingots and castings and, more specifically, reduces labor costs, as well as significant delays due to replacements. cements.
In some cases, the slabs intended for the rising frames are only used once, since, due to the shape of the ingot, they are always destroyed during the extraction of the ingoto The slabs according to the present improvement are applicable in these cases and are advantageous for the following reasons: (a) The reduced heat capacity and the insulation making it possible to provide weights of a smaller volume and thus obtain a greater yield of sound steel.
(b) The reduced mass of the slabs reduces the risk of the upper part of the ingot sticking to the ingot mold and thus allows
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avoid the well-known and very harmful transverse cracks in the body of the lingoto
Thanks to the reduced mass of the slabs according to the present improvement, they are lighter in handling and generate less debris in the pouring pit, which represents two important advantages.
Although a slab, constructed in such a way as to present a very large single cavity delimited by a marginal zone formed by a bead surrounding the edge of the slab, would have a low calorific capacity, so as to offer thermal characteristics. It should be noted that as a result of the high temperatures involved, the refractory material may become plastic on the face exposed to the molten metal and lose its rigidity, and therefore to sag outwards with respect to the reserve of molten metal, due to the ferrostatic pressure exerted by the latter and the absence of any means of reinforcement, in the form of ribs or d 'other support elements in the recessed area of the slab.
CLAIMS.
1. Riser for ingot molds and the like, for casting steel and other metals, according to patent N 501,355, in which the face of each slab exposed to the molten metal comprises clearly defined areas where the slab has a thickness. reduced, characterized in that the area of each slab, which occupies an intermediate position with respect to the marginal area thereof, is provided with interconnected ribs which separate from each other a series of insulating cavities arranged in a manner regular, these cavities determining a series of bottom faces set back relative to the non-refractory frame which surrounds the assembly of slabs in the raising frame and opposite to this frame.