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On sait que dans la coulée des pièces de fonderie, en particulier des lingots en métal, on doit maintenir en fusion la tête du lingot ou mas- selotte de façon que la métal en fusion vienne alimenter le corps de la pi- èce ou du lingot au fur et à mesure qu'il se solidifie en se retirant.
Pour réaliser cette prolongation de l'état liquide dans la tête du lingot ou masselotte on utilise soit des revêtements isolants réfractaires soit des revêtements exothermiques; soit des revêtements présentant des parties isolantes et/ou réfractaires et des parties exothermiques.
La demanderesse a décrit dans sa demande de brevet française déposée le 11 Octobre 1954 pour "Procédé de mise en oeuvre de produits exothermiques pour la coulée des métaux et revêtement de lingotières pour sa réalisation" un procédé de mise en oeuvre des produits exothermiques agglomérables dans lequel on utilise le produit exothermique sous forme d'un revêtement de la paroi du châssis de masselotte ou de la lingotière de manière à mettre le revêtement au contact du métal en fusion constituant la masselotte, une cou- che d'un matériau isolant étant interposée entre le revêtement exothermique et la paroi de la lingotière ou du moule.
Or, dans les procédés de mise en oeuvre de produits exothermiques, il est seulement nécessaire que la combustion débute au moment où le métal constituant la masselotte a tendance à se solidifier et se poursuivre au moins jusqu'au moment où le métal de la lingotière s'étant complètement solidifié il n'y a plus besoin d'apport de métal liquide à partir de la masselotte. Il faut en outre que l'apport en calories soit suffisant pour maintenir le métal de la masselotte en fusion.
On sait que l'on peut calculer mathématiquement le poids du produit exothermique nécessaire pour le réchauffage de la masselotte de façon à assurer une alimentation intégrale de la pièce ou du lingot, c'est à dire pour satisfaire à la dernière condition. Chaque produit exothermique possède en effet un pouvoir calorifique util défini, mais indépendamment du pouvoir calorifique, le produit exothermique doit posséder des caractéristiques particulières selon le cas envisagé, ces caractéristiques étant la réactivité c'est à dire le temps au bout duquel le produit exothermique rentre en combustion, et la durée de combustion.
Or dans les produits exothermiques, plus la durée du démarrage de la réaction est grande, c'est-à-dire plus faible est la réactivité, plus longue est la durée de combustion du produit et plus basse est la quantité de calories qu'une masse déterminée de ce produit est capable de libérer.
Donc, avec les procédés anciens, l'apport en calories étant défini ainsi que la durée de combustion, il fallait presqu'obligatoirement que la combustion débute bien avant le moment où elle aurait été utile et/ou se termine après le terme utile.
Il est donc apparu indispensable de rendre indépendante la réactivité, c'est-à-dire le temps au bout duquel la combustion démarre sous l'ef- fet de la chaleur dégagée par le métal en fusion, d'une part, et le pouvoir calorifique du produit exothermique et la durée de la combustion, d'autre part. Ce résultat est acquis par le procédé conforme à l'invention.
La présente invention a pour objet un procédé pour la mise en oeuvre des produits exothermiques agglomérables, du type consistant à utiliser les produits exothermiques sous forme d'un revêtement de la paroi du châssis de masselotte ou de la lingotière, dans lequel on interpose entre le produit exothermique et le métal en fusion, une couche d'un produit inerte'.
Avec ce procédé la chaleur latente du métal constituant la masselotte ou la tête du lingot, n'est transmise au produit exothermique qu'à tra-
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vers la couche du produit inerte.
Le temps Lautbout auquelt démarrera la combustion du produit exothermique est donc fonction de la nature, et plus spécialement du coefficient de conductibilité calori@@ue, du produit inerte et de l'épaisseur de la couche de ce produit. Cette durée peut donc être rendue de cette manière indépenr dante des caractéristiques du produit exothermiques lui-même.
La couche de produit inerte sera de préférence constituée par un sable aggloméré ou non de fonderie ou par unppDduit utilisé en fonderie pour la réalisation des moules. C e produit peut contenir certains porps pouvant faire varier sa conductibilité thermique. Le procédé conforme à l'invention sera de préférence combiné avec le procédé décrit dans la demande de brevet française ci-dessus rappelée en date du 11 Octobre 1954 et dans ce cas on réalisera un revêtement triple effet comporant à partir de la paroi de la lingotière en allant vers l'intérieur, successivement, une couche d'un produit isolant, une couche de produit exothermique et une couche d'un produit inerte qui sera de préférence identique au produit isolant.
Par combinaison des deux procédés on limitera également la hauteur du produit exothermique à la zone comprise entre le niveau maximum haut et le niveau bas du métal dans la tête de lingotière. On a en effet consta- té qu'avec.ce procédé le métal descend en présentant un niveau supérieur plat et qu'il est inutile d'apporter des calories en dehors de ladite zone.
De plus, étant donné que la durée pendant laquelle les calories sont apportées au métal peut correspondre uniquement à la durée pendant laquelle le métal de la masselotte se trouve au contact de la partie de la rehausse de lingotière garnie de'produit exothermique, il est possible de réduire la durée de combustion du produit exothermique dans la partie haute que le métal abandonne dès que le lingot se fige. En conséquence, et conformément à l'invention, la couche de produit exothermique aura une épaisseur croissante du point maximum haut du niveau du métal en fusion jusqu'au point maximum bas du niveau du métal après solidification du lingot.
La présente invention a également pour objet, à titre de produits industriels nouveaux, les plaquettes préfabriquées pour la réalisation des garnissages de lingotière et châssis de masselotte, lesdites plaquettes comportant une couche de produit exothermique enrobée dans une masse d'un produit inerte et, de préférence d'un produit isolant du type sable de fonderie. Elle a également pour objet de telles plaquettes dans lesquelles la couche de produit exothermique est limitée à une partie de la hauteur de la plaquette, et dans lesquelles l'épaisseur de la couche de produit exothermique va en croissant du haut vers le bas de la plaquette.
On décrira ci-après divers exemples de réalisatibh de plaquettes pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels ; fig; 1 est une vue en coupe d'un châssis de masselotte avec son revêtement suivant un premier mode de réalisation. fig. 2 est une vue en coupe correspondant à fig. 1 suivant un deuxième mode de réalisation. fig. 3 est une demi-vue en coupe suivait III/III de fig. 4 du châssis de masselotte avec son revêtement suivant un troisiène mode de réalisation. fige 4 est un quart de coupe suivant IV/IV de fige 3. fig. 5 est une vue correspondant à la fig. 3 dans un quatrième mode de réalisation.
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fig. 6 est une coupe dans une lingotière d'un type spécial pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
Dans les modes de réalisation représentés aux figures 1 à 5, le châssis de masselotte 1 est monté sur une lingotière 2, le châssis de masselotte a une section carrée et constitue un tronc dé pyramide.
Le châssis de masselotte 1 prend appui sur le bord supérieur de la lingotière 2-par une embase 3 qui, aux figures 1 à 5 se prolonge de cinq à dix millimètres vers l'intérieur, de manière à former une bande continue
4 en saillie autour de la base. Des bandes 5 présentant par rapport à la face interne du châssis de masselotte la même surpaisseur que la bande 4 et perpendiculaires à celle-ci sont réalisées sur les faces internes du châs- sis de masselotte. Le bord de ce dernier présente un rentré 6 qui limite l'ouverture utilé de la rehausse.
Le procédé conforme à l'invention est mis en oeuvre par un garnis- sage constitué par quatre plaquettes trapézoïdales. A la figure 1 les plaquettes sont réalisées par une couche de produit isolant 7 placée vers l' intérieur de la lingotière et doublée vers la rehausse 1 par une couche de produit exothermique 8. Le produit exothermique pourrait être appliqué directement contre la paroi de la rehausse mais pour éviter les déperditions calorifiques trop importantes il est préférable de ménager entre.le produit exothermique et la paroi une lame d'air 9 qui agit comme isolant calorifique et est crées par les bandes en saillie 4 et 5.
Le mode de réalisation représenté à la fig. 2 est analogue à celui de la fig. 1 mais la couche de produit exothermique est limitée à la hauteur du revêtement comprise entre le niveau supérieur 10 du métal lors de la coulée du lingot et le niveau inférieur 11 du métal après solidification.
A la figure 3, les plaquettes sont réalisées par une masse d'un produit isolant 12 dans lequel est englobée, sur une partie de la hauteur de la plaquette, une couche de produit exothermique 13. Cette couche de produit exothermique se trouve ainsi limitée vers l'intérieur par une couche de produit isolant 14 et du châssis de masselotte par une couche de produit isolant 15 dans laquelle sont percés des orifices 16 pour faciliter l'évacuation des gaz de combustion. Les bords latéraux des plaquettes sont comme dans les modes de réalisation précédents chanfreinés à 45 de manière à permettre leur assemblage dans le châssis et ils sont conformés de façon à réaliser un congé prononcé au point de jonction entre deux plaques. Le bord inférieur 17 est 'également chanfreiné.
Dans le mode de réalisation de la figo 3, la couche de produit exothermique a une épaisseur constante sur toute sa hauteur. Dans le mode de réalisation représenté à la fig. 5 l'épaisseur de la couche 13a de produit exothermique va en croisant de la partie.haute vers la partie basse de cette couche qui a, en coupe une section trapézoïdale. D'une façon analogue à ce qui a été décrit avec référence à la fig. 2 la partie supérieure de la couche se trouve légèrement au dessus du niveau supérieur 10 du métal dans le châssis de rehausse à la fin de la coulée du lingot et la partie basse légèrement en dessous du niveau inférieur 11 du métal aprè,s solidification de celui-pi.
Le matériau isolant constituant la plaquette est, de préférence, du sable de fonderie aggloméré. Le métal se trouve donc.de ce fait en contact, soit avec le métal de la lingotière, soit avec une couche de sable à moule de fonderie. L'aspect de surface du lingot obtenu sera partout satisfaisan- te du point de vue technique.
On a en conséquence, été conduit à adopter pour la lingotière une
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forme spéciale dans laquelle on supprime en fait la rehausse de lingotière.
Un mode de réalisation d'une telle lingotière a été représenté à la fig.
6. La lingotière 18 a une forme en tronc de pyramide comme habituellement et elle présente à sa partie supérieure une partie 19 ayant une section élargie. Dans cette section élargie est placé un revêtement, conforme à l' invention, constitué par une épaisseur de matériau isolant 20 de préférence en sable de fonderie aggloméré dans laquelle est incluse une couche de produit exothermique 21, cette couche de produit exothermique'ayant une hauteur limitée à la partie comprise entre le point maximum haut 22 du liquide en fusion, lors du remplissage de la lingotière, et le niveau maximum bas 23, atteint après solidification du lingot.
Il est bien évident que si les modes de réalisation ci-dessus décrits ont trait plus spécialement à la coulée des lingots, l'invention s' applique également et dans les mêmes conditions à la coulée des pièces de fonderie.
REVENDICATIONS.
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It is known that in the casting of foundry parts, in particular metal ingots, the head of the ingot or mas- selotte must be kept molten so that the molten metal comes to feed the body of the part or the ingot. as it solidifies as it retreats.
To achieve this prolongation of the liquid state in the head of the ingot or weight, either refractory insulating coatings or exothermic coatings are used; or coatings having insulating and / or refractory parts and exothermic parts.
The Applicant has described in its French patent application filed on October 11, 1954 for “Process for using exothermic products for casting metals and coating ingot molds for its production” a process for using agglomerable exothermic products in which the exothermic product is used in the form of a coating of the wall of the feeder frame or of the ingot mold so as to bring the coating into contact with the molten metal constituting the feeder, a layer of an insulating material being interposed between the exothermic coating and the wall of the ingot mold or mold.
However, in the processes for using exothermic products, it is only necessary for the combustion to begin when the metal constituting the weight has a tendency to solidify and to continue at least until the time when the metal of the mold s 'being completely solidified there is no longer any need to supply liquid metal from the weight. In addition, the calorie intake must be sufficient to keep the metal in the flyweight molten.
It is known that it is possible to mathematically calculate the weight of the exothermic product necessary for the reheating of the weight so as to ensure an integral supply of the part or of the ingot, that is to say to satisfy the last condition. Each exothermic product indeed has a defined useful calorific value, but independently of the calorific value, the exothermic product must have particular characteristics according to the case considered, these characteristics being reactivity, i.e. the time after which the exothermic product enters. in combustion, and the duration of combustion.
However, in exothermic products, the longer the reaction start time, that is to say the lower the reactivity, the longer the combustion time of the product and the lower the quantity of calories that a determined mass of this product is able to release.
So, with the old processes, the calorie intake being defined as well as the duration of combustion, it was almost obligatory that the combustion begins well before the moment when it would have been useful and / or ends after the useful term.
It therefore appeared essential to make the reactivity independent, that is to say the time at the end of which combustion starts under the effect of the heat released by the molten metal, on the one hand, and the power. calorific value of the exothermic product and the duration of combustion, on the other hand. This result is acquired by the method according to the invention.
The present invention relates to a process for the implementation of agglomerable exothermic products, of the type consisting in using the exothermic products in the form of a coating of the wall of the weight frame or of the mold, in which is interposed between the exothermic product and the molten metal a layer of an inert product '.
With this process, the latent heat of the metal constituting the weight or the head of the ingot, is transmitted to the exothermic product only through
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towards the layer of the inert product.
The final time at which combustion of the exothermic product will start is therefore a function of the nature, and more especially of the coefficient of heat conductivity, of the inert product and of the thickness of the layer of this product. This duration can therefore be made in this way independent of the characteristics of the exothermic product itself.
The layer of inert product will preferably be constituted by an agglomerated or non-agglomerated foundry sand or by unppDduit used in the foundry for making the molds. This product may contain certain porps which may vary its thermal conductivity. The process according to the invention will preferably be combined with the process described in the French patent application referred to above dated October 11, 1954 and in this case a triple-effect coating will be produced using the wall of the mold. going towards the inside, successively, a layer of an insulating product, a layer of exothermic product and a layer of an inert product which will preferably be identical to the insulating product.
By combining the two methods, the height of the exothermic product will also be limited to the zone between the maximum high level and the low level of the metal in the mold head. It has in fact been observed that with this process the metal descends with a flat upper level and that it is unnecessary to supply calories outside said zone.
In addition, given that the time during which the calories are supplied to the metal may correspond only to the time during which the metal of the weight is in contact with the part of the mold extension filled with exothermic product, it is possible to reduce the combustion time of the exothermic product in the upper part that the metal abandons as soon as the ingot freezes. Consequently, and in accordance with the invention, the layer of exothermic product will have an increasing thickness from the maximum high point of the level of the molten metal to the maximum low point of the level of the metal after solidification of the ingot.
A subject of the present invention is also, as new industrial products, prefabricated wafers for the production of ingot mold linings and feeder frame, said wafers comprising a layer of exothermic product coated in a mass of an inert product and, of preferably an insulating product such as foundry sand. It also relates to such plates in which the layer of exothermic product is limited to part of the height of the plate, and in which the thickness of the layer of exothermic product increases from the top to the bottom of the plate. .
Various examples of wafer production for carrying out the process according to the invention will be described below with reference to the accompanying drawings in which; fig; 1 is a sectional view of a flyweight frame with its coating according to a first embodiment. fig. 2 is a sectional view corresponding to FIG. 1 according to a second embodiment. fig. 3 is a half-sectional view followed III / III of FIG. 4 of the weight frame with its coating according to a third embodiment. fig 4 is a quarter cut along IV / IV of fig 3. fig. 5 is a view corresponding to FIG. 3 in a fourth embodiment.
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fig. 6 is a section through an ingot mold of a special type for carrying out the process according to the invention.
In the embodiments shown in Figures 1 to 5, the weight frame 1 is mounted on a mold 2, the weight frame has a square section and constitutes a truncated pyramid.
The weight frame 1 is supported on the upper edge of the mold 2-by a base 3 which, in Figures 1 to 5 extends from five to ten millimeters inward, so as to form a continuous strip
4 projecting around the base. Strips 5 having, relative to the internal face of the flyweight frame, the same extra thickness as the strip 4 and perpendicular to the latter, are made on the internal faces of the flyweight frame. The edge of the latter has a return 6 which limits the useful opening of the extension.
The process according to the invention is implemented by a packing consisting of four trapezoidal plates. In FIG. 1, the plates are produced by a layer of insulating product 7 placed towards the inside of the mold and lined towards the extension 1 by a layer of exothermic product 8. The exothermic product could be applied directly against the wall of the extension. but to avoid excessive heat loss, it is preferable to arrange between the exothermic product and the wall an air space 9 which acts as heat insulator and is created by the projecting strips 4 and 5.
The embodiment shown in FIG. 2 is similar to that of FIG. 1 but the layer of exothermic product is limited to the height of the coating between the upper level 10 of the metal during the casting of the ingot and the lower level 11 of the metal after solidification.
In FIG. 3, the plates are produced by a mass of an insulating product 12 in which is included, over part of the height of the plate, a layer of exothermic product 13. This layer of exothermic product is thus limited towards the interior by a layer of insulating product 14 and of the flyweight frame by a layer of insulating product 15 in which orifices 16 are pierced to facilitate the evacuation of the combustion gases. As in the previous embodiments, the side edges of the plates are chamfered at 45 so as to allow their assembly in the frame and they are shaped so as to produce a pronounced fillet at the junction point between two plates. The lower edge 17 is also chamfered.
In the embodiment of FIG. 3, the layer of exothermic product has a constant thickness over its entire height. In the embodiment shown in FIG. 5 the thickness of the layer 13a of exothermic product crosses from the upper part towards the lower part of this layer which has, in cross section, a trapezoidal section. In a manner analogous to what has been described with reference to FIG. 2 the upper part of the layer is slightly above the upper level 10 of the metal in the extension frame at the end of the casting of the ingot and the lower part slightly below the lower level 11 of the metal after solidification of that -pi.
The insulating material constituting the wafer is preferably agglomerated foundry sand. The metal is therefore in contact by this fact either with the metal of the ingot mold or with a layer of foundry mold sand. The surface appearance of the ingot obtained will be satisfactory from a technical point of view everywhere.
We have therefore been led to adopt for the mold a
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special form in which the mold extension is in fact eliminated.
One embodiment of such a mold has been shown in FIG.
6. The mold 18 has a truncated pyramid shape as usual and it has at its upper part a part 19 having an enlarged section. In this widened section is placed a coating, in accordance with the invention, consisting of a thickness of insulating material 20 preferably of agglomerated foundry sand in which is included a layer of exothermic product 21, this layer of exothermic product having a height. limited to the part between the maximum high point 22 of the molten liquid, when filling the mold, and the maximum low level 23, reached after solidification of the ingot.
It is obvious that if the embodiments described above relate more specifically to the casting of ingots, the invention also applies and under the same conditions to the casting of foundry parts.
CLAIMS.