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"Revêtement pour des moules de coulée et méthode pour sa fabrication"
La présente invention se reapporte à des revête- ments pour des moules de coulât destinés au coulage de l'acier ou d'autres métaux et en particulier à de masselotte* POUR des moules à lingot.. ce revêtement ou cette masselotte présen- tant un haut pouvoir isolant/ thermique et formant une couche isolante relativement mince entre le métal coulé et un élément de support externe.
Dans les moules à lingots, le revêtement est souvent disposé dans la partie supérieure du moule et sou- tenu par les parois de celui-ci, cas dans lequel le revêtement est de préférence composé de plaques séparées. Une masselotte peut également être placée au sommet du moule à lingots et sout@@ue par un manchon d'appui séparé; dans ce cas, le revête.
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ment affecte d'une manière appropriée la forme d'une hotte unitaire se rétrécissant d'une manière ascendante. De même, d'autres applications de l'invention pour des buts de coulée sont possibles, L'invention est relative également aune méthode de fabrication du revêtement.
L'invention concerne en particulier des revête- ments ou des masselottes contenant une matière réfractaire,, finement granulée, mélangée à une fraction peu importante de matière organique, de préférence fibreuse, à un liant, ordi- nairement un adhésif, et autant que possible à une matière réfractaire fibreuse,
Le but général des revêtements utilisés dans les moules de coulée consiste à retarder le refroidissement du métal coulé. En particulier dans les coulages de lingots, il importe de retarder le refroidissement de la partie supérieure de la pièce coulée en vue de limiter les ségrégations et les formations de retassures se produisant aussi près que possible de la surface supérieure du lingot, Dans ce but, une masse- lotte doit posséder de bonnes propriétés d'isolement thermique et de préférence une fable capacité thermique également.
Elle doit en outre présenter une résistance mécanique suffisante en vue d'éviter des ruptures ou des cassures lors de l'emma- gasinage et de la manipulation, La résistance doit être une résistance thermique, de façon que la masselotte ne se brise pas ou ne brûle pas lentement sans flamme et que des parties de celle-ci ne se mélange pas avec la métal coulé. Il importe également que la masselotte présente une composition qui pro- voque autant que possible une faible formation interne de gaz dans cette masselotte.
Grâce à la présente invention, une amélioration est apportée aux revêtements connus précédemment, utilisés dans les techniques mentionnées ci-avant, et un revêtement conforme à l'invention présente les grandeurs suivantes de composition, en % en poids, calculé sur la substance sèche :
3 à 30 % d'une
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matière organique, thermiquement isolante, de préférence fibreu- se, telle que de la pâte à papier, 1 à 20 % d'un liant, de préférence de la colle en tant qu'adhésif organique, jusqu'à 10 % de matière réfractaire fibreuse, tel que de l'asbeste, jusqu'à 40 à 93 % d'une matière finement granulée, au moins en substance réfractaire, présentant une densité en vrac à l'état sec non compact supérieure à 0,5 kg/litre, tels que l'olivine, le silice, les silicates, l'oxyde de magnésium, des scories et autres, et 2 à 60 % d'une matière finement granulée, au moins en substance réfractaire, dont les grains sont poreux et ther.
miquement isolants et qui possède une densité en vrac à l'état sec non compact inférieure à 0,5 kg/litre, telle que de la terre d'infusoires, de la vermiculite et autres,
En vue d'obtenir l'effet désiré, il importe que la composition présente les pourcentages mentionnés ci-dessus.
L'invention sa rapporte en particulier à l'effet de la matière réfractaire poreuse qui, ainsi qu'on l'a constaté, exerce une influence remarquable sur le faible pouvoir de conductibilité thermique désiré et la faible capacité thermique.
Il doit être noté que la densité en vrac de la matière réfractaire finement granulée, aussi bien que la frac- tion plus lourde que plus légère de celle-ci, est définie eu égard à la propriété de la matière avant la fabrication du revêtement et avant qu'elle ait été mélangée à toute autre matière. Pour définir cette densité, il est supposé que la matière est mesurée dans l'état qui est obtenu lorsqu'elle est versée librement dans un récipient sans aucun bourrage, la ma- tière étant sèche.
Afin que la quantité de matière combustible orga. nique reste en général similaire pour les différents revête. ments présentant des relations différentes entre la matière réfractaire lourde et légère, le poids relatif de la matière combustible doit être plus grand dans les compositions où la quantité de matière réfractaire plus légère est plus grande par rapport à la quantité de matière réfractaire plus lourde,
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Ceci signifie que les pourcentages de matière organique sont proches de leurs limites supérieures, si la quantité de matière réfractaire poreuse est relativement grande.
Comme mentionné ci-dessus, la matière réfractaire poreuse légère doit avoir une densité en vrac n'exécant pas 0,53 kg/itre pour une matière sèche non compacte. Ordinaire. ment, la densité envrac doit être inférieure à 0,3 kg/litre et souvent plus petite que 0,2 kg/litre. Appropriée à ce but est la terre d'infusoires, telle que la terre à diatomées ou le kieselguhr, se composant de petits grains poreux et présen. tant une densité en vrac inférieure à 0,2 kg/litre. D'autres matières réfractairessimilaires, thermiquement isolantes, présentant des grains poreux, sont la vermiculite, certaines matières et scories poreuses possédant une porosité obtenue ar. tificiellement, telles que les pierres légères de silice, les pierres légères,de zirconium et autres.
La quantité de matière poreuse réfractaire doit se situer dans les limites de 2 à 60 %. La quantité doit de préférence, eu égard au prix habi- tuellement et relativement élevé de cette matière, être main- tenue dans la partie inférieure de ce pourcentage, c'est-à-dire 2 à 20 7. et de préférence 3 à 15 %.
. Comme matière réfractaire lourde, finement granu- lée, on peut utiliser l'olivine, la silice et les silicates, l'oxyde de magnésium, les cendres légères, des scories, les poussières de broyeur à boulets et d'autres matières présentant une densité en vrac supérieure à 0,6 kg/litre, en général su. périeure à 0,8 kg/litre et souvent au-dessus de 1 kg/litre.
Certaines matières, tells que les scories de hauts fourneaux ne sont pas entièrement réfractaires dans le domaine réel de température, mais présentent une résistance thermique suffisan. te pour le but présent. Comme exemple de poussières broyeur à boulets, on peut mentionner les poussières de broyeur à boulets obtenues lors de la fabrication de l'aluminium. La matière lourde est en général non poreuse ou n'a en substance aucune porosité, La quantité de cette matière doit être de l'ordre
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de 40 à 93 z Un ordre approprié est de 60 à 90 %, de prêté rence 70 à 90 7.
Par la définition "réfractaire", on se référe à des matières présentant un point de fusion suffisamment élevé que pour obtenir un revêtement ou une masse lotte sous une forme rigide et qui sont à même de donner satisfaction en ce qui concerne leur fonction au cours du coulage. En général, les matières mentionnées ci-dessus ont un point de fusion supérieur aux températures réelles,mais, dans certains cas, un point de fusion quelque peu inférieur peut être admis pour au moins l'un des constituants réfractaires finement granulés, en par- ticulier si le temps du codage est court..
Comme expliqué ci-avant, l'invention implique/de deux types de matières réfractaires finement granulée, l'une de celles-ci présentant une densité en vrac relativement élevée et des grains non poreux ou ne possèdent qu'une faible porosité et l'autre matière présentant une densité en vrac relativement basse et des grains poreux. La différence de poids spécifique entre les deux types de matières peut être petite ou absolument nulle, la porosité des grains déterminant la densité en vrac plus petite dans la matière plus légère.
Les grains de la matière plus lourde ne présentent pas une proptité d'isolement thermique aussi bonne que les grains poreux de la matière plus légère, mais, d'autre part, les grains de la matière plus lourde ont une plus grande résistance mécanique. Ainsi, les deux fractions de matières réfractaires finement granulées coopérent pour donner à la masselotte un bon isolement thermi- que et une bonne résistance mécanique.
La composition doit enoutre contenir une quantité appropriée de matière organique thermiquement isolante, présen- tant habituellement une texture fibreuse. Les matières fibreu- ses appropriées sont le papier, la pâte à papier, des déchets de papier finement broyés et autres,
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De même, de la sciure finement divisée et des matières non fibreuses, comme par exemple du liège, peuvent être utilisées.
La quantité de ces matières doit être de l'ordre de 3 à 30 %, en général de 4 à 15 % et de préférence de 4 à 12 %,
En vue de maintenir ensemble les constituante du revêtement, un liant est ajouté, habituellement un adhésif, tel qu'une colle à base de réoine naturelle ou synthétique, qui peut être du type durcissable. Si la colle est durcissable, le dur- cissement peut être réalisé en liaison avec le séchage de la masselotte, La quantité de liant doit être de l'ordre de 1 à 20 % en général de 2 à 10 % et de préférence de 2 à 6 % cal- culé sur la substance sèche do la collet
Il est souvent approprié d'utiliser une certaine quantité de matière réfractaire fibreuse, thermiquement isolan- te, tels que de l'asbeste, de la laine de roche ou autres, en vue d'augmenter la cohésion et la résistance mécanique du re- vêtement.
Ce constituant peut être utilisé dans un ordre de grandeur atteignant 10 % en général jusqu'à 5 % et de préfé- rence être de l'ordre de 0,5 à 4 %.
Une masselotte conforme à l'invention peut par exemple présenter la composition suivante : 3 à 15% de matière poreuse réfractaire finement granulée, 72 à 67 % de matière réfractaire lourde finement granulée, 4 à 10 % de matière fi- breuso organique, 2 à 8 % de colle et jusqu'à 5 % de matière fibreuse.
D'autres exemples d'un revêtement conforme à l'in- vention sont les suivants : I. 10 % de terre à diatomées, 8% de papier broyé, 5% de colle, 2 % d'asbeste et 75 % d'oli- vine ; II. 15 % de terre à diatomées, 9 % de papier broyé, 4 % de colle, 1% d'asbeste et 71 % d'olivine; III. 5% de terre & diatomées, 7 % de papier broyé, 3% de colle, 1,5 % d'asbeste et 83,5% d'olivine; IV. 50 % de terre à diatomées, 5 % de colle 10 de pâte à papier, 3 d'asbeste et 32 % d'olivine.
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Lors de la fabrication du revêtement, les consti- tuants sont parfaitement mélangea l'un à l'autre et conçus à la forme désirée. La mise en forme est réalisée d'une manière appropriée en mélangeant les constituants à un fluide, adéqua- tement de l'eau, pour former une boue qui est filtrée sur un moule filtrant présentant la forme du revêtement à fabriquer.
Le filtrage doit avoir lieu de préférence sous pression ou sous succion. La boue se dépose ensuite sur le filtre et lorsque le dépôt a atteint l'épaisseur désirée, le gâteau formé par le dépôt est retiré du filtre et séché. Il est possible également de presser les constituants en un gâteau sans utiliser le pro. cédé de filtration, mais jusqu'à présent la formation d'une boue et la filtration ont été considérées comme étant plus commode...
Pour des buts spéciaux, on peut conférer à la composition une propriété améliorée consistant à retarder le refroidissement du métal par l'addition d'une composition se développant à chaud, reposant ainsi non seulement sur la proprié* té d'isolement thermique du revêtement, mais transformant celle-ci également en une source de chaleur.
Dans ce but, une composition exothermique peut être ajoutée à la composition d'isolement thermique mentionnée ci-dessus, La composition exothermique peut par exemple comprendre une matière aisément oxydante, tel que l'aluminium, un agent oxydant, tel que l'oxyde de manganèse ou le fer, et d'une manière possible éga- lement une substance d'ignition, comme par exemple un fluorure, Cette composition exothermique doit être ajoutée de préférence en quantités plutôt petites, par exemple 10 % en % en poids de la composition thermiquement isolante.
Les propriétés d'isolement thermique du revête- ment conforme à la présente invention présentent, en combinai- son avec d'autres propriétés appropriées, en particulier une haute résistance mécanique, permettant ainsi d'utiliser de très minces plaques dans les masselottes pour les moules à lingots.
L'épaisseur peut être de l'ordre de 6 à 30 mm, habituellement
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8 à 20 mm, cette épaisseur dépendant: de la dimention du lingot.
@ L'isolement thermique élevé obtenu par la,présente invention est caractérisé par le fait qu'un revêtement présentant la mince épaisseur mentionna ci-dessus, peut reposer contre les faces d'un moule à lingots ou d'un manchon en fonte disposé au sommet d'un moule à lingots et peut être supporté extérieu- rement par un bon conducteur de chaleur comme de la fonte et assurer encae un isolement thermique suffisant pour la masse- lotte.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Coating for casting molds and method for its manufacture"
The present invention relates to coatings for casting molds intended for the casting of steel or other metals and in particular to feeders * FOR ingot molds. This coating or this feeder having a high insulating / thermal power and forming a relatively thin insulating layer between the cast metal and an external support member.
In ingot molds the coating is often disposed in the upper part of the mold and supported by the walls thereof, in which case the coating is preferably composed of separate plates. A weight can also be placed on top of the ingot mold and supported by a separate backing sleeve; in this case, the coat.
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This appropriately affects the shape of a unitary hood tapering upward. Likewise, other applications of the invention for casting purposes are possible. The invention also relates to a method of manufacturing the coating.
The invention relates in particular to coatings or weights containing a finely granulated refractory material mixed with a small fraction of organic material, preferably fibrous, with a binder, usually an adhesive, and as far as possible. to a fibrous refractory material,
The general purpose of coatings used in casting molds is to retard the cooling of the cast metal. Particularly in the casting of ingots, it is important to delay the cooling of the upper part of the casting in order to limit the segregation and the formation of shrinkage occurring as close as possible to the upper surface of the ingot. To this end, a monkfish should have good thermal insulation properties and preferably also low thermal capacity.
It must also have sufficient mechanical strength to prevent breakage or breakage during storage and handling, The strength must be thermal resistance, so that the weight does not break or does not break. not burn slowly without a flame and that parts of it will not mix with the cast metal. It is also important that the weight has a composition which causes as much as possible a low internal formation of gas in this weight.
Thanks to the present invention, an improvement is made to the previously known coatings, used in the techniques mentioned above, and a coating in accordance with the invention has the following sizes of composition, in% by weight, calculated on the dry substance:
3 to 30% of a
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organic material, thermally insulating, preferably fibrous, such as pulp, 1 to 20% binder, preferably glue as organic adhesive, up to 10% fibrous refractory material , such as asbestos, up to 40-93% of a finely granulated material, at least of refractory substance, having a non-compacted dry bulk density greater than 0.5 kg / liter, such as as olivine, silica, silicates, magnesium oxide, slag and the like, and 2 to 60% of a finely granulated material, at least of refractory substance, the grains of which are porous and ther.
mically insulating and which has a non-compacted dry bulk density of less than 0.5 kg / liter, such as diatomaceous earth, vermiculite and the like,
In order to obtain the desired effect, it is important that the composition has the percentages mentioned above.
The invention relates in particular to the effect of the porous refractory material which, as has been observed, exerts a remarkable influence on the desired low thermal conductivity power and the low thermal capacity.
It should be noted that the bulk density of the finely granulated refractory material, as well as the heavier than the lighter fraction thereof, is defined with regard to the property of the material before the manufacture of the coating and before. that it has been mixed with any other material. In order to define this density, it is assumed that the material is measured in the state which is obtained when it is poured freely into a container without any jamming, the material being dry.
So that the quantity of combustible material orga. nique remains generally similar for the different coatings. As having different relationships between heavy and light refractory material, the relative weight of combustible material should be greater in compositions where the amount of lighter refractory is greater relative to the amount of heavier refractory,
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This means that the percentages of organic matter are near their upper limits, if the amount of porous refractory material is relatively large.
As mentioned above, the light porous refractory material should have a bulk density of no more than 0.53 kg / liter for non-compacted dry material. Ordinary. The bulk density should be less than 0.3 kg / liter and often less than 0.2 kg / liter. Suitable for this purpose is diatomaceous earth, such as diatomaceous earth or kieselguhr, consisting of small porous and present grains. both a bulk density of less than 0.2 kg / liter. Other similar heat-insulating refractories having porous grains are vermiculite, certain porous materials and slags having a porosity obtained by ar. tificially, such as light silica stones, light stones, zirconium and the like.
The amount of refractory porous material should be within the range of 2 to 60%. The quantity should preferably, in view of the usually relatively high price of this material, be kept in the lower part of this percentage, i.e. 2 to 20% and preferably 3 to 15%. %.
. As the heavy, finely granulated refractory material, olivine, silica and silicates, magnesium oxide, light ash, slag, ball mill dust and other materials with specific gravity can be used. in bulk greater than 0.6 kg / liter, in general su. less than 0.8 kg / liter and often above 1 kg / liter.
Some materials, such as blast furnace slag, are not fully refractory in the actual temperature range, but exhibit sufficient thermal resistance. te for the present purpose. As an example of ball mill dust, there may be mentioned the ball mill dust obtained in the manufacture of aluminum. Heavy material is generally non-porous or has substantially no porosity.The quantity of this material should be in the order of
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40-93 z A suitable order is 60-90%, loan 70-90 7.
By the definition "refractory", we refer to materials having a sufficiently high melting point to obtain a coating or a monkfish mass in a rigid form and which are able to give satisfaction as regards their function during heating. casting. In general, the above-mentioned materials have a higher melting point than actual temperatures, but in some cases a somewhat lower melting point may be allowed for at least one of the finely granulated refractory components, in particular. especially if the coding time is short.
As explained above, the invention involves / of two types of finely granulated refractory materials, one of which exhibits relatively high bulk density and non-porous grains or has only low porosity and the other material having a relatively low bulk density and porous grains. The difference in specific gravity between the two types of materials can be small or absolutely zero, with the porosity of the grains determining the smaller bulk density in the lighter material.
The grains of the heavier material do not exhibit as good thermal insulation property as the porous grains of the lighter material, but, on the other hand, the grains of the heavier material have greater mechanical strength. Thus, the two fractions of finely granulated refractory materials cooperate to give the flyweight good thermal insulation and good mechanical strength.
The composition should further contain an appropriate amount of thermally insulating organic material, usually having a fibrous texture. Suitable fibrous materials are paper, pulp, finely shredded waste paper and the like,
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Likewise, finely divided sawdust and non-fibrous materials, such as, for example, cork, can be used.
The amount of these materials should be of the order of 3 to 30%, generally 4 to 15% and preferably 4 to 12%,
In order to hold together the constituents of the coating, a binder is added, usually an adhesive, such as a glue based on natural or synthetic resin, which may be of the curable type. If the glue is curable, the hardening can be carried out in conjunction with the drying of the feeder. The amount of binder should be of the order of 1 to 20%, in general 2 to 10% and preferably 2 to 6% calculated on the dry substance of the neck
It is often appropriate to use a certain amount of fibrous, thermally insulating refractory material, such as asbestos, rock wool or the like, in order to increase the cohesion and mechanical strength of the coating. .
This component can be used in an order of magnitude up to 10% in general up to 5% and preferably in the order of 0.5 to 4%.
A weight in accordance with the invention may for example have the following composition: 3 to 15% of finely granulated porous refractory material, 72 to 67% of finely granulated heavy refractory material, 4 to 10% of organic fibrous material, 2 to 8% glue and up to 5% fibrous material.
Other examples of a coating in accordance with the invention are: I. 10% diatomaceous earth, 8% ground paper, 5% glue, 2% asbestos and 75% oli - vine; II. 15% diatomaceous earth, 9% crushed paper, 4% glue, 1% asbestos and 71% olivine; III. 5% earth & diatomaceous earth, 7% ground paper, 3% glue, 1.5% asbestos and 83.5% olivine; IV. 50% diatomaceous earth, 5% glue 10 pulp, 3 asbestos and 32% olivine.
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In the manufacture of the coating, the components are perfectly mixed together and designed into the desired shape. Shaping is suitably accomplished by mixing the constituents with a fluid, suitably water, to form a slurry which is filtered through a filter mold in the shape of the coating to be manufactured.
Filtering should preferably take place under pressure or suction. The sludge is then deposited on the filter and when the deposit has reached the desired thickness, the cake formed by the deposit is removed from the filter and dried. It is also possible to press the constituents into a cake without using the pro. filtration yielded, but so far sludge formation and filtration have been considered to be more convenient ...
For special purposes, the composition can be imparted with an improved property of retarding the cooling of the metal by the addition of a hot developing composition, thus relying not only on the thermal insulating property of the coating, but transforming it also into a source of heat.
For this purpose, an exothermic composition can be added to the thermal insulation composition mentioned above. The exothermic composition can for example comprise an easily oxidizing material, such as aluminum, an oxidizing agent, such as sodium oxide. manganese or iron, and possibly also an ignition substance, such as for example a fluoride. This exothermic composition should preferably be added in rather small amounts, for example 10% by weight% of the composition thermally insulating.
The thermal insulating properties of the coating according to the present invention exhibit, in combination with other suitable properties, in particular a high mechanical strength, thus allowing the use of very thin plates in the weights for the molds. ingots.
The thickness can be in the range of 6-30mm, usually
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8 to 20 mm, this thickness depending on: the dimension of the ingot.
@ The high thermal insulation obtained by the present invention is characterized by the fact that a coating having the thin thickness mentioned above can rest against the faces of an ingot mold or of a cast iron sleeve arranged in the top of an ingot mold and can be supported externally by a good conductor of heat such as cast iron and thus provide sufficient thermal insulation for the mass.
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