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"Procédé pour améliorer la qualité des lingot coulés en lingctière, lingotière et dispositif perfectionnée en vu* de l'applioation de ce procédé*
La présente invention se rapporte à la cou- lée des métaux ferreux en lingotière et a pour but de fournir des moyens permettant d'améliorer la qua- lité des lingots.
Il est connu de retarder la solidification de la tête du lingot peur combler le creux oentral de retrait, netamment dans la coulée des aciers plus ou moins calmés, rar des réactions exothermiques ou donnant une turbulence se produisant dans un ravale- ment calorifuge et/ou ex. thermique venant plus ou moins au contact du métal coulé.
Mais, les procédés et nombreux dispositifs proposés jusqu'à ce jour peur obtenir ce résultat présentent des inconvénients résultant notamment du contact plus tu moins direct entre ledit revêtement et le métal en fusien, ce qui ecoasienne des ségré- gâtions eu des inclusions au sein du métalprécisé- ment du fait des réactions se produisant dans le revêtement ou des entrainements par abrasiten de papa. tioules du revêtement.
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En outre, il est difficile,. sinon Impossible dans les procédés et dispositifs connus, de doser l'effet exothermique et de le produire au moment
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tppcrtun.
La présente inventifn permet d'éviter toutes les difficultés déjà rencontrées et ce, très simple- ment.
Elle a pour objet un procédé pour améliorer
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la qualité des lingots couide en lingttière, ledit précédé étant remarquable notamment en ce qu'il con-
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siste à appliquer avant la coulée, sur au tnclns une partie de la surface externe de la portion supérieu- re de 1. paroi de la lingotière, une couche d'un pro-
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duit thenaogène susceptible de drnner naissance à une réaction extthermiquop elle-même déclenchée par is chaleur à entourer extérieurement ce produit par un écran calcrifuge et à effectuer la coulée.
L'invention a également pour objets :
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une lingotîére perfectionnée en vue de lap. plication du procédé ci-dessus, cette lingotière étant remarquable notamment en ce que des portions au moins de la partie supérieure de sa paroi laté-
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rale sont minces et cette lingotière onmplrte des moyens permettant d'adapter extérieurement, contre ces partions, un produit thormegène recouvert ex- térieurement d'un écran calorifuge! et un dispositif pour l'appl1oat1cn du pro- cédé oi-dessul, ce dispositif étant constitué par la lingotière précitée avec ses garnissages externes thermbgêne et calorifuge,
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D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre,
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple ;
la Fig, 1 est une coupe verticale longitudi- nale partielle d'une lingotière perfectionnée suivant l'invention et partiellement équipée de ses garnis- sages thermogène et calorifuge;
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la Fig, 2 en est une demi-vue en coupe hrri.. zontale et une demi-vue en plan suivant la ligne
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2-2 de la Fig, bzz la Fig, 3 est une coupe verticale partielle d'une variante, la coupe étant faite au droit de l'une des oreilles de manutention,
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la Fig, 4 est une coupe -,rt10&1, longitudinal* suivant la ligne 4-4 de la Pige 5 d'une autre linge* tiers perfectionnée suivant l'inventiia, et équipée de ses garnissages, la Fig. 5 est une vue an plan clrrelpondant.. la Fig, 6 est une coupe verticale partielle d'une deuxième variante;
et la Fig, 7 est une coupe horizontale suivant
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la ligne 7-7 de la Fig* 6.
On se référera d'abord aux Fig. 1 et 2 dans lesquelles l'invention est représentée en tant qu'&p*-
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pliquée à une ling.t1e Ti1 de section carrée à coin* arrondis et dont les faces internes 1 de la paroi latérale 2 ont été représentées parallèles, bien q'.1'én fait elles puissent aussi être convergentes tau divergentes vers le bas, le jet de coulée pouvant aussi bien pénétrer par le haut ( coulée en chute)
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que par le bas ( coulée en source) de la lingotière, Celle-ci peut soit être ouverte à sa partie infé- rieure et reposer sur une base 3, soit être borgne,
En bref, la lingstièrer peut donc être de tous les types courants d'aciérie, sauf en ce qui con- cerne sa partie supérieure qui comporte,
dans sa surface externe 4 et sur une hauteur h, des cavités eu niches 5 au droit desquelles la parti 2 est for- tement amincie, son épaisseur 1 étant réduite au tiers, ou même davantage, de l'épaisseur normale.
Cette lingotière L1 peut être en fente (hé- matite ou autre), en acier ou tout autre alliage approprié, compte tenu des échanges thermiques en- visagés . Eventuellement, elle peut être en fonte hématite à bon coefficient de conductibilité de sa base jusqu'au voisinage des cavités 5 puis en acier jusqu'à sa tranche supérieure,
Les cavités 5 comportent de préférence des congés dans tous leurs angles pour des facilités de coulée de la lingotière et pour en réduire notable- ment la fragilité.
Au-dessus de deux des cavités, la lingotière comporte des oreilles usuelles 6 de manutention (Ou tous autres moyens équivalents de manutention, par exemple des tourillons).
Dans chaque cavité ou niche 5 sont disposés ; une couche A d'un produit thermogène à réac. tion exothermique qui est au contact du fond 5 de la cavité ot, par conséquent, de la partie amincie de la paroi de la lingotière; et un écran calorifuge B qui est maintenu en
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place par une cale 7 fumant coin.
La couche thermegène A peut être constituée soit par un aggloméré thermogène, soit par un matériau pulvérelont, granuleux ou pâteux, logé dans un sachet à minoc parei, de l'ordre du dixième de millimètre, par exemple en papier, en matière plastique ou autre matériau simi- laire combustible aux températures en jeu,
Le matériau thermogène ou à réaction exother. mique est tel que cette réaction est déclenchée par un apport initial de chaleur.
On peut utiliser l'une quelconque des nom- breuses compositions utilisées comme poudre exother- mique de couverture dans la coulée des métaux fer- reux en lingotière; mais le fait que la charge thermogène A ne vient pas au contact direct du mé- tal en fusion permet d'utiliser des matières qui pourraient lui être préjudiciables dans le cas con- traire.
On peut, par exemple, utiliser : soit des matières carbonées, telles que char- bon de bois, charbon minéral, coke, sans oraindre la reoarburation du bain de métal en fusion)) soit des matières dégageant de l'oxygène à basse température, telles que le nitrate de srdium ou de potassium, les dégagements éventuels d'azote dans le cas de l'invention ne pouvant pas venir au contact du métal coulé soit de sciure ou des copeaux de bois, sans craindre ni la reoarburation ni les dégagements de ses constituants, oxygène, hydrogène, ni même l'effet des matières contenant de l'eau de cons- titution ou de cristallisation ou une humidité hygre-
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tl 1. r:U':
'.
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citrique
Le champ d'utilisation des matériaux est doue
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très étendu et l'on peut c')!np08or dos poudres, des granuide, don ar>rdgate MU taô#e doP liquides dont la combuction eu 1' oxydation etambrec à très basse tem- pérature, do l'ordre de 30000 par exemple, et dont la duro de l'effet exothermique peut être prolongé aussi longtemps quo n6cossa1re.
Des <.'<mp<aiti<na pulvdrulentoa, granulées tu fibreuses, contenues en sachet, peuvent être les suivantes on poids !
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Sciure tu copeaux de btia 0 â 10% Charbon, de boils en poudre...................... 50 à '0
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<tb> eke <SEP> on <SEP> granulé <SEP> .,..., <SEP> ..,..................,.,.,..,..., <SEP> 40%
<tb>
Aluminium en grenaille ou en
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ferr #-alliage pulvérisé .,..,.,...".........." 5 à 10 Bioxyde de manganèse tu oxydant similaire, nitrate de potassium
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tu 1.1f% sodium, etc 5 à 10'% Dans le cas d'agglomérés, ceux-ci peuvent être obtenue à partir des ootopcsitians oï-dessus et on les agglomérant par exemple à l'aide d'argiles contenant plus ou moins de matières oollotdèlee, dos silicates do sodium, des ciments, des goudrons, des brai., etc..
dans des proportions faciles à déterminer pour ab tenir une résistance suffisante tant peur les manu- tentions que peur l'emmagasinage et l'utilisation
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dans les lingotiéres,
Quant aux écrans calorifuges B, chacun d' eux peut être en un matériau réfraotaire mauvais oonduo- tour de la chaleur et résistant à l'effet exothermique
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do la couche exothermique A qui est à son contact et qui peut développer deo températures da l'ocre de 1*200 à l 7OO O> uhoioioo suivant la nature du métal ferreux ooul4, les briques réfractaires pe- reuses utilisées courammorit en aciérîoo les aSI1.- mérês do déchets oollulooïquoso la ociuro ot les oopoaux do bois,
le li tu produits oiallairon imprégnés d'un ignifugeant tol qu'un silicate 80 sodium pouvont coiavoyarb La mise on couvre du procédé ont 1& .1vlnio' ,Avant la coullo.t ën garnit les diverses cam vitde 5 de la lingotière Il avec log o#ucheo tbor- aogènes A et les écrans calorifuges B que Iton 1#m.. bilise avec les oalea 7 Auè'4m'tdt après tu à un 1N1- tant quelconque ultérieur, or. out prtcddor à le cou. lée par le haut (chute) sa par 10 bas (Souroo).
On arrête la oouléo au niveau K N (Pisé 1) et> do préférences, l'on étale sur la surfaoo du bain l'uno des Ïnnembrabloo compositittis caloritUgOO et/la thermigèno C dont l'effet retassant est rendu abso-
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lument parfait par le processus dos échanges do cha- leur suivant l'invention qui s'effectue comme suit* Dès le début de la coulée, la paroi la de
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la lingotièro raqoit do la chaleur ot cet quo celle-
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ci ait lieu en chute par le haut eu on source par
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Io ban, Dans le cas do la coulée, on chute, Io jet projette, dès qu'il 'aborbo la trancha supérieure do la lïngotibroe des radiations calorifiques, Quelques secondes plus tard, dès son impact sur le fond 3 do la 1i(ot1àro, à la chaleur de ray#nnetaen,t
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s'ajoute colla transmise par conductibilité et cd, à travers la base ( fond)
3 et la partie de la paroi
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do la lingotiero située au-dessous do la portion 04 so trouvont les éléments thermiques A ot calorifugos B,
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tans lo cas do la coulée en source, un a les mômes courants de calories par rayonnement ot ôt>ndUO- tlblllté du métal coulé vers los éléments G131 non A; cependant, le rsy ônnoaont ost de plus courte dures car il cosse dès quo le ohampinx do ettlde on source ost recouvert par l bain de métal oduldë Dans tous los cas lorsque le métal coulé
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arrive au niveau do la tranche inférieure don 0$ chou thermogènes A, la chaleur rogue par la parti de la lingotibro stintonè1fiè par suite do la din.. nution do son épaisseur) ce qui amorce les réaotitas exothermiques des oharges A par leurs parties iïtié- riouros.
Dès que la flux do chaleur à travers la pa- 1".,1 amincie, on provonanco des charges thermegbtios A, est supérieur au flux do chaleur on provenance du bain M de métal en fusicn, c'est le réchauffement do la tôto du lingot dont la solidification a déjà
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commencé à s'offectuer on partant du bas du lingct et à sa périphérie qui se produit automatiquement et co, au moment opportun et jusqu'à ce que le ou les oroux do retrait soient parfaitement comblés.
Finalement, on obtient un lingot dont la sur- face supérieure do solidification est représentée
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par la ligne m D. Q..9.- .
Naturellement, les narnlssagoa thormog bnon A doivent avoir une hauteur suffisante pour dépasser vers lo haut et lao bas les niveaux N-N do fin do oLu-
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ldo et 1;,.Nl dû fin de rotaaacaont.
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L'avantage présenté par les cavité. ou nichée
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.5 réside dans Io fait que les oreille 6 (Pis. 0)
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do manutention do la lincrt1èro pouvant Otre aitu'o, au-dessus do nos cavités, vers la tranoho supérieure do la lingotièro Zl, co qui facilite Io démoulage du lingot à l'ido dos atrippours usuels, La Fig. 3 est la ocupo vortioalo dtunc varian- to suivant laquelle, ptur chaque nicho 5a située au droit d'une troillo 6 do manutention, loo dld.
monts A et B remontent dans un rodont e do la lingt- tibro L2*
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L'avantage présenté par cette variante ré-
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aide dans Io fpit quo la nioho 5 a se rapproche do la tranche supérieure de la lingotièro, co qui 1. mînuo la partie morte do la lingotièro, ofoot-à. dire colle que l'élémont thormngfeno A no peut et- toîndro, Dans cotte valante @8na@ dans 10 prêtait? exemple, on faisant} vqrïoiî 1( épaisseur des caloop µsa peut couler dos lingrts de différottoo hauteur* Dans l'exemple représenté aux Fia, 4 Ot 5j la lingotièro est ooapoëite et elle est àrtôé*o par la cn#binaia<a d'une base d'un tubo internô S constituant la lingotiëro proprement dite dont la parti, rolat1- vemènt mincop no oompbitô aubuto ontaillo tU oavltio et qui ropooo sur la base 3 avec interposit1A dtut joint 9;
ot d'une enveloppe externe 10 eopemant égale*,
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ment sur la base 3,
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Lo tube 8 qui constitue la lingotïèro propre- mont dite, peut avantageusement être en aoîôrp Il ost pourvu, à za partie supÓr1ouro, do troua 11 destinas à rocovoir uno barre -transversale 12 pormottant d'on- ragxr ledit tuba dons eu-do Io sortir do Ilonvoloppo
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10.
Cotto enveloppe, à paroi plus épaisse, reposa par sa tranche inférieure sur la base 3, Sa face in- torno suit la face externe du tube 8 à un jou près ¯µ,
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ndocesairo aux différences do dilatation aux tempéra. turcs en jeu. L'onvoloppo 10 comporte, dans sa portion supérieure, une feuillure 5 hommtdtiquo de la surface externe de la lingotièra proprement dite 8.
Un couver- cle 13 est 3 sur la tranche supérieure 14. do l'en- volcppc 10*,, \ :cran calcrifugo B est au contact do t " '.±.. la faec interne de la feuillure; la couche thor K'jr- .c A .cpnso sur un J$Înt 14 ontrottiaant la lin. eot4kro propraroont dito 8 ot l'enveloppe 10 ot etd- tond en hauteur suivant collo du lingot z oâulor# 100 élèmonte À ot U pouvant 8teo on l'un quelconque dom matériaux ot compositions précités, A titre d'exemplir la matière thormoe-éno do la couoho A cet oaïltcnuo on 15 sous forma pulvérulonto, granalouee ou pâtouao dans un sachet 16 en matière platquo ,'U autre produit
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combustible
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lori parois do la lingotière proprement dïtb 8 et do s'on cnveltppc 10 ont lours face parallèles mais Iles pourraient ttra oonvergontos tu d1vbrgehtos vers Io haut sans que rien sait changé dans le compor- tomont du dispositif,
mais .e modo d'emploi pourrait
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varier
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a) convergence do le lingot1èro vepa 10 haut..
On Pilet le Joint 9 sur 1& baie 3 ( On pourrait a* ail- leurs 1P 8uppFltt;oï< et l'4tanahi114 do la trar.oho lfddfliodrè du tube $ d r ptt dirootomeat .r là base 3 pouvait suffira), puis lodit tuba 8 Aprb4 avoir garni l'enveloppe 10 de Itélémont B sur tout le pourtour de sa feuillure 5 garniture qui pout résister à plusieurs oouléod, on flosoonfi cotto enveloppe 10 pour ooiffor la lingotièrs proprement dito 8, on pose le joint 14, on loe le ou les sachets oxfthor"' miquos A dans la cavité restée libre entre B ot le
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tube 8 ot en peso lao couvercle 13.
On peut alors couler le lingot soit par le hautsuivant J1, soit par le bas suivant J2,le métal débouchant du canal 17 do coulée on source représe té on traits mixtes,
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b) convergence do la lingotifero vors le bas,- On pose d'abord 1'enveloppe 10 sur la base 3, la
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joint 14, puis la lingotière proprement dito 8, les élémonts B ( si oc n'ost un garnissage existant) et
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les saobete exothermiques A (élément thormcgèno)4
Par sa forme régulière, la lingotière propre- ment dite 8 pout être on acier et l'onvoloppo 10 on fonte.
Le jou a permet : à la lingotièro 8 on acier do ao dilater dans son enveloppe 10 on fonte dont le ooeffioiont do di- latation thermique est plus faiblo quo oolui do l'a- cior ; do réduire les portos do chaleur par convoction à travers ledit jour lo démoulage du lingot coulé par oxomplo jus-
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qu'on N-N et rotasse suivait jl 1 ¯% âpres sa '"11-
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dificstiln lorsque lo métal olulé, maintenu liquide suivant l'invont1.n a comblé les creux do rotrait.
On nottra que dans 1 exemple dus Pis, 4 ot 5# par suite de la bonne conductibilité du tube d'ao1Gr; le courant do calories ( rayonnement et oonduotibili té) s'effectue avec une intensité notable du bain do
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métal vers les éléments thormcgënoop puis do ces d monta vers la portion supérieure du lingot en cours do figomont,
Enfin, dans l'exemple dos Fig. 6 ot 7, la lin- gotièro L3 tou jours composite comporte uno lingotière proprement dito tubulaire 8a plus épaisse et qui pout
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6tre on fonto out de préférence, on aoior.
Elle peut être manipulée par une barre 12 logée dans les trous 11. L'enveloppe 10a en fonte est de hauteur réduite jolie
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est 0'app r.téo par une cuvette 18 à laquelle elle est fixée par dos boulons 19 à serrage rapide par un é- crou 20 muni d'une manette 21, cotte cuvette reposant
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sur la baso 3 par l'intermédiaire d f étangns 22.
Après avoir placé la cuvette 18 sur ces étan- gans 22, n- descend l'enveloppe 10a munie dos bout. lons 19 et do leurs éorous 20 à manette 21 dans los logements dos boulons 19 ouverts en forme d'oncochos
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23o On sorro les écroux ot en ltgo los éléments A ost B trs aisément* Commo darne 1 'exemple dos Fig. 4 et 5, on pout démouler lo linptt on soulevant l'onsomblo par les tr'oilloa 6 de 1' enveloppe loua, la lingotièro propr#- mont dito 30' dtant rendue solidaire do l'onvolôppê 10a par la barre transversale 12 passant par los trous 11.
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Les avantages dos quatre exemples décrits sont évidents; on pout citer : pseo facile dos éléments A et b; @ nettoyage aisé dos résidus dos réactions exothermiques} ras do solution de continuité dans le rotas. sèment, le matériau thormogène entourant intégrale- ment la portion supérieure du tube 8 ou 8a; enfin, dans le demie? exemple, possibilité do faire varier aisément la hauteur des lingot par un réglage de la hauteur des étançens 22:
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et dé- orits, qui n'unt été choisis qu'à titre d'oxemples, C'est ainsi que les sachets tu éléments à produits thermogènes et les écrans calorifuges pour raient être logés dans une feuillupo ménagée dans tout ou partie de la surface interne de la pertion supérieure de la lingtoière et débouchant sur sa tranche supérieure, un couvercle annulaire, des crochetsoù autres moyens do retenue desdits écrans et éléments dans ladite fouillure.
Evontuollemont, la réaotion thermogène pourrait ôtre déclenchée ou facilitée par un apport do cha- leur autre que celui da au métal culié, par exemple par une étincelle électrique, par la chaleur de so- lution. de produits chimiques appropriés tels que, nitrates, chromâtes, etc.. d'ailleurs dans une fai- ble proportion en poids des produits à l'état soo de Il*:, l'ordre de un à cinq pour cent de l'élément exother- mique (thermogène), la quantité de solvant nécessaire très facile à déterminer étant .comptée en plus, ou
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tout autre aryen d'allumage.
L'invontion est, bien entendu, applicable quelle que soit la section horizontale de la lingetière (carrée, roctangle, hoxagone ou autre polygone, oir- oulaire, etc...)