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La présente invention est relative à des perfectionne- ments aux éléments de recouvrement qui sont utilisés avec des mou- lages métalliques en cours de solidification, en particulier des lingots et des têtes de lingots.
Dans la production de lingots d'acier calmé, il est de pratique courante de placer une masselotte sur chaque lingotière, de verser l'acier en fusion dans cette lingotière et cette masse- lotte jusqu'à l'obtention d'un niveau spécifié dans la masselotte et de déposer une certaine quantité de matière non agglomérée en grains ou en poudre, sur la surface découverte du lingot en fusion afin de réduire au minimum les pertes de chaleur à partir de cette surface. Ces matières peuvent être de nature isolante ou exo-
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thermique ou bien peuvent combiner ces deux propriétés.
La masselotte se comporte comme une source de métal en fusion vis-à-vis du lingot en cours de solidification, dans lequel il se produit une diminution de volume, ou retrait, au cours du re- froidissement de l'acier en fusion. L'efficacité de la masselotte est limitée, de sorte qu'après la solidification finale du lingot, il reste à l'intérieur de cette masselotte, du métal dont on ne peut faire un produit vendable.
Si l'on ne plaçait pas d'élément de recouvrement sur la surface découverte en fusion du métal se trouvant dans la masselot-- te,une quantité de métal plus importante se solidifierait dans la masselotte et y resterait. C'est pourquoi on applique un élément de recouvrement sur cette surface en fusion de manière à maintenir 1' acier en fusion, et plus l'efficacité de cet élément de recouvrement s'améliore, moins la quantité d'acier qui doit être coulée dans la masselotte, pour donner un lingot sain et une quantité maximum de produit est grande.
La présente invention a pour objet : - un élément de recouvrement qui est plus efficace que ceux qui sont utilisés actuellement et qui, de ce fait, permet de transformer un pourcentage plus élevé du poids du lingot en un produit ,sain ; - un élément de recouvrement enveloppé qui assure l'uti- lisation sur chaque lingot de quantités dosées de matières isolan- tes et exothermiques car, la pratique actuelle, qui consiste à projeter des matières non agglomérées, en grains ou en poudre, sur le lingot, dépend du comportement d'un ouvrier non qualifié et il en résulte que, dans une même coulée, des quantités irrégulières sont fournies au lingot et il s'ensuit des pertes du produit ;
- de réaliser dans la production de lingots en acier cal mé, un élément de recouvrement de la surface de l'acier en fusion du lingot comportant une enveloppe qui se désintègre de manière à disposer successivement une quantité définie d'un composé exothermi-
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que sur le métal en fusion ; - une cloison ou diaphragme qui est place,sur'la couche exothermique et qui ne s'affaisse pas-lorsque le niveau du métal en fusion descend pendant la contraction du lingot' en cours de soli- dification, ce diaphragme supportant une couche de matière extrême- ment isolante mais sans.rigidité propre ;
- un diaphragme isolant destiné à être placé sur la partie supérieure du lingot afin d'empêcher que des courants d'air absorbent la chaleur du métal en fusion pendant qu'il progresse vers le bas et qu'il se crée une poche ou cavité dans le métal de la masselotte.
On va décrire maintenant, à titre non limitatif de la portée de l'invention, un mode de réalisation de celle-ci, en ré- férence au dessin annexé sur lequel : la figure 1 représente, en élévation et en coupe, une partie d'une lingotière comportant une masselotte associée à l'ex- trémité supérieure de la lingotière, le métal en fusion ayant été coulé dans cette lingotière et dans cette masselotte, et une pla- que de recouvrement conforme à l'invention prenant appui sur la partie supérieure du lingot ; la figure 2 est une vue en élévation et en coupe, simi- laire à la figure 1, et montrant la-position des divers éléments de la plaque de recouvrement lorsque l'enveloppe précitée du dis- positif de recouvrement s'est consumée ; la figure 3 est une'vue' en perspective d'un mode d'exé- cution de la plaque de recouvrement ;
la figure 4 est une coupe partielle, prise par 4-4 de la figure 3 ; la figure 5 est une vue en élévation et en coupe, simi- laire aux figures 1 et 2, montrant la position des éléments de la plaque de recouvrement à un moment donné pendant la solidification du lingot.
La plaque de recouvrement comprend une enveloppe 1, fai-
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te d'une matière.combustible rigide, ou ayant du corps, telle que du carton et comportant des parois inférieure la et latérales 1b, et une fermeture à volets formée de deux parties 2 et 2a, ces par- ties étant,de préférence, raccordées à la paroi terminale de l'en, veloppe et étant repliées dans la position représentée sur la figu- re 3, lorsque-le contenu de l'enveloppe a été mis en place à l'in- térieur de celle-ci.
A l'intérieur de la partie inférieure de l'enveloppe est placée une quantité désirée d'un composé exothermique 3. Des compo- sés exothermiques appropriés sont bien connus dàns la technique et il n'est pas nécessaire d'en donner une description particulière.
Sur le composé exothermique 3 est placée une cloison ou élément de séparation rigide 10, qui a la forme d'une plaque et qui peut être constituée par une mince tôle d'acier ou qui peut être faite en une matière céramique ou toute autre composition qui ne s'affais- se pas à la température à laquelle la cloison est soumise en cours d'utilisation. La cloison 10 est en contact avec les parois de.l'en- veloppe 1, laquelle peut comporter un support faisant corps avec la paroi latérale 1b pour supporter la cloison 10.
Au-dessus de l'élément de séparation se trouve un corps 5 en matière isolante uniformément répartie sur cet élément. La ma- tière isolante peut être de la fibre d'amiante, du carton d'amiante,, du "Sil-o-cel", ou n'importe quelle matière appropriée à l'utilisa- tion considérée.
Quand la quantité désirée de matière exothermique 3 a été placée dans l'enveloppe, que l'élément de séparation 10 a été pla- cé sur cette matière exothermique et que les matières isolantes ont été placées sur cette cloison, on ferme et on scelle les volets :2 et 2a de l'enveloppe 1, de manière à constituer un ensemble enveloppé qui peut être expédié avec un minimum de souillures ou de ruptures et qu'on peut manipuler facilement lorsque cette plaque de recouvre- ment est placée sur la surface du métal en fusion.
Après avoir enfoncé l'une quelconque des languettes 6
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ou 6a, ou bien les deux, vers l'intérieur, on peut faire glisser un long manche en dessous des volets 2, 2a, puis faire parvenir la plaque de recouvrement à l'intérieur d'une masselotte qui a été remplie d'acier en fusion et l'y abandonner. Dans une variante, les languettes peuvent être placées sur les parois latérales de la pla- que de recouvrement, comme représenté en 6'.
Au contact de l'acier en fusion, l'enveloppe combusti- ble 1 brûle instantanément et abandonne la matière exothermique 3 sur la surface du métal en fusion; cette matière s'enflamme et réagit en engendrant de la chaleur qui contribue à maintenir à 1' état liquide l'acier en fusion dans la masselotte. La cloison 10 constitue alors un diaphragme ou un chapeau dont les bords pren- nent appui sur la périphérie du métal solidififé qui a fait prise contre la surface intérieure de la masselotte., comme représenté sur la figure 2. La cloison 10, qui se comporte comme.un chapeau, est portée à une température très élevée, et elle ferait rayonner une grande quantité de chaleur dans l'atmosphère située au-dessus de la plaque de recouvrement s'il n'y avait pas une couche de matière isolante 5 qui repose sur cette cloison .
A mesure que l'acier en fusion du moule se solidifie, il se produit une contraction de vo- lume ou retrait à l'acier en fusion, celui-ci descend à partir de la masselotte pour compenser ce retrait, et le niveau du métal en fusion s'abaisse dans la masselotte.
' Lorsqu'on utilise les matières de recouvrement usuelles, en grains ou en poudre, de la technique actuelle, l'abaissement du niveau du métal en fusion dans la masselotte est toujours accompa- gné par la descente 'de la matière de recouvrement. Cet état de choses expose les parois refroidies de la tête de lingot en cours de formation à irradier de la chaleur dans l'atmosphère et à lais- ser des courants de convection d'air froid pénétrer dans la cavité ainsi créée et entraîner encore plus de chaleur.
Dans la présente invention, les produits de réaction du composé exothermique s'abaissent avec la surface du métal en fusion
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dont le niveau s'abaisse, en constituant un élément isolant inter- médaire entre ce métal en fusion et le chapeau formé par la cloi- son 10. Celle-ci, complétée par sa couche isolante 5, empêche la formation de courants de convection et réduit au minimum les pertes par radiation à partir du bain de métal en fusion et de la croûte solidifiée 7a, comme représenté sur la figure 5.
L'utilisation de la plaque de recouvrement isolante dé- crite dans la présente invention réduit au minimum les pertes de chaleur qui se produisent par l'extrémité ouverte de la masselotte, et diminue la quantité d'acier en fusion qui doit se trouver dans la masselotte si l'on veut obtenir un lingot sain.
D'ordinaire,la quantité d'acier en fusion versée dans une masselotte est égale à 15 à 20% de la quantité totale versée dans l'ensemble constitué par la lingotière et la maselotte. La quantité d'acier en fusion envoyée de la masselotte dans le lingot jusqu'à sa solidification est égale à 3 à 5% de la quantité totale versée dans l'ensemble constitué par la lingotière et la masselotte.
Cette proportion est toujours nécessaire pour produire un lingot sain et une quantité maximum de produits sains obtenus par laminage de ce lingot.
La différence entre ces 15 à 20% et-ces 3 à 5%, représen. te la quantité d'acier en fusion qui est gaspillée par¯suite de 1' inaptitude de la masselotte à récupérer ces 3 à 5%. Cette inapti- tude est une caractéristique inhérente à ce dispositif et on l'at- tribue à la capacité et à la conductivité thermiques de la masse de la masselotte ainsi qu'aux pertes de chaleur qui se produisent par l'extrémité supérieure de la masselotte.'
C'est seulement en utilisant une structure fixe de masse, lotte qu'on peut réduire au minimum les pertes de chaleur par cette extrémité supérieure, et la plaque de recouvrement isolante objet de l'invention réduit ces pertes d'une façon marquée, ainsi que le montrent les résultats d'essais effectués en usine.
Un ensemble donné de lingotière et de masselotte recou -
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vert par un élément de recouvrement exothermique conforme à l'inven- tion donne un lingot de 3800kg environ dont 3230 kg environ d'acier en fusion se trouvent dans:la lingotière et dont 571 kg environ se trouvent dans la masselotte. Cette dernière quantité représente 15% du poids total du lingot.
Le même ensemble de lingotière et de masselotte avec lequel il faut 3230 kg d'acier fondu pour remplir la lingotière ne demande que 481 kg d'acier fondu dans la. masselotte .(soit 13% du poids total du lingot), lorsqu'il est recouvert de la plaque de recouvrement isolante conforme à l'invention' on réalise une éco- nomie de 90 kg d'acier par lingot. Dans ce processus particulier, le four Martin produit 41 lingots avec la plaque de recouvrement classique et 42 lingots avec la plaque de recouvrement objet de 1' invention.
Cet accroissement de productivité ne demande pas une capacité de fusion plus élevée. On obtient un processus de recou- vrement uniforme; il en résulte des opérations qui s'étaient donc effectuées d'une manière plus nette. L'appréciation humaine consis- tant à déterminer la quantité et le mode de répartition d'une matiè- re non tassée qu'on projette sur un lingot est remplacée favorable- ment par des quantités dosées placées de manière rigoureuse.
REVENDICATIONS.
---------------------------- l.- Plaque de recouvrement destinée à être utilisée sur la surface libre d'un moulage ou d'un lingot en fusion, caractérisée' en ce qu'elle est constituée par une enveloppe (1) faite d'une ma- tière pouvant être détruite par la chaleur, cette enveloppe conte- nant une couche (3) d'une matière exothermique, une cloison (5) non susceptible de s'affaisser et placée au-dessus de cette matière exothermique, et une couche (5) de matière isolante placée au-dessus de la cloison.