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La présente invention est relative à un moule de masselotte, (ci- après dénommé "rehausse") ,notamment pour lingotières destinées à la production des lingots d'acier calmé. Elle concerne également un procé- dé et une machine pour exécuter ce moule.
On connaît diverses espéces de rehausses ou moules de masselotte pour lingotières. Dans certains types,'la rehausse est indépendante de la lingotière et est placée dans ou sur celle-ci avant la coulée de l'acier. Dans d'autres types, la rehausse, est formée sur la lingo- tière à l'aide d'une trousse. Les rehausses indépendantes sont établies sous diverses formes, dont la plus ancienne et la plus courante com- porte une hotte en tôle ou en fonte, cette hotte étant garnie de bri- ques ou,tapissée d'une matière réfractaire. Ce type de rehausse est économique et permet un degré d'utilisation élevé du lingot.
Toutefois,, étant généralement d'un poids élevé, il est d'une manipulation incom-
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mode et nécessite une main-d'oeuvre abondante, étant donné qu'il doit être séché et regarni entre coulées successives.
La brique offre une résistance suffisante; toutefois, dans les cas où de la matière non compacte est soumise à un damage, en vue de for- mer une rehausse, il est nécessaire d'employer une hotte en tôle ou en fonte, afin qu'elle absorbe la majeure partie de la pression qye l'acier exerce sur les parois de la rehausse.
Dans les fonderies, il est connu d'exécuter des moules en matiè- ap propriées re contenant des substances qui constituent des liants pour noyaux et qui font prise soit après séchage, soit à la suite du durcissement sous l'effet d'un agent de durcissement approprié. Le corps des mou- les est parfois établi en matières réfractaires que l'on emploie com- me garnissage dans les canaux de coulée, dans lequel cas ce corps est entouré d'une enveloppe en une matière appropriée et est damé, un tel corps n'étant pas lui-même sùffissanent solide pour résister à la près' sion de l'acier sans se rompre.
Ainsi, une rehausse de cette espèce pourrait être établie dans une machine à noyaux et être durcie dans cette machine, conme il est connu en soi, à l'aide d'acide carbonique ; toutefois, ce dernier ré- duirait la résistance mécanique de la rehausse au point que celle-ci n'aurait pas une rigidité mécanique suffisante après séchage. Si l'on veut que la rehausse demeure intacte après avoir été moulée sans dur- cissement à l'acide carbonique, on doit utiliser un sable dur, c'est- à-dire, un sable humide. Dans ce cas, la rehausse finie aura tendance à se fissurer lors de la coulée de l'acier, ce qui la rendrait inuti- lisable.
La présente invention vise à éliminer ces inconvénients et à éta- blir une rehausse ou moule de masselotte assurant un haut coefficient d'utilisation des lingots, cette rehausse étant d'une nature propre et sèche, d'une application facile et rapide, n'étant pas susceptible de produire des tapures dans le lingot et étant d'une exécution peu coûtause. Elle vise en outre à établir une machine pour produire de telles rehausses.
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La rehausse selon l'invention est caractérisee principalement par le fait qu'elle comporte un corps lié chimiquement et consistant prin- cipalement en une patière réfractaire, de préférence le sable, et en un liant constitué par le silicate de sodium et/ou le silicate de potae. sium, la grosseur moyenne des grains de ce sable étant de On4 à 2 mm, de façon à former un corps poreux pouvant être façonné par une métho- de vibratoire, ce corps présentant une extension inférieure qui plon- ge dans le moule.
Le procédé selon l'invention est caractérisé principalement en ce que l'on prépare un mélange constitué pour la majeure partie par une matière réfractaire et par 'du verre soluble et en ce que la rehausse est moulée à partir de cette matière en soumettant cette dernière au vibrage, le volume des parois de la rehausse étant inférieur à 1-1/2 fois le volume délimité par ces parois, ladite rehausse étant munie à son extrémité inférieure d'un appendice plongeant,-la rehausse ainsi formée étant séchée à une température comprise entre 110 C et 550 C-, avantageusement supérieure à 140 C, la matière réfractaire étant cons- tituée par des grains d'un calibre permettant de former la rehausse par vibrage, tout en conférant une structure poreuse à ces parois.
La machine selon la présente invention est caractérisée essentiel.- lement par un gabarit extérieur pour le moulage de la surface exté- rieure de la rehausse ; un gabarit intérieur pour le moulage de la sur- face intérieure de la rehausse ; un gabarit inférieur pour le moulage de la partie inférieure de la rehausse, ces gabarits délimitant con- jointement un espace destiné à constituer un moule pour la rehausse et pouvant être écartés les uns des autres dans le sens vertical; un dis- positif pour déplacer au moins deux de ces gabarits dans un sens verti- cal, en vue de rapprocher et d'écarter ceux-ci, une trémie d'alimenta- tion étant prévue afin de fournir de la matière au moule précité, au moins un des gabarits étant réuni à un vibrateur, afin de recevoir des vibrations de la part de celui-ci;
un dispositif pour déplacer le gaba- rit inférieur dans iuné direction essentielement horizontale; et un dispositif pour trancher l'extrémité supérieure du corps de matière réfractaire.
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Le dispositif pour trancher la rehausse peut être établie avanta- geusement selon les principes du diaphragme d'un appareil photographi- que et comporter un système à piston commande pneumatiquement en vue du tranchage de la rehausse. Ce dispositif sert également à interrom- pre l'arrivée de mélange dans la machine. Au début du cycle suivant, on ouvre le dispositif de tranchage à l'aide du mécanisme qui a servi à sa fermeture, ce dispositif pouvant être placé convenablement entre la trémie d'alimentation et le gabarit extérieur. Le gabarit inférieur se déplace dans un sens essentiellement horizontal, avant et après l'opé- ration de moulage.
Ce dernier gabarit est destiné à déterminer sur la rehausse, par moulage, un appendice orienté vers le bas et appelé à plonger dans la lingotière, la rehausse continuant à reposer sur ce gabarit même après l'achèvement du cycle d'opérations de la machine.
Les gabarits inférieurs peuvent être munis de roues et peuvent: dé- placer sur des rails, des bandes transporteuses des chariots, ou de toute manière appropriée.
Afin d'empêcher que le mélange - qui est très gluant - ne vienne adhérer aux organes de la machine avec lesquels il entre en contact, on recouvre ceux-ci d'une matière appropriée ayant un faible coeffi- cient de frottement, par exemple le tétrafluoréthyléne polymérisé; à titre de variante, on peut prévoir des ajutages convenablement dispo- sés et destinés à projeter de l'eau sur les gabarits intérieur et ex- térieur, lorsque ceux.-ci occupent les positions appropriées.
J'autres caractéristiques de la machine ressortiront de la description létaillée, qui sera donnée, ci-après, d'un mode d'exécution de cette ma- chine. graind
Le calibre des grains réfractaires doit être tel que les plus gros' ne soient pas supérieurs à 5 mm et que la grosseur de grain moyenne soit de 0,4 à 2 mm. En d'autres termes, ces grains devraient pouvoir traverser un tamis à mailles de 5 mm, la majeure partie (plus de 50% ) de ces grains devant être cornprise entre les Unités de 0,4 à 2 mm.
De plus, et de préférence, une proportion de ces grains non supérieure à 5% doit présenter un calibre inférieur à 0,2 mm.
Si le sable était trop fin, la rehausse risquerait de se crevas-
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ser après remplissage avec de l'acier, car dans ce cas sa perméabili- té aux gaz ne serait pas suffisante pour que la vapeur formée avec l'eau de cristallisation du verre soluble employé comme liant (envi- ron 1,8% en poids) puisse se disperser. Si le sable était trop gros, la rehausse serait trop fragile avant son séchage, ce qui en compli- querait inutilement l'exécution; de plus', la matière risquerait de se détacher des parois après séchage et de tomber dans la lingotière lors de l'application de la rehausse sur celle-ci. De plus, il est dif- ficile de tasser du sable à gros grains par vibrage.
La masse du corps en question peut également contenir des matiè- res poreuses et/ou fibreuses, telles que de la sciure de bois,.des fragments d'écorce d'arbres, des copeaux ou des scories, cela dans une proportion allant jusqu'à 40%, de préférence une proportion de 20%, en volume. Si la matière réfractaire employée comporte un grand pourcentage de grains inférieurs à 0,2 mm, on peut y remédier en aug- mentant la proportion de mati.ère poreuse.
La proportion de liant sera de 2% à 15%, de préférence 10% en volume, d'environ 38 à 40 Bé, calculés, d'après le volume de la ma- tière sèche. Dans la rehausse séchée, ceci correspond à une teneur de silicate de sodium et/ou de silicate de potassium de 1,7 à 5,2% en poids, calculés d'après le poids de la matière sèche. La teneur en liant doit être assez élevée pour que toute la matière soit humidifiée au sein d'un mélange intime. Lorsque le mélange contient de la matié- re poreuse, celle-ci sera imprégnée de verre soluble et deviendra pratiquement réfractaire, à moins qu'elle ne le soit de par sa nature, comme c'est le cas pour l'amiante et certaines espèces de scories.
Lorsque la teneur en matière poreuse est élevée, il pourrait être recommandable d'employer une teneur plus élevée en liant,compte tenu du degré de porosité et du pouvoir d'absorption de cette matière. Une' partie de l'eau disparait au cours du séchage, de sorte que, une fois séchée, la rehausse contient un liant constitué.par le silicate de sodium et/ou de potassium ayant trois molécules d'eau, de cristallisa- tion. Le verre soluble contient initialement neuf molécules d'eau, et le séchage a lieu à une température telle que six molécules d'eau se trouvent éliminées. Les trois molécules restantes d'eau de cristalli
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sation ne sont chassées qu'à une température plus élevée, comme celle qui se présente au cours de l'emploi de la rehausse.
Etant donné la perméabilité élevée des parois aux gaz, l'eau de cristallisation est chassée de celles-ci et ne donne pas lieu à une absorption de l'hy- drogène par l'acier.
L'incorporation de matières poreuses offre l'avantage d'abaisser le poids de la rehausse, vu que les matières poreuses possèdent géné- ralement un faible poids spécifique. Il est donc avantageux de choi- sir des matières poreuses ayant un poids spécifique aussi peu élevé que possible, avantageusement inférieur à 1,5 ,mais de préférence inférieur à 1,0.
Le volume de la paroi de la rehausse doit être aussi réduit que possible, afin d'économiser de la matière et de faciliter le transport et la manipulation. Ainsi, le volume de la paroi pourra être inférieur au volume délimité par celle-ci. Les essais ont démontré qu'il suffit que le volume de la paroi représente 46% du volume délimité. D'excel- lents résultats peuvent être assurés avec un volume de paroi qui représente 50% du volume délimité. Dans ce cas, l'épaisseur de la paroi sera de 20 à 22 mm environ à la partie supérieure et de 35 à 40 mm en- viron à la partie inférieure , cela pour un lingot de 12 pouces.
La raison pour laquelle l'épaisseur de la paroi peut être maintenue à cette faible valeur réside dans le fait que la rehausse selon l'inven- tion est très tenace, ce qui se manifeste en particulier aux tempéra- tures élevées qui se présentent lors de la coulée complémentaire dans les lingotières. La rehausse se dilate sans se crevasser.
Avant de placer la rehausse sur la lingotière, on applique sur son extension inférieure une matière de bourrage. Cette dernière ma- tière est appelée à rendre étanche le joint entre la rehausse et la surface intérieure de la lingotière. Une matière de bourrage appropriée cpporte un mélange intime d'un liant non siccatif, tel que la vaseli- ne, la graisse ou l'huile et d'au moins un des constituants ci-après : une matière réfractaire finement divisée, qui possède de préférence des propriétés favorables de conductibilité thermique, par exemple largile ou la boue de meule, et une matière finement divisée qui se
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dilate sous l'effet de la chaleur, l'ardoise en poudre par exemple.
Ce mélange doit présenter une consistance telle qu'il puisse être extrudé en bandes et être appliqué sous cette forme autour de la par- tie de la rehausse qui doit former un joint étanche avec la lingotiè- re. Cette partie de la rehausse aura avantageusement la forme d'un raccord qui plonge dans la lingotière. La bande de bourrage est appli- quée sur la face extérieure du raccord, de façon qu'il n'y ait pas d'intervalle entre celui-ci et la face intérieure de la lingotière.
Les dimensions de la bande sont ainsi déterminées par celles de l'in- tervalle existant initialement entre le moule et le raccord.
En déterminant convenablement les proportions respectives du liant et de la matière finement divisée,on peut donner au mélange une consistance convenable. On a constaté que, lorsque le liant est un liquide, l'huile par exemple, il était avantageux de l'employer dans une proportion de 25 à 50%, tandis que, sil est semi-liquide ou pâteux il sera employé dans une proportion de 15 à 40%.
Une matière ayant de bonnes propriétés de conductibilité therrni- . que peut consister par exemple en argile ou en boue de meule. Le ter- me de "boue de meulage" désigne dans ce cas le déchet obtenu en meu- lant le fer ou l'acier à l'aide d'une meulé- contenant par exemple du carborundum. La boue de meule est ainsi constituée principalement par un mélange plus ou moins intime de fer et de carborundum finement di= visés. Etant donné que la matière de bourrage possède ainsi une conduc- tibilité thermique relativement élevée, elle refroidit l'acier en fu- sion, de sorte que celui-ci se solidifie au niveau du joint.
La matière à coefficient de dilatation thermique élevé peut con- sister par exemple en ardoise pulvérisée, laquelle se dilate jusque six fois son volume initial à une température de 1100 C, ou en une au- tre matière appropriée quelconque qui a le pouvoir de se dilater à la température en question et qui peut être obtenue sous une forme fine- ment divisée.
On a constaté qu'il était particulièrement avantageux d'utiliser les compositions suivantes :
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30 à #5 pour-cent on poids d'argile
40 à 50 pour-cent " " d'ardoise pulvérisée
20 à 25 " " de vaseline.
Pour maintenir la rehausse en contact avec la lingotière, on la munit d'une attache ou bride de serrage. Celle-ci peut être avantageu- sement constituée en un fil d'acier à ressorts d'un diamètre de 5à 10 mm, que l'on enroule autour de la rehausse, vers la mi-hauteur de celle-ci en formant 1-1/2 tours, les extrémités de l'attache étant ap- pelées à agripper des épaulements ou dans des rainures de la lingotié- re, de façon à fixer la rehausse à cette dernière.
Si les parois de la rehausse présentent'l'épaisseur minimum, l'attache sera double, la par- tie qui entoure la rehausse comprenant dans ce cas deux ressorts situés à des hauteurs différentes, à une distance de 5 à 10 mm l'une de l'au- trop et comprenant des parties qui leur sont commaunes et qui servent à assujettir la rehausse.11 est bien entendu que la double attache peut aussi être utilisée sans le cas de parois présentant une épaisseur beaucoup plus grande que celle qui est strictement nécessaire.
La rehausse ressembla à une hotte située au-dessus de la ligotié- re.La partie inférieure de la rehausse s'eboïte dans la partie supé- rieure de la lingotière, de manière à ne pas laisser d'intervalle entre elles. Pour assurer la plus grande solidité, on donne à la partie supé- rieure de la rehausse une section circulaire. La partie qui plongé dans la lingotière présente une section légèrement inférieure à celle de cette dernière, afin qu'elle puisse s'engager aisément dans celle-ci.
L'interstice entre le raccord et la lingotiére peut être rempli avec la matière de bourrage mentionnée plus haut, ce qui empêche la pénétration de l'acier jusqu'au rebord horizontal inférieur de la rehausse.
L'invention est représentée dans les dessins annex6s, où l'on voit un mode d'exécution de la rehausse et d'une machine pour son exé- cution. Dans ces dessins :
La figure 1 est une vue en coupe de la rehausse placée sur une lin gotiére.
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La figure 2 représente la même rehausse, vue de dessus.
La figure 3 est une vue en coupe de la machine pour exécuter la rehausse.
La figure 4 représente un dispositif pour retrancher l'extrémité supérieure de la rehausse, conformément à l'invention.
La figure 5 représente la succession des opérations requises pour exécuter une rehausse.
Les figures 1 et 2 représentent une rehausse 1 placée sur une gotiéée 2. La partie supérieure de la lingotière est sensiblement carrée avec coins arrondis. Sur deux côtés opposés de la lingotière sont prévus des épaulements 3. L'extrémité inférieure de la rehausse est conformée de manière à s'emboîter dans la lingotiére et présente une extension 1+ orientée vers le bas, de façon à plonger dans la lingo- tière.
Entre la surface intérieure de la lingotière et la surface exté- rieure de l'appendice ou raccord 4 se trouve un faible interstice 5.
Ce dernier est rempli d'une substance de bourrage. Les parois de la rehausse convergent vers le haut et son extrémité supérieure affecte , une formée circulaire. Un ressort 6 est enroulé autour de la rehausse, vers la mi-hauteur de celle-ci; il forme 1-1/2 tour sur la rehausse et se prolonge de manière à s'agripper aux épaulements 3.
La figure 3 est une vue en coupe d'une machine pour exécuter les rehausses selon l'invention, la rehausse est formée entre le gabarit extérieur 7, le gabarit intérieur 8 et un gabarit inférieur 9.
Le gabarit extérieur 7 peut être élevé et abaissé, solidairement avec une trémie d'alimentation 10, au moyen d'une barre 11 et d'un
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piston actionné pneumatiquement dans un cylindre 12. La trémie est guidée par des galets 13. Un cône 14 est disposé à l'intérieur de la trémie 10. Un tuyau de décharge 15 est disposé au-dessus de la trémie 10. afin d'introduire la matière dans celle-ci, l'extrémité inférieure de la trémie peut être obturée par un dispositif de .tranchage 16, re- présenté de façon plus détaillée dans la figure 4. La trémie sera avan-
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tageuse-nent enduit de polytétrafluorthy1ène.
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Le gabarit intérieur 8 est supporté par une barre 17 et peut être élevé et abaissé d'une manière analogue, au moyen d'un piston action- né pneumatiquement dans un cylindre 18. Un vibrateur 19 est placé sous le gabarit 8. Le gabarit 8 est muni d'un épaulement sur lequel s'ap- puie le cône 14.
Le gabarit inférieur 9 comporte un cadre fermé d'une barre profi- lée en Z et munie de galets 20 destinés à rouler'sur une voie 21.
La figure 4 représente le dispositif de tranchage 16 qui ressem- ble au diaphragme d'un appareil photographique. Il interrompt le flux de matière venant de la trémie et, à la fin du moulage, sépare la re- hausse d'avec la matière demeurée dans la trémie.
Le dispositif de tranchage comporte un anneau extérieur 22 et un anneau intérieur 23, ce dernier consistant en un certain nombre de seg- ments articulés dans l'anneau 22 en 2. L'opération de tranchage s'ef- fectue à l'aide d'un dispositif pneumatique qui actionne l'anneau 22 par l'entremise d'un bras 26 et d'une bielle 27. Cet anneau est ensui- te 'entratné en rotation, en faisant ainsi tourner les segments et en réduisant le diamètre de l'ouverture, ce qui a pour effet d'interrom-' pre l'écoulement de la matière.
La figure 5 montre la succession des opérations requises pour exé- cuter la rehausse. Un four de séchage est désigné par 28. Les rehausses séchées sont transportées à partir de l'extrémité 29 du four, tout en demeurant sur le gabarit inférieur 9, lequel roule à l'aide des galets 20 sur une vole 21.
L'opération suivante a lieu en 30;-où l'on procède à l'enlèvement de la rehausse et au nettoyage du gabarit inférieur, ce dernier pouvant être muni en outre d'un enduit protecteur de plâtre. L'enlèvement est facilité par le fait que l'on peut ouvrir le gabarit inférieur à l'ai- de d'une poignée 33. Le gabarit inférieur, désormais vide, peut être ensuite transféré en 31, en roulant sous la machine. Après qu'une nou- velle rehausse a été moulée, on transporte le gabarit inférieur dans le four 28, comme indiqué en 32.
Le moulage de la rehausse s'effectue comme suit :
Partant d'un récipient élevé(non représenté), la matière est con-
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duite à traversle tuyau de décharge 15, de manière à remplir la tré- mic 10, laquelle occcupe à ce rroment la position supérieure, conjoin- tement avec le gabarit extérieur 7. Le dispositif de tranchage '16 est fermé et est appliqué contre le cône 14. Simultanément, on centre le gabarit inférieur 9 sur le gabarit intérieur 8, lequel occupe à ce mo- ment sa position inférieure. On élève en'suite le gabarit intérieur 8 et l'on abaisse la trémie 10 et la gabrit extér.ieur 8.
Le gabarit ir, térieur 8 continue à se déplacer jusqu'à ce que son extrémité supérieu- re pénètre dans le cône 14, à la suite de quoi ce dernier repose sur un épaulèrent de ce gabarit. A la fin de sa course descendante, le ga- barit extérieur prend appui sur le gabarit intérieur. La position du gabarit inférieur est déterminée par le fait que celui-ci est guidé par le gabarit intérieur et que ce dernier est à son tour guidé par le cône, lequel est fixé à la trémie et au gabarit extérieur. Le dis- positif de tranchage est désormais ouvert,. et la matière tombe rapi- dément de la trémie dans l'espace délimité par les gabarits intérieur, extérieur et inférieur, après 'quoi on met le.vibrateur en marche.
On laisse fonctionner ce dernier pendant un laps de temps convenable, une fois la cavité de moulage remplie. On ferme ensuite le dispositif de tranchage, puis on élève le gabarit extérieur et l'on abaisse le gaba- rit intérieur, de sorte que la rehausse finie repose désormais sur le gabarit inférieur. Le gabarit et la rehausse sont alors enlevés et dirigés de préférence vers le four. Ce cycle se répète pour la rehaus- se suivante.
On a constaté que l'ensemble du csrlce demande 20 secondes enviton.
Les gabarits inférieursse déplacent le long d'une voie circulaire fer- mée le long de laquelle sont disposés des fours. Un four peut avoir une capacité d'environ 75 rehausses par heure, par exemple, les opéra- tions de la machine étant réglées de manière à correspondre à cette cadence. Dans ce cas, on devra prévoir 25 gabarits inférieurs environ qui devront circuler le long de la voie en circuit fermé,àtravers la machine et les fours.
L'enlevèrent des rehausses du gabarit .inférieur, après le sécha- ge de celles-ci, peut aussi être effectue automatiquement, à l'aide de bras munis d'éléments de prise appropriés qui soulèvent la rehausse
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du gabarit, pour la placer sur un dispositif de transport approprie, de sorte que la machine et les fours peuvent être amenés à fonction- ner de façon etiéremebt automatique, sans surveillance spéciale.
Pour assurer une plus grande capacité, on peut établir la machi- ne de façon qu'elle fonctionne avec plusieurs unités de moulage tra- vaillant simultanément.
Les rehausses doivent être séchées à une température supérieure à l10 C, de préférence supérieure à 140 C et inférieure à 550 C, dans une atmosphère n'ayant pas une teneur élevée en bioxyde de carbone.
'On évitera ainsi le durcissement par l'acide carbonique. L'opération de séchage est effectuée de telle-manière que 6 molécules d'eau de cris- tallisation sont chassées du verre.soluble fromant liant, de sorte qu'il reste 3 molécules. La température de séchage préférée est de 200 C. La teneur tolérable en bioxyde de carbone dans le four est de 1 à 2%, Si la teneur en bioxyde de carbone est trop élevée, il en ré- sulte un durcissement trop poussé par l'acide carbonique, et la re- hausse devient fragile. Au contraire, celle-ci doit être tenace, de façon à pouvoir être manipulée aisément après séchage et doit être suf- fisamment solide pour résister à la pression à laquelle elle est soumi- se.
Après avoir été séchées, les rehausses sont enlevées du gabarit inférieur, comme exposé plus haut. Les gabarits sont ensuite recou- verts d'un revêtement, afin de les empêcher de coller tant qu'ils n'ont pas été enduits de polytétrafluoréthylène. Le plâtre convient à cet effet.
Lors de l'exécution de la rehausse selon l'invention, on a obtenu de bons résultats en procédant de la manière suivante :
Le sable contenu dans le mélange peut se composer des calibres suivants, dans les proportions indiquées :
3 mm environ 1%
2 mm " 6,5%
1 mm " 32%
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o , 1.'3 mm " 1..6 0, 20 mm " 1% Moins de 0,15 mm 0,5%
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Ce mélange a été vibré dans une' machine telle que décrite plus haut et séché à 200 C. La quantité de mélange s'élevait à 6 litres par rehausse et, après séchage, le volume de la rehausse était'de 5 litres et son poids de 6,5kg, Le volume délimité par la paroi de la rehausse était de 10 litres pour une lingotière de 12 pouces. Après séchage, la rehausse était ferme, dure et poreuse.
Pour essayer la perméabilité de la rehausse, on a refoulé dans celle-ci 66,5 litres d'air par minute et par dm2 Avec une épaisseur de paroi de 20 mm, la pression d'air était de 5 mm d'eau. Avec une épaisseur de paroi portée à 35 mm, toutes autres conditions étant égales, la pression était de 12 mm d'eau, tandis que, pour une épaisseur de paroi de 60 mm elle était de 22 mm d'eau.
REVENDICATIONS.
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1. Rehausse pour lingotières, en vue de produire des lingots d'acier calmé, caractérisée en ce quelle comporte un corps dont la co- hésion est assurée par un liant chimique et qui se compose principale- ment d'une matière réfractaire, de préférence du sable, et d'un sili- cate de potassium, à titre de liant, la grosseur de grain moyenne du sable étant de 0,4 à 2 mm, le tout de manière à constituer un corps poreux pouvant être façonné par un procédé vibratoire, ce corps étant pourvu d'unhappendice plongeant, appelé à pénétrer dans la lingotière.
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The present invention relates to a flyweight mold (hereinafter referred to as "enhancer"), in particular for ingots intended for the production of calmed steel ingots. It also relates to a method and a machine for making this mold.
Various species of risers or weight molds for ingot molds are known. In some types, the riser is independent of the mold and is placed in or on it before the steel is poured. In other types, the riser is formed on the mold using a kit. Independent extensions come in various forms, the oldest and most common of which comprises a sheet metal or cast iron hood, this hood being lined with bricks or lined with a refractory material. This type of enhancement is economical and allows a high degree of use of the ingot.
However, being generally heavy in weight, it is improper to handle.
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mode and requires an abundant labor, since it must be dried and relined between successive castings.
The brick offers sufficient strength; however, in cases where loose material is subjected to tamping, in order to form a lift, it is necessary to employ a sheet metal or cast iron hood, so that it absorbs most of the soil. pressure exerted by the steel on the walls of the extension.
In foundries, it is known to produce molds of suitable material containing substances which constitute binders for cores and which set either after drying or following hardening under the effect of a solidifying agent. appropriate hardening. The body of the molds is sometimes made of refractory materials which are used as lining in the runners, in which case this body is surrounded by a casing of a suitable material and is tamped, such a body no being not itself strong enough to withstand the pressure of steel without breaking.
Thus, an enhancement of this kind could be established in a core machine and be hardened in this machine, as is known per se, with the aid of carbonic acid; however, the latter would reduce the mechanical strength of the extension to the point that it would not have sufficient mechanical rigidity after drying. If the underlay is to remain intact after being cast without carbonic acid hardening, a hard sand, ie, wet sand, must be used. In this case, the finished extension will tend to crack during the casting of the steel, which would make it useless.
The present invention aims to eliminate these drawbacks and to establish a riser or feeder mold ensuring a high coefficient of use of the ingots, this riser being of a clean and dry nature, easy and quick to apply. being unlikely to produce pits in the ingot and being inexpensive to perform. It further aims to establish a machine for producing such extensions.
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The extension according to the invention is characterized mainly by the fact that it comprises a body chemically bonded and consisting mainly of a refractory base, preferably sand, and of a binder consisting of sodium silicate and / or silicate. of potae. sium, the average grain size of this sand being from On4 to 2 mm, so as to form a porous body which can be shaped by a vibratory method, this body having a lower extension which plunges into the mold.
The method according to the invention is characterized mainly in that a mixture is prepared consisting for the most part of a refractory material and of water glass and in that the extension is molded from this material by subjecting the latter vibration, the volume of the walls of the extension being less than 1-1 / 2 times the volume delimited by these walls, said extension being provided at its lower end with a plunging appendage, the extension thus formed being dried at a temperature between 110 ° C. and 550 ° C., advantageously greater than 140 ° C., the refractory material being constituted by grains of a size making it possible to form the extension by vibration, while giving a porous structure to these walls.
The machine according to the present invention is essentially characterized by an external jig for molding the external surface of the extension; an interior jig for molding the interior surface of the riser; a lower template for molding the lower part of the extension, these templates jointly delimiting a space intended to constitute a mold for the extension and being able to be separated from one another in the vertical direction; a device for moving at least two of these jigs in a vertical direction, with a view to bringing them closer together and apart, a feed hopper being provided in order to supply material to the aforementioned mold, at least one of the jigs being joined to a vibrator, in order to receive vibrations from the latter;
a device for moving the lower jig in a substantially horizontal direction; and a device for severing the upper end of the body of refractory material.
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The device for cutting the riser can advantageously be set up according to the diaphragm principles of a camera and include a pneumatically controlled piston system for cutting the riser. This device also serves to stop the flow of mixture into the machine. At the start of the next cycle, the slicing device is opened using the mechanism which was used to close it, this device being able to be placed suitably between the feed hopper and the external jig. The lower jig moves in an essentially horizontal direction, before and after the molding operation.
This last jig is intended to determine on the riser, by molding, an appendage oriented downwards and called to plunge into the mold, the riser continuing to rest on this jig even after the completion of the machine's operating cycle.
The lower jigs can be fitted with wheels and can: move on rails, conveyor belts, carts, or in any suitable manner.
In order to prevent the mixture - which is very sticky - from sticking to the parts of the machine with which it comes into contact, these are covered with a suitable material having a low coefficient of friction, for example polymerized tetrafluoroethylene; as a variant, suitably arranged nozzles may be provided for projecting water onto the inner and outer jigs, when these occupy the appropriate positions.
I other characteristics of the machine will emerge from the detailed description which will be given below of an embodiment of this machine. graind
The size of the refractory grains should be such that the largest are not more than 5 mm and the average grain size is 0.4 to 2 mm. In other words, these grains should be able to pass through a 5mm mesh sieve, the major part (more than 50%) of these grains having to be packed between units of 0.4 to 2mm.
In addition, and preferably, a proportion of these grains not greater than 5% should have a size of less than 0.2 mm.
If the sand were too fine, the extension could burst.
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after filling with steel, because in this case its permeability to gases would not be sufficient for the vapor formed with the water of crystallization of the soluble glass used as binder (approximately 1.8% by weight ) can disperse. If the sand were too coarse, the extension would be too fragile before drying, which would unnecessarily complicate its execution; more ', the material would risk coming off the walls after drying and falling into the mold during the application of the enhancement thereon. In addition, it is difficult to compact coarse-grained sand by vibration.
The body mass in question may also contain porous and / or fibrous materials, such as sawdust, fragments of tree bark, shavings or slag, in an amount up to 40%, preferably 20%, by volume. If the refractory material employed contains a large percentage of grains smaller than 0.2 mm, this can be remedied by increasing the proportion of porous material.
The amount of binder will be 2% to 15%, preferably 10% by volume, about 38 to 40 Bé, calculated from the volume of the dry matter. In the dried enhancement, this corresponds to a content of sodium silicate and / or potassium silicate of 1.7 to 5.2% by weight, calculated from the weight of the dry matter. The binder content should be high enough so that all the material is moistened in an intimate mixture. When the mixture contains porous material, this will be impregnated with water glass and will become practically refractory, unless it is inherently so, as is the case with asbestos and certain species. slag.
When the content of porous material is high, it might be advisable to use a higher content of binder, taking into account the degree of porosity and the absorbency of this material. Some of the water is lost during drying, so that when dried the enhancer contains a binder consisting of sodium and / or potassium silicate having three water molecules, of crystallization. Water glass initially contains nine water molecules, and drying takes place at a temperature such that six water molecules are removed. The three remaining molecules of crystal water
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are only expelled at a higher temperature, such as that which occurs during use of the riser.
Due to the high permeability of the walls to gases, the water of crystallization is driven out of them and does not give rise to absorption of hydrogen by the steel.
The incorporation of porous materials offers the advantage of lowering the weight of the riser, since porous materials generally have a low specific weight. It is therefore advantageous to choose porous materials having a specific weight as low as possible, preferably less than 1.5, but preferably less than 1.0.
The volume of the wall of the extension should be as small as possible, in order to save material and to facilitate transport and handling. Thus, the volume of the wall may be less than the volume delimited by the latter. Tests have shown that it is sufficient for the volume of the wall to represent 46% of the delimited volume. Excellent results can be achieved with a wall volume which represents 50% of the delimited volume. In this case the wall thickness will be about 20 to 22 mm at the top and about 35 to 40 mm at the bottom, for a 12 inch ingot.
The reason why the wall thickness can be kept at this low value lies in the fact that the extension according to the invention is very tenacious, which is manifested in particular at the high temperatures which occur during heating. additional casting in the molds. The extension expands without cracking.
Before placing the extension on the mold, a stuffing material is applied to its lower extension. This latter material is called upon to seal the seal between the extension and the interior surface of the mold. A suitable stuffing material provides an intimate mixture of a non-drying binder, such as petroleum jelly, grease or oil and at least one of the following components: a finely divided refractory material, which has good properties. preferably favorable thermal conductivity properties, for example clay or grinding wheel slurry, and a finely divided material which
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expands under the effect of heat, slate powder for example.
This mixture must have a consistency such that it can be extruded in strips and be applied in this form around the part of the riser which must form a tight seal with the ingot mold. This part of the extension will advantageously take the form of a connector which plunges into the mold. The packing tape is applied to the outside face of the fitting, so that there is no gap between the latter and the inside face of the mold.
The dimensions of the strip are thus determined by those of the gap initially existing between the mold and the fitting.
By properly determining the respective proportions of the binder and the finely divided material, the mixture can be given a suitable consistency. It has been found that, when the binder is a liquid, oil for example, it was advantageous to use it in a proportion of 25 to 50%, while, if it is semi-liquid or pasty, it will be used in a proportion from 15 to 40%.
A material having good thermal conductivity properties. that may consist, for example, of clay or millstone mud. The term “grinding slurry” in this case designates the waste obtained by grinding iron or steel using a grinder containing, for example, carborundum. The grindstone mud is thus constituted mainly by a more or less intimate mixture of finely divided iron and carborundum. Since the packing material thus has a relatively high thermal conductivity, it cools the molten steel so that it solidifies at the joint.
The material with a high coefficient of thermal expansion may consist, for example, of pulverized slate, which expands to six times its original volume at a temperature of 1100 C, or any other suitable material which has the power to expand. at the temperature in question and which can be obtained in a finely divided form.
It has been found that it is particularly advantageous to use the following compositions:
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30 to # 5 percent by weight of clay
40 to 50 percent "" pulverized slate
20 to 25 "" of petroleum jelly.
To keep the extension in contact with the mold, it is fitted with a clip or clamp. This can advantageously be made of a spring steel wire with a diameter of 5 to 10 mm, which is wound around the extension, towards the middle of the latter, forming 1-1 / 2 turns, the ends of the fastener being called to grip shoulders or in grooves of the ingot, so as to fix the extension to the latter.
If the walls of the extension have the minimum thickness, the clip will be double, the part which surrounds the extension comprising in this case two springs located at different heights, at a distance of 5 to 10 mm one addition and comprising parts which are common to them and which serve to secure the extension. It is understood that the double fastener can also be used without the case of walls having a thickness much greater than that which is strictly necessary.
The riser resembled a hood located above the string. The lower part of the riser fits into the upper part of the mold, so as not to leave a gap between them. To ensure the greatest strength, the upper part of the extension is given a circular section. The part which immersed in the mold has a section slightly smaller than that of the latter, so that it can easily engage therein.
The gap between the fitting and the ingot may be filled with the aforementioned packing material, which prevents the penetration of the steel to the lower horizontal edge of the riser.
The invention is shown in the accompanying drawings, which shows an embodiment of the extension and of a machine for its execution. In these drawings:
Figure 1 is a sectional view of the extension placed on a linen gotière.
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FIG. 2 represents the same extension, seen from above.
Figure 3 is a sectional view of the machine for performing the extension.
FIG. 4 represents a device for cutting off the upper end of the extension, in accordance with the invention.
FIG. 5 represents the succession of operations required to carry out an extension.
Figures 1 and 2 show an extension 1 placed on a gotiéée 2. The upper part of the mold is substantially square with rounded corners. Shoulders 3 are provided on two opposite sides of the mold. The lower end of the extension is shaped so as to fit into the mold and has an extension 1+ oriented downwards, so as to immerse in the ingot. third.
Between the inner surface of the mold and the outer surface of the appendage or fitting 4 there is a small gap 5.
The latter is filled with a stuffing substance. The walls of the riser converge upwards and its upper end affects a circular shape. A spring 6 is wound around the extension, towards the middle of the latter; it forms 1-1 / 2 turns on the extension and extends so as to grip the shoulders 3.
Figure 3 is a sectional view of a machine for performing the extensions according to the invention, the extension is formed between the outer jig 7, the inner jig 8 and a lower jig 9.
The external template 7 can be raised and lowered, integrally with a feed hopper 10, by means of a bar 11 and a
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pneumatically actuated piston in a cylinder 12. The hopper is guided by rollers 13. A cone 14 is disposed inside the hopper 10. A discharge pipe 15 is disposed above the hopper 10. in order to introduce material therein, the lower end of the hopper can be closed off by a trenching device 16, shown in more detail in Figure 4. The hopper will be moved forward.
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tagger coated with polytetrafluorthy1ene.
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The inner jig 8 is supported by a bar 17 and can be raised and lowered in a similar fashion by means of a piston pneumatically actuated in a cylinder 18. A vibrator 19 is placed under the jig 8. The jig 8 is provided with a shoulder on which the cone 14 rests.
The lower jig 9 comprises a closed frame with a Z-profiled bar and provided with rollers 20 intended to roll on a track 21.
Figure 4 shows the slicer 16 which resembles the diaphragm of a camera. It interrupts the flow of material coming from the hopper and, at the end of the molding, separates the rebound from the material remaining in the hopper.
The slicing device comprises an outer ring 22 and an inner ring 23, the latter consisting of a number of segments articulated in the ring 22 at 2. The slicing operation is carried out with the aid of a pneumatic device which actuates the ring 22 by means of an arm 26 and a connecting rod 27. This ring is then rotated, thus rotating the segments and reducing the diameter of the ring. 'opening, which has the effect of interrupting the flow of matter.
FIG. 5 shows the succession of operations required to carry out the extension. A drying oven is designated by 28. The dried extensions are transported from the end 29 of the oven, while remaining on the lower jig 9, which rolls using the rollers 20 on a fly 21.
The following operation takes place at 30; -where one proceeds to the removal of the extension and the cleaning of the lower jig, the latter possibly being additionally provided with a protective plaster coating. Removal is facilitated by the fact that the lower jig can be opened with the aid of a handle 33. The lower jig, now empty, can then be transferred to 31, rolling under the machine. After a new riser has been cast, the lower jig is transported into oven 28, as shown at 32.
The extension is molded as follows:
Starting from a raised vessel (not shown), the material is con-
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picks through the discharge pipe 15, so as to fill the hopper 10, which occupies the upper position together with the outer jig 7. The slicing device 16 is closed and is pressed against the cone 14. At the same time, the lower jig 9 is centered on the internal jig 8, which at this time occupies its lower position. The inner template 8 is then raised and the hopper 10 and the outer template 8 are lowered.
The inner jig 8 continues to move until its upper end enters the cone 14, whereupon the latter rests on a shoulder of this jig. At the end of its downward stroke, the outer template rests on the inner template. The position of the lower jig is determined by the fact that the latter is guided by the inner jig and the latter in turn is guided by the cone, which is attached to the hopper and the outer jig. The slicing device is now open. and the material falls rapidly from the hopper into the space delimited by the inner, outer and bottom templates, after which the vibrator is started.
The latter is left to operate for a suitable period of time, once the mold cavity has been filled. The slicing device is then closed, the outer jig is raised and the inner jig lowered, so that the finished riser now rests on the lower jig. The template and the extension are then removed and preferably directed towards the oven. This cycle repeats for the next boost.
It has been found that the entire csrlce takes about 20 seconds.
The lower jigs move along a closed circular path along which ovens are arranged. A furnace may have a capacity of about 75 boosts per hour, for example, with machine operations set to match that rate. In this case, approximately 25 lower gauges should be provided which should circulate along the track in a closed circuit, through the machine and the ovens.
After drying them out of the extensions of the lower jig, it can also be done automatically, using arms fitted with suitable gripping elements which lift the extension.
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of the jig, to place it on a suitable transport device, so that the machine and the ovens can be made to operate in an etiéremebt way, without special supervision.
To ensure greater capacity, the machine can be set up to operate with several molding units working simultaneously.
The supers should be dried at a temperature above 110 ° C, preferably above 140 ° C and below 550 ° C, in an atmosphere not having a high carbon dioxide content.
'Carbonic acid hardening will thus be avoided. The drying operation is carried out in such a way that 6 molecules of water of crystallization are expelled from the glass. Soluble binder, so that 3 molecules remain. The preferred drying temperature is 200 C. The tolerable carbon dioxide content in the oven is 1 to 2%. If the carbon dioxide content is too high, the result is too much hardening by the oven. carbonic acid, and the rise becomes fragile. On the contrary, it must be tough, so that it can be easily handled after drying and must be strong enough to withstand the pressure to which it is subjected.
After being dried, the extensions are removed from the lower jig, as discussed above. The templates are then covered with a coating to prevent them from sticking until they have been coated with polytetrafluoroethylene. Plaster is suitable for this purpose.
When performing the extension according to the invention, good results have been obtained by proceeding as follows:
The sand contained in the mixture can be composed of the following sizes, in the proportions indicated:
3 mm about 1%
2 mm "6.5%
1 mm "32%
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o, 1.'3 mm "1..6 0, 20 mm" 1% Less than 0.15 mm 0.5%
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This mixture was vibrated in a machine as described above and dried at 200 C. The amount of mixture was 6 liters per booster and, after drying, the volume of the booster was 5 liters and its weight. of 6.5 kg. The volume delimited by the wall of the extension was 10 liters for a 12-inch mold. After drying, the underlay was firm, hard and porous.
To test the permeability of the riser, 66.5 liters of air per minute and per dm2 were forced into it. With a wall thickness of 20 mm, the air pressure was 5 mm of water. With a wall thickness increased to 35 mm, all other conditions being equal, the pressure was 12 mm of water, while for a wall thickness of 60 mm it was 22 mm of water.
CLAIMS.
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1. Extension for ingot molds, for producing ingots of calmed steel, characterized in that it comprises a body the cohesion of which is ensured by a chemical binder and which consists mainly of a refractory material, preferably sand, and a potassium silicate as a binder, the average grain size of the sand being 0.4 to 2 mm, the whole so as to constitute a porous body which can be shaped by a vibratory process , this body being provided with a plunging appendage, called to enter the mold.