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La présente invention est relative à la coulée du fer et de ses alliages (fontes et aciers) en lingotièreso
On sait que la fabrication d'un lingot ou d'une pièce moulée dont la forme s'apparenteà.celle d'un lingot, telle que cylindre de laminoir par exemple, présente les difficultés connues résultant de l'apport d'impu- retés par le jet de coulée, impuretés d'affinage ou particules en provenan- ce du réfractaire des divers appareils d'élaboration, de transvasement jus- qu'à la lingotière.
D'autres difficultés sont dues à l'effet dynamique du jet de coulée et au refroidissement du bain de métal jusqu'à sa solidification.
De ces diverses difficultés résultent de nombreux défauts sur les lingots et autres pièces coulées, et en particulier les suivants: - les pailles de pied dues à la vague d'étalement occasionnée au début de la coulée par le jet; - les piqûres provenant des petites projections latérales du métal émanant du bain ou du jet de coulée pendant le remplissage de la lin- gotière; - les incrustations de scories à la surface du lingot du fait de l'accrochage de ces scories à la paroi de la lingotière; - les inclusions non métalliques et certaines soufflures dues aux gaz occlus provenant des impuretés qui n'ont pas eu le temps de se dé- canter pendant la solidification et sont restées bloquées dans le lingot.
Pour pailler ces inconvénients on a songé notamment à enduire la paroi intérieure de la lingotière de goudron, ou de bitume ou autres enduits qui en dérivent, de lait de chaux, de graphite, de terres réfractaires silico-alumineuses, etc. On a ajouté à ces divers produits des désoxy- 'dants, tels que aluminium, ferro-silicium, etc..
On a recherché, pour se conformer aux prescriptions classiques relatives à l'enduisage de la surface interne de la paroi de la lingotière, à obtenir une pellicule exempte de toute trace d'humidité, ne produisant aucun' dégagement de gaz ou de vapeur, tout au moins lorsque le niveau du bain arrive à son contacte On a proposé également des revêtements produisant par les gaz de combustion qu'ils contiennent, une légère turbulence périphérique. On a notamment collé, à l'empois d'amidon sur la paroi de la lingotière, un carton pour provoquer ladite légère turbulence périphérique.
En bref, jusqu'à ce jour, dans le revêtement de la surface interne de la paroi dès¯lingotières, on s'est appliqué, d'une part, d'éviter que ne subsiste toute trace d'humidité au. moment où le bain vient au contact du revêtement et; d'autre part, qu'une grande turbulence périphérique ne soit produite au même moment.
Tous les enduits ou autres moyens proposés, s'ils évitent de nombreux défauts, sont impuissants à éviter en totalité les inclusions non métalliques dans les cas difficiles, par exemple, celui de la coulée en source d'une acier à grande viscosité.
Quant aux pailles de pied, elles n'ont été évitées par aucun enduit. On a cependant prévu des dispositifs efficaces, dénommés "amortis seurs", qui utilisés conjointement avec les enduits, peuvent les éviter.
L'invention a pour objet, un nouveau produit pour le revêtement de la surface interne des parois des lingotières, destinées à la coulée du fer et de ses alliages (fontes et aciers) qui permet: d'une part, d'éliminer toutes les inclusions non métalliques, même celles qui se logent au sein du lingot, loin de la surface et ce, dans les cas les plus difficiles d'aciers à grande viscosité coulés en source;
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et, d'arbre part, d'éviter les pailles de pied dans les cas les plus difficiles de la coulée en chute.
Ce produit est remarquable notamment en ce qu'il contient au moins une substance riche en eau de cristallisation et/ou de composition , destinée à être libérée dans l'atmosphère sous forme de vapeur et/ou de ses composants (hydrogène et oxygène) au contact du bain de métal coulé.
On utilisera de préférence, comme substance, le borax et l'acide borique ou un mélange de ces corps, qui, l'expérience l'a montré, permettent d'obtenir la formation de vapeurs ou de gaz en provenant de l'eau de composition et/ou de cristallisation à des températures bien déterminées s'accordant avec les métaux et alliages ferreux coulés.
Les caractéristiques du. borax et de l'acide borique sont les sui- vantes :
Le borax de formule
EMI2.1
B tO7N a2 10 H20 contient en poids:
36,52% de B2O3
16,25% de Na2O
47,23 % d'eau de cristallisation
Il est très stable à la température ordinaire mais fond dès que la température dépasse 62 C environ, au-delà, il perd son eau de cristallisation, soit environ :
5 H20 jusqu'à 130 C
3 H2O de 130 à 150 C
2 H20 de 150 à 180 C
1 H20 de 180 à 318 C température à laquelle on obtient du bo- rax anhydre B4O7Na2 dont la température de fusion est de 741 C, mais les solutions aqueuses de borax s'hydrolysent en donnant de l'acide métaborique, puis de l'acide bo- rique
Quant à l'acide borique qui répond à la formule :
B03H3 et qui contient 56,3% d'anhydre borique et 43,7% d'eau de composition, il perd une partie de son eau au-delà, de 120 C et se transforme en acide métaborique. Au-delà de cette température, vers 230 C, il se transforme en anhydride borique,
B203 se présentant par chauffage sous forme vitreuse, laquelle fond à 450 C en un verre visqueux dont la viscosité diminue progressivement dans le large intervalle de température que présente le métal en fusion et dissout au rouge les oxydes métalliques.
Les comportements suivant l'invention du borax et de l'acide borique sont sensiblement les mêmes dufait que sous l'effet de la chaleur du bain, le borax se transforme finalement en acide borique. La différence essentielle réside dans la formation de
Na2O dans le cas de l'emploi du borax, ce qui est, généralement, favorable au bain d'acier sauf, peut-être,dans le cas des aciers élaborés avec une for- te teneur en soufre, Na2O, produisant la réaction désulfurante connue dans un bain de métaux ferreux.
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Le borax et l'acide borique possèdent la propriété de transfor- mer les oxydes en borates correspondants; d'autre part, l'acide borique agis- sant in extremis par son eau de composition, qu'on parte du borax, de l'aci- de borique ou des deux, dissout au rouge les oxydes métalliqueso On peut, cependant, utiliser l'eau de cristallisation du borax pour renforcer l'ef- fet recherché ou le produire plus tôt sur une grande gamme de températures.
Ces propriétés, on le comprend, donnent, en outre, à l'enduit de revêtement, une sorte d'effet décapant et fluidifiant qui. l'expérience l'a montré, est des plus favorables. .
Le borax et l'acide borique sont utilisés à l'état pulvérulent et sont mélangés, de préférence, à des matières carbonées, également utili- sées à l'état pulvérulent ou à l'état liquide et ce, pour donner un peu plus de corps à l'enduit de revêtement,en l'empêchant de coulerà trop basse tem- pérature, notamment sous l'effet des radiations du bain de métal fondu.
Il est à remarquer que la formation de CO ou de CO2,due à la présence de ces matières carbonées, augmente dans des conditions bien déterminées, les ef- fets recherchés de turbulence périphérique et l'effet du CO ou CO2 combiné à celui du dégagement de vapeur d'eau ou de ses gaz constitutifs peut être avantageusement utilisé, alors que la turbulence produite par le CO et/ou
CO2 seuls serait tout à fait insuffisante pour obtenir l'effet recherché.On notera par ailleurs que le produit suivant l'invention présente l'avantage de ne donner lieu à aucun dégagement toxique,
ce qui n'est pas le cas des pro- duits dérivés des goudrons ou des bitumes délayés dans des gas-oils ou des di- luants provenant de la distillation de la houille ou des huiles lourdes de pé- troleo
Les substances carbonées entrant dans la constitution du pro- duit suivant l'invention, en même temps que le borax et/ou l'acide borique, peuvent être du charbon de bois, de la tourbe, un charbon minéral, une matière cellulosique naturelle ou synthétique, de la sciure de bois très fine ou de la poudre de bois, un résidu de la fabrication du sucre, de la mélasse, de la vinasse, etc.
Lorsqu'on emploie une matière carbonée ne contenant pas exclusivement du carbone, ce qui est le cas général, il est généralement avantageux de la traiter par la soude caustique, afin de transformer les matières étrangères au carbone en sels alcalins fusibles qui sontentraînés dans la partie liquide du bain,en même temps que les résidus du borax et de l'acide borique, après la déshydratation et les réactions se produisant au contact de l'enduit et du bain de métal coulée
Le résidu de la couche d'enduit suivant l'invention et les impuretés du bain sont rigoureusement localisés dans la partie centrale de la surface du bain et, finalement, se logent tout à fait en tête du lingot, dans la partie qui doit être obligatoirement éliminée, ce qui ne constitue qu'une très faible proportion de rebut;
au contraire, les lingots traités suivant d'autres procédés continuent à présenter des défauts de surface et des inclusions au sein du lingot qu'il était impossible d'éliminer entièrement jusqu'à ce jour.
Il est à remarquer que le fait de produire de la vapeur d'eau ou des gaz qui la composent,hydrogène et oxygène,sur la paroi intérieure de la lingotière et contrairement aux assertions théoriques classiques, ne peuvent en aucune façon créer des méfaits quelconques au sein du lingot, du fait que leur formation et leur dégagement s'effectuent dans des conditions bien déterminées de température, de vitesse et d'orientation.
Le tableau I ci-après donne quelques exemples de compositions suivant l'invention qui ont donné d'excellents résultats au cours d'essais pratiques, les compositions étant données sous forme pulvérulente et pour une tonne de produits
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TABLEAU I.
EMI4.1
<tb>
<tb>
Matières <SEP> 1 <SEP> exemple <SEP> 2 <SEP> exemple <SEP> 3 <SEP> exemple
<tb> kg <SEP> kg <SEP> kg
<tb> Charbon <SEP> de <SEP> bois <SEP> très
<tb> finement <SEP> pulvérisé <SEP> 470 <SEP> 280Graphite <SEP> naturel <SEP> 70%C <SEP> - <SEP> 485 <SEP> 820
<tb> Soude <SEP> caustique <SEP> 23 <SEP> 55 <SEP> 60
<tb> Mêlasse <SEP> 410 <SEP> - <SEP> Borax <SEP> et/ou <SEP> acide
<tb> borique <SEP> 97 <SEP> 180 <SEP> 120
<tb> 1.000 <SEP> 1.000 <SEP> 1.000
<tb> Eau. <SEP> pour <SEP> solution
<tb> de <SEP> soude <SEP> caustique <SEP> 16 <SEP> 10 <SEP> 10
<tb>
Le tableau ci-dessus indique les quantités d'eau, prévues pour former la solution de soude caustique qui laisse aux produits suivant l'invention sa forme pulvérulente.
Par suite de la réaction exothermique qui se produit pendant la fabrication, cette eau d'apport s'évapore pour une grande part, ce qui explique qu'elle n'ait pas été comptée dans l'addition pour 1.000.
La fabrication de ces trois produits, dont la composition diffère sensiblement, est des plus faciles.
1 EXEMPLE.
On mélange le charbon de bois et la lessive de soude caustique et pendant que le mélange continue à s'effectuer on verse progressivement la quantité de mélasse jusqu'à ce que la masse en mouvement prenne un aspect pulvérulent. A ce moment, on ajoute au premier mélange le borax et/ou l'acide borique très finement pulvérisé et l'on continue à mélanger jusqu'à ce que le produit soit très homogène. Le produit obtenu suivant l'invention et pour les motifs précédemment indiqués, convient à tous les lingots mais plus particulièrement aux lingots à grande section transversale, coulés en chute tels que les lingots de forge ou encore les lingots coulés en source, lorsqu'il s'agit notamment d'acier à forte viscosité.
2 EXEMPLE .
On mélange le charbon de bois et le graphite. On y ajoute ensuite la lessive de soude caustique et l'on mélange un peu plus longtemps que dans l'exemple précédent pour que l'attaque des constituants du graphite autres que le carbone ait le temps de se produire. On ajoute ensuite le borax et/ou l'acide borique et l'opération de mélange se continue pendant quelque temps pour obtenir l'homogénéité nécessaire; ce produit convient, également, pour la coulée de tous les lingots, mais plus particulièrement pour celle des lingots à petites sections transversales et pour les aciers calmés à faible viscosité ou pour les aciers effervescents.
30 EXEMPLE .
La fabrication est semblable à celle du 2 exemple. Il faut cependant laisser attaquer le graphite par la lessive de soude caustique plus longtemps encore que pour le 2 exemple, avant d'ajouter le borax et/ou l'acide borique. Le produit obtenu est également à l'état pulvérulent, comme
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dans les deux exemples précédentso Ce produit, appliqué sur la paroi de la lingotière, donne une pellicule très dure. De ce fait, il convient plus particulièrement dans le cas d'aciers effervescents coulés par le haut dans le but d'éviter plus spécialement les pailles de pied.
Bien que les produits suivant l'invention peuvent d'emblée être dilués à l'eau à la consistance voulue pour des cas déterminés d'emploi, de préférence ces produits sont obtenus à l'état pulvérulent pour plus de com- modité d'expédition et d'emmagasinage.
Pour obtenir l'enduit à la consistance voulue d'utilisation, il suffit,au moment de l'emploi, de diluer la poudre à l'eau à pied d'ouvre, jusqu'à ce qu'on obtienne le degré de fluidité qui permette, par le moyen choisi, lance à air comprimé, pinceau, brosse, spatule, raclette, etc. d'ob- tenir le revêtement désiré. Pour fixer les idées pour l'application du pro- duit avec une lance à air comprimé, on peut généralement délayer à poids sensiblement égaux, la poudre dans l'eau.
La température des lingotières qui convient le mieux pour l'application de l'enduit est comprise entre 60 et 80 C; on peut néanmoins, sans difficultés, appliquer l'enduit selon l'invention sur des lingotières froides.
On notera que le produit selon l'invention peut être redélayé dans l'eau après un séchage, sans que ce produit perde son efficacité, même après être resté longtemps desséché dans le bac d'enduisage et à diverses reprises, cette stabilité, due aux propriétés physicochimiques des constituants choisis, est remarquable.
Le séchage du revêtement s'effectue très rapidement avant la coulée, une dizaine de minutes suffisent à la température ambiante. Au surplus, s'il restait un peu d'eau de délayage, elle s'éliminerait très vite dès le début de la coulée sous l'effet de la chaleur intense de rayonnement du jet de coulée, de telle sorte qu'il ne reste en fait, au contact du bain de coulée, que les éléments dégageant l'eau de cristallisation et/ou de composition, l'eau de gâchage n'intervenant pas dans l'effervescence recherchée.
Une deuxième série d'exemples de produits suivant l'invention est donnée dans le tableau II ci-après; ces produits sont d'une utilisation particulièrement avantageuse dans le cas d'un acier fortement allié contenant, par exemple, 4% de Cr (chrome) , cet acier étant fortement calmé à l'aluminium à raison, par exemple, de 10 kg à la tonne d'acier, ou encore d'un acier contenant une forte teneur en Si, 2% par exemple, etc. De tels aciers sont très difficiles à couler, du fait de leur grande viscosité.
Il faut donc, tout en produisant l'effet voulu , que l'enduit prévu pour repousser les impuretés du bain à la partie centrale de son ni veau soit tel que ses constituants s'éliminent surement.
Précisément, l'emploi d'acide borique mélangé à un carbone minéral ou un graphite épuré analogue à celui d'électrodes de four électrique ou encore à un charbon de bois aussi pur que passible, convient parfaitement dans ce cas particulièrement délicat.
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TABLEAU II (compositions sous forme pulvérulente au légèrement pâteuse)
EMI6.1
<tb>
<tb> Matières <SEP> 2 <SEP> série <SEP> d'exemples
<tb> gammes <SEP> de <SEP> compositions
<tb> kg <SEP> kg
<tb> Graphite <SEP> et/ou
<tb> charbon <SEP> quelconque
<tb> contenant <SEP> plus <SEP> de <SEP> 90%
<tb> de <SEP> C <SEP> - <SEP> en <SEP> poudre <SEP> 500 <SEP> à <SEP> 900
<tb> Acide <SEP> borique <SEP> en <SEP> poudre <SEP> 500 <SEP> à <SEP> 100
<tb> 1.000 <SEP> 1.000
<tb>
De la soude caustique peut être ajoutée, soit sous forme de solution aqueuse, de poudre ou d'écailles dans une proportion très facile à établir et permettant.de transformer en sels alcalins les impuretés du carbone contenues dans le charbon minéral ou végétal.
Pratiquement, pour traiter le charbon ou le graphite dans ce sens, il suffit d'en ajouter aux mélanges ci-dessus de 3 à 5% de la quantité de -charbon ou de graphite utilisée,
On peut ajouter à ces compositions de la mélasse à raison de 50 à 100 pour mille du poids total de la composition lorsque le produit obtenu n'est pas assez lié à la température d'utilisation, ce qui peut se produi- re suivant la qualité du charbon et la proportion d'acide borique.
Cette deuxième série d'exemples se comporte comme prévu du fait que J'acide borique est volatil en présence de la vapeur d'eau qui se dégage sous l'effet de la chaleur du bain. Ce dégagement, même s'il s'effectue dans l'atmosphère, ne peut en aucune façon gêner le personnel préposé à la coulée; bien au contraire, il constitue un remède dont les effets favorables sur les muqueuses sont connus.
La préparation de ces produits ne présente aucun inconvénient et est analogue à celle décrite à propos des trois premiers exemples. Leur utilisation présente les mêmes particularités.
Lors de la coulée et pendant la montée de l'acier, il s'établit, grâce à l'enduit suivant l'invention, une turbulence périphérique d'une ré- gularité remarquable et ayant une amplitude dirigée obliquement de bas en haut,de plusieurs centimètres,ce qu'aucun enduit connu n'a permis d'obtenir jusqu'ici. Cette turbulence se produit régulièrement jusqu'au haut de la lingotière, ce qui confirme que les caractéristiques du produit ne sont pas altérées par l'eau de gâchage, ni par la chaleur de rayonnement du bain.
Le résidu du produit surnage entièrement en une petite nappe grise plus ou moins abondante suivant la quantité dont on a revêtu les parois.
Cette nappe s'augmenta au fur et à mesure de la montée du niveau du bain du fait que toutes les impuretés apportées par lejet de coulée sont chassées vers le centre et vers le haut, à tel point que cette nappe grise se situe rigoureusement au centre du niveau du bain, ce qui est également essentiel pour aboutir au résultat recherché, surtout en ce qui concerne l'élimination totale des inclusions non métalliques, cela prouve d' ailleurs que les constituants du produit sont également entraînés vers le centre à la surface du bain, ce qui est dû au comportement du borax ou de l'acide borique au moment de leur fusion.
Tous les essais effectués par le demandeur ont montré que les lingots coulés dans des-lingotières enduites suivant l'invention ne présentent ni inclusions non métalliques, ni soufflures, aussi bien dans le cas
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de la coulée en source que dans le cas de la coulée en chute.
Par contre, au cours de l'un des essais, une partie de la paroi de la lingotière n'avait pas été enduite à dessein pour voir ce qui se passerait. Il est remarquable qu'il se soit produit un défaut de surface nettement apparent et localisé exactement à la partie non recouverte d'enduit suivant l'invention, alors que le reste du lingot était parfait, sans le moindre défaut et présentait une surface parfaite, sans aucune soufflure, ni inclusion sous-cutanée.
On notera que l'orientation du dégagement gazeux est un peu différente suivant qu'il s'agit de la coulée en source ou en chute dans une lingotière à parois ou verticales ou obliques, évasées ou vers le haut ou vers le bas, ce qui se comprend d'ailleurs par suite de la composante du jet decoulée et celle de la réaction de la paroi qui entrent en jeu.
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée aux exemples numériques donnés .
REVENDICATIONS. la - Produit destiné au revêtement, sous forme d'un enduit, des surfaces internes des lingotières destinées à la coulée du fer et de ses alliages (fontes et aciers), ledit produit étant caractérisé en ce qu'il contient au moins une substance riche en eau de cristallisation et/ou de composition, destinée à être libérée sous forme de vapeur et/ou de ses composants (oxygène et hydrogène) au contact du bain de métal coulé.
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The present invention relates to the casting of iron and its alloys (cast iron and steel) in ingot molds.
It is known that the manufacture of an ingot or of a molded part the shape of which is similar to that of an ingot, such as a rolling mill roll for example, presents the known difficulties resulting from the contribution of impurities. by the casting jet, refining impurities or particles coming from the refractory of the various preparation and transfer devices to the ingot mold.
Other difficulties are due to the dynamic effect of the casting jet and the cooling of the metal bath until it solidifies.
These various difficulties result from numerous defects in ingots and other castings, and in particular the following: - root straws due to the spreading wave caused at the start of casting by the jet; - pitting from small lateral projections of metal emanating from the bath or from the pouring jet during the filling of the lin- getter; - The encrustations of slag on the surface of the ingot due to the attachment of this slag to the wall of the ingot mold; - non-metallic inclusions and certain blowholes due to occluded gases originating from impurities which did not have time to settle during solidification and remained blocked in the ingot.
To mulch these drawbacks, consideration has been given in particular to coating the inner wall of the ingot mold with tar, or with bitumen or other coatings derived therefrom, with milk of lime, graphite, silico-aluminous refractory earths, etc. Deoxidants, such as aluminum, ferro-silicon, etc. have been added to these various products.
In order to comply with the conventional requirements relating to the coating of the internal surface of the wall of the ingot mold, an attempt has been made to obtain a film free of all traces of humidity, producing no release of gas or vapor, while at least when the level of the bath comes into contact with it. Coatings have also been proposed which produce, through the combustion gases which they contain, a slight peripheral turbulence. In particular, a cardboard was glued to the starch paste on the wall of the mold, in order to cause said slight peripheral turbulence.
In short, up to now, in the coating of the internal surface of the wall of the ingot molds, care has been taken, on the one hand, to prevent any trace of moisture from remaining. when the bath comes into contact with the coating and; on the other hand, that a great peripheral turbulence is not produced at the same time.
All the coatings or other means proposed, if they avoid many defects, are powerless to completely avoid non-metallic inclusions in difficult cases, for example, that of the source casting of a high viscosity steel.
As for the foot straws, they were not avoided by any coating. However, effective devices, called "dampers", which used in conjunction with the coatings, can avoid them have been provided.
The subject of the invention is a new product for coating the internal surface of the walls of ingot molds intended for casting iron and its alloys (cast iron and steel) which makes it possible: on the one hand, to eliminate all non-metallic inclusions, even those which lodge within the ingot, far from the surface, in the most difficult cases of high-viscosity source-cast steels;
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and, from tree leaves, to avoid root straws in the most difficult cases of falling.
This product is remarkable in particular in that it contains at least one substance rich in water of crystallization and / or composition, intended to be released into the atmosphere in the form of vapor and / or its components (hydrogen and oxygen) at contact of the bath of cast metal.
Borax and boric acid or a mixture of these substances, which, experience has shown, make it possible to obtain the formation of vapors or gases coming from the water of composition and / or crystallization at well-defined temperatures agreeing with the cast metals and ferrous alloys.
The characteristics of the. borax and boric acid are as follows:
The formula borax
EMI2.1
B tO7N a2 10 H20 contains by weight:
36.52% of B2O3
16.25% Na2O
47.23% water of crystallization
It is very stable at ordinary temperature but melts as soon as the temperature exceeds approximately 62 C, beyond this it loses its water of crystallization, i.e. approximately:
5 H20 up to 130 C
3 H2O from 130 to 150 C
2 H20 from 150 to 180 C
1 H20 from 180 to 318 C temperature at which anhydrous borax B4O7Na2 is obtained with a melting point of 741 C, but aqueous solutions of borax hydrolyze to give metaboric acid, then acid bo- rique
As for boric acid which responds to the formula:
B03H3 and which contains 56.3% boric anhydrous and 43.7% water of composition, it loses part of its water above 120 C and is transformed into metaboric acid. Beyond this temperature, around 230 C, it turns into boric anhydride,
B203 is present by heating in vitreous form, which melts at 450 ° C. into a viscous glass, the viscosity of which gradually decreases over the wide temperature range exhibited by the molten metal and dissolves the metal oxides to red.
The behaviors according to the invention of borax and boric acid are substantially the same due to the fact that under the effect of the heat of the bath, the borax is finally transformed into boric acid. The essential difference lies in the formation of
Na2O in the case of the use of borax, which is generally favorable to the steel bath except, perhaps, in the case of steels produced with a high sulfur content, Na2O, producing the desulfurizing reaction known in a bath of ferrous metals.
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Borax and boric acid have the property of converting the oxides into the corresponding borates; on the other hand, boric acid acting in extremis by its water of composition, whether one starts from borax, boric acid or both, dissolves the metal oxides red. However, it is possible to use the water of crystallization of borax to enhance the desired effect or to produce it earlier over a wide range of temperatures.
These properties, it will be understood, also give the coating plaster a sort of stripping and fluidifying effect which. experience has shown it is most favorable. .
Borax and boric acid are used in the pulverulent state and are mixed, preferably, with carbonaceous materials, also used in the pulverulent state or in the liquid state, to give a little more. body to the coating plaster, preventing it from flowing at too low a temperature, especially under the effect of radiation from the molten metal bath.
It should be noted that the formation of CO or CO2, due to the presence of these carbonaceous materials, increases under well-defined conditions, the desired effects of peripheral turbulence and the effect of CO or CO2 combined with that of the release. of water vapor or its constituent gases can advantageously be used, while the turbulence produced by the CO and / or
CO2 alone would be quite insufficient to obtain the desired effect. It should also be noted that the product according to the invention has the advantage of not giving rise to any toxic release,
this is not the case with products derived from tars or bitumens mixed with gas oils or diluents from the distillation of hard coal or heavy petroleum oils.
The carbonaceous substances entering into the constitution of the product according to the invention, together with the borax and / or boric acid, can be charcoal, peat, mineral charcoal, a natural cellulosic material or synthetic, very fine sawdust or wood powder, a residue from the manufacture of sugar, molasses, stillage, etc.
When using a carbonaceous material which does not exclusively contain carbon, which is the general case, it is generally advantageous to treat it with caustic soda, in order to transform the matters foreign to the carbon into fusible alkali salts which are entrained in the part. bath liquid, together with the residues of borax and boric acid, after dehydration and reactions occurring in contact with the plaster and the cast metal bath
The residue of the coating layer according to the invention and the impurities from the bath are strictly localized in the central part of the surface of the bath and, finally, are lodged at the very top of the ingot, in the part which must necessarily be eliminated, which constitutes only a very small proportion of waste;
on the contrary, the ingots treated according to other methods continue to exhibit surface defects and inclusions within the ingot which it was impossible to completely eliminate until now.
It should be noted that the fact of producing water vapor or the gases which compose it, hydrogen and oxygen, on the interior wall of the mold and contrary to conventional theoretical assertions, can in no way create any harm whatsoever to the mold. within the ingot, owing to the fact that their formation and their release take place under well-defined conditions of temperature, speed and orientation.
Table I below gives some examples of compositions according to the invention which have given excellent results during practical tests, the compositions being given in powder form and for one ton of products.
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TABLE I.
EMI4.1
<tb>
<tb>
Materials <SEP> 1 <SEP> example <SEP> 2 <SEP> example <SEP> 3 <SEP> example
<tb> kg <SEP> kg <SEP> kg
<tb> Charcoal <SEP> of <SEP> wood <SEP> very
<tb> finely <SEP> pulverized <SEP> 470 <SEP> 280 Natural <SEP> graphite <SEP> 70% C <SEP> - <SEP> 485 <SEP> 820
<tb> Caustic <SEP> <SEP> 23 <SEP> 55 <SEP> 60
<tb> Mêlasse <SEP> 410 <SEP> - <SEP> Borax <SEP> and / or <SEP> acid
<tb> boric <SEP> 97 <SEP> 180 <SEP> 120
<tb> 1.000 <SEP> 1.000 <SEP> 1.000
<tb> Water. <SEP> for <SEP> solution
<tb> of <SEP> soda <SEP> caustic <SEP> 16 <SEP> 10 <SEP> 10
<tb>
The above table indicates the quantities of water, intended to form the caustic soda solution which leaves the products according to the invention in its pulverulent form.
As a result of the exothermic reaction which takes place during manufacture, this feed water evaporates to a large extent, which explains why it was not counted in the addition per 1,000.
The manufacture of these three products, whose composition differs significantly, is very easy.
1 EXAMPLE.
The charcoal and the lye of caustic soda are mixed and while the mixing continues to take place, the quantity of molasses is gradually poured in until the moving mass takes on a pulverulent appearance. At this point, the very finely pulverized borax and / or boric acid is added to the first mixture and mixing is continued until the product is very homogeneous. The product obtained according to the invention and for the reasons indicated above, is suitable for all ingots but more particularly for ingots with a large cross section, cast in fall, such as forge ingots or even source-cast ingots, when they appear. 'acts in particular of high viscosity steel.
2 EXAMPLE.
We mix the charcoal and the graphite. The sodium hydroxide solution is then added thereto and the mixture is mixed for a little longer than in the previous example so that the attack of the constituents of the graphite other than carbon has time to take place. Borax and / or boric acid are then added and the mixing operation is continued for some time to obtain the necessary homogeneity; this product is also suitable for casting all ingots, but more particularly for casting ingots with small cross sections and for low viscosity calmed steels or for effervescent steels.
EXAMPLE.
The construction is similar to that of the 2 example. However, the graphite must be allowed to attack by the caustic soda lye even longer than in the second example, before adding the borax and / or the boric acid. The product obtained is also in the pulverulent state, such as
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in the two preceding examples o This product, applied to the wall of the mold, gives a very hard film. As a result, it is more particularly suitable in the case of effervescent steels cast from the top with the aim of more particularly avoiding root straws.
Although the products according to the invention can be diluted from the outset with water to the desired consistency for specific cases of use, these products are preferably obtained in the pulverulent state for greater convenience of shipment. and storage.
To obtain the plaster at the desired consistency of use, it suffices, at the time of use, to dilute the powder with water at the opening, until the desired degree of fluidity is obtained. allows, by the means chosen, compressed air lance, brush, brush, spatula, squeegee, etc. obtain the desired coating. To fix ideas for the application of the product with a compressed air lance, it is generally possible to dilute the powder to approximately equal weight in water.
The temperature of the molds which is best suited for the application of the plaster is between 60 and 80 C; it is nevertheless possible, without difficulty, to apply the coating according to the invention on cold ingot molds.
It will be noted that the product according to the invention can be re-washed in water after drying, without this product losing its effectiveness, even after having remained dry for a long time in the coating tank and on various occasions, this stability, due to physicochemical properties of the chosen constituents is remarkable.
The coating is dried very quickly before casting, ten minutes are sufficient at room temperature. In addition, if a little diluting water remained, it would be eliminated very quickly from the start of casting under the effect of the intense heat of radiation from the casting jet, so that no in fact, in contact with the casting bath, the elements releasing water of crystallization and / or composition, the mixing water not involved in the desired effervescence.
A second series of examples of products according to the invention is given in Table II below; these products are of a particularly advantageous use in the case of a highly alloyed steel containing, for example, 4% of Cr (chromium), this steel being strongly quenched with aluminum at a rate, for example, of 10 kg to per tonne of steel, or a steel containing a high Si content, 2% for example, etc. Such steels are very difficult to cast, due to their high viscosity.
It is therefore necessary, while producing the desired effect, that the coating intended to repel impurities from the bath to the central part of its level is such that its constituents are surely eliminated.
Specifically, the use of boric acid mixed with an inorganic carbon or a purified graphite similar to that of electric furnace electrodes or else with a charcoal as pure as it is permissible is perfectly suitable in this particularly delicate case.
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TABLE II (compositions in pulverulent to slightly pasty form)
EMI6.1
<tb>
<tb> Materials <SEP> 2 <SEP> <SEP> series of examples
<tb> <SEP> ranges of <SEP> compositions
<tb> kg <SEP> kg
<tb> Graphite <SEP> and / or
<tb> charcoal <SEP> any
<tb> containing <SEP> plus <SEP> of <SEP> 90%
<tb> from <SEP> C <SEP> - <SEP> to <SEP> powder <SEP> 500 <SEP> to <SEP> 900
<tb> Boric <SEP> acid <SEP> in <SEP> powder <SEP> 500 <SEP> to <SEP> 100
<tb> 1.000 <SEP> 1.000
<tb>
Caustic soda can be added, either in the form of an aqueous solution, powder or scales in a proportion which is very easy to establish and which allows the carbon impurities contained in the mineral or vegetable carbon to be transformed into alkali salts.
In practice, to treat coal or graphite in this sense, it suffices to add to the above mixtures from 3 to 5% of the amount of -char or graphite used,
Molasses can be added to these compositions in an amount of 50 to 100 per thousand of the total weight of the composition when the product obtained is not sufficiently bound to the temperature of use, which can occur depending on the quality. of charcoal and the proportion of boric acid.
This second series of examples behaves as expected owing to the fact that the boric acid is volatile in the presence of the water vapor which is released under the effect of the heat of the bath. This release, even if it takes place in the atmosphere, can in no way hinder the personnel in charge of the casting; on the contrary, it constitutes a remedy whose favorable effects on the mucous membranes are known.
The preparation of these products does not present any drawback and is analogous to that described with regard to the first three examples. Their use has the same peculiarities.
During the casting and during the rise of the steel, it is established, thanks to the coating according to the invention, a peripheral turbulence of remarkable regularity and having an amplitude directed obliquely from bottom to top, of several centimeters, which no known plaster has achieved so far. This turbulence occurs regularly up to the top of the mold, which confirms that the characteristics of the product are not altered by the mixing water, nor by the radiant heat of the bath.
The residue of the product floats entirely in a small gray sheet more or less abundant according to the quantity with which the walls have been coated.
This slick increased as the level of the bath rose due to the fact that all the impurities brought by the casting jet are driven out towards the center and upwards, to such an extent that this gray slick is located strictly in the center. the level of the bath, which is also essential to achieve the desired result, especially as regards the total elimination of non-metallic inclusions, this moreover proves that the constituents of the product are also entrained towards the center on the surface of the bath, which is due to the behavior of borax or boric acid at the time of their fusion.
All the tests carried out by the applicant have shown that the ingots cast in ingot molds coated according to the invention do not exhibit any non-metallic inclusions or blowholes, as well in the case of
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of the source flow than in the case of the fall flow.
On the other hand, during one of the tests, part of the wall of the mold was not purposely coated to see what would happen. It is remarkable that there was a clearly apparent surface defect located exactly at the part not covered with the coating according to the invention, while the rest of the ingot was perfect, without the slightest defect and had a perfect surface, without any blistering or subcutaneous inclusion.
It will be noted that the orientation of the gas release is a little different depending on whether it is the source or fall casting in an ingot mold with walls or vertical or oblique, flared or up or down, which is understood moreover as a result of the component of the flowed jet and that of the reaction of the wall which come into play.
Of course, the invention is in no way limited to the numerical examples given.
CLAIMS. the - Product intended for coating, in the form of a coating, the internal surfaces of ingot molds intended for the casting of iron and its alloys (cast iron and steels), said product being characterized in that it contains at least one rich substance in water of crystallization and / or composition, intended to be released in the form of vapor and / or its components (oxygen and hydrogen) in contact with the bath of cast metal.