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La prdsente invention est relative à des moules et des noyaux utilisés pour couler des articles en métal, y compris les métaux ferreux et non ferreux et leurs alliages,
Il a été constaté que le coke fluide qui contient moins de 7% en poids de soufre constitue une matière remarqua- ble pour la coulée de métuux et peut être utilisé pour rempla- cer le subie;, partiellement ou entièrement, dans les moules et noyaux. Le coke fluide à faible teneur en soufre constitue, en lui-même ou en mélange avec du sable, conformément à la présente invention, une matière excellente pour former des mou- les verts, séchés et cuits, des noyaux verts et cuita, des revêtements de moule, des moules et noyaux en coquille, etc.
Le coke fluide constitue une matière idéale pour la coulée des métaux, parce qu'il est carboné, parce qu'il existe en grandes quantités et purce qu'il présente naturellement un calibre par. ticulaire semblable à celui du sable.
Des résultats supérieurs sont obtenus en utilisant du coke fluide comme matière pour la coulée de métaux, en ce sens que les articles coulés ont des dimensions plus exactes et une surface plus lisse, tandis qu'ils exigent des durées de refroi- dissement moindres. A couse du fuit que 1a dilatation thermique du coke fluide est notablement inférieure à celle des sables de fonderie habituels, les pièces çoulées peuvent présenter des trous d'évent dont les dimensions sont sensiblement réduites, ces trous d'évent pouvant même être éliminés. Ainsi, une plus grunde quantité de pièces coulées peuvent être obtenues à par- tir d'une musse fondue et la quantité de métal qui doit être
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renvoyée dans lu coupelle pour être refondue est sensiblement réduite.
Un autre avantage du coke fluide réside dans le fait qu'il n'est pus "mouillé par le fer fondu, étant donné qu' il est de nature carbonée. Ceci permet d'obtenir une surface mé- tallique plus lisse et tend à empêcher la pénétration du métal et lu formation de veines. La présente invention concerne éga lement des moules ou noyaux de fonderie constitués de coke fluide uyunt une teneur en soufre inférieure à 7% en poids.
Le procédé de cokéfaction d'huiles du type hydrocar- bure en phase fluide a été recensent introduit dans les opéra- ; tions de raffinage du pétrole. Dans ce procédé de cokéfaction, une huile, qui est habituellement une huile résiduelle lourde, de fuible valeur, est transformée pur pyrolyse en hydrocurbu- res relativement légers et en coke, par contact avec des parti- cules solides finement divisées maintenues à une température comprise entre 454 à 816 C ou davantage. Les particules solides qui contiennent de 1a chaleur sont, de préférence, maintenues sous forme d'une couche fluidisée dans une zone de cokéfaction, mois le procédé peut aussi être exécuté dans une conduite de transfert.
Le coke obtenu par la pyrolyse se dépose sur les particules solides fluidisées, couche par couche, et devient une partie de celles-ci. Bien qu'une certaine quantité du coke produit par le craqueage puisse être consommée pur combustion pour fournir de lu chaleur au procédé de cokéfaction, une quantité substantielle de coke est enlevée comme sous-produit.
Les particules solides contenunt de la chaleur qui sont norma- lement utilisées sont des particules de coke produites par le procédé, de façon que le coke obtenu comme sous-produit pré- sente une composition uniforme. Le coke fluide obtenu présente une teneur élevée en curbone avec une teneur en cendres et en soufre qui est caractéristique de l'huile de départ.
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Le calibre des particules solides porteuses de chaleur utilisées duns le procédé de cokéfaction est compris entre 0,03 -et 1 mm, le calibre moyen des purticules étant normalement com- pris entre 0,35 et 0,21 mm. Le coke obtenu comme sous-produit u sensiblement lu même granulométrie. Il se caractérise pur une forme sphérique ou ovoïde, une structure laminaire, une densité élevée et une dureté élevée, tondis qu'il diffère sen- siblement des cokes obtenus pur !a pyrolyse d'huiles et de so- lides hydrocarb onacés pur d'autres procédés. L'expression '(coke fluide" désigne le produit solide obtenu pur le procédé de coké- faction en phase fluide, c'est-à-dire le coke formé comme sous- produit ou le coke fluide "brut", ainsi que les formes truitées du coke fluide brut décrites plus loin.
Le pré-traitement préféré du coke fluide consiste à le calciner et/ou à le désulfurer, pour diminuer sa teneur en matières-volatiles et en soufre et pour augmenter su densité.
Le produit obtenu pur ce pré-truitement est qualifié, dans lu suite du présent mémoire, de ;-coke fluide calciné" Bien que le truitement de désulfurution du coke fluide brut donne normalement lieu à une calcination ducoke, cecin'est pas nécessaire- ment toujours vrai et l'expression "coke fluide calciné uti- lisée dans le présent mémoire englobe le coke fluide qui n'a été que désulfuré.
Lu calcination du coke fluide brut pour augmenter prin- cipulement su densité et diminuer sa teneur en matière vola- tiles peut se fuire par n'importe quelle méthode classique. En général, la calcination du coke fluide implique seulement le chauffage du coke à des températures relativement élevées, par exemple à une température de 982 C ou davantage, pendant une durée uppropriée.
Ceci se fuit, de préférence, sous forme de
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phuse distincte du procédé de cokéfaction, encore que cette calcination puisse faire partie intégrante de ce procédé, au- quel cas on peut, pur exemple, segmenter le brûleur utilisé pour chauffer le coke fluide, de manière à former une zone spé- ciale à hauts température, dont le coke formé comme sous-produit peut être évacué.
La calcination peut se ±pire pendant que le coke fluide se présente sous forme d'une couche fixe, d'une couche mobile ou d'une couche fluidisée, Un procédé préféré de calcinution consiste à.chauffer rapidement le coke fluide brut jusqu'à environ 1315-1538 C par contact direct avec des gaz de ..;' Carneau à température élevée ou avec des produits de combustion à température élevée, puis 4 séparer rapidement le coke chauffé des gaz. Le et-.ce ainsi chauffé est alors maintenu sous forme d'une couche gravitante duns une chambre d'imprégnation garnie de matière réfractaire, pendant environ 1 heure, pour achever la calcination.
Dans ce mode opératoire préféré, les composés sulfurés vol tils relativement non dilués pur des gaz de Car- neau peuvent être récupérés de la zone de calcination.
Les spécialistes comprendront que le coke fluide brut peut être calciné par usage répété dans le procédé de coulée, le terme calcination" englobant ce mode particulier de calci- nation. Ainsi, une petite quantité, pur exemple 5% , de coke fluide brut peut être ajoutée, de manière continue, au réser- voir de matières utilisée/pour former des moules et/ou des noyaux dans une fonderie et cette quantité peut atteindre un degré approprié de calcination par usage répété.
Lu désulfuration du coke fluide brut ou du coke fluide qui a été calciné peut se faire àe diverses manières. Un procédé préféré consiste à oxyder le coke, en le fluidisant avec un gaz contenant de l'oxygène à une température comprise entre 315 - 816 C, pendant une durée suffisante, pour consommer plus de 3%
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'en poids du coke fluide. Un procédé préféré de désulfuration comprend ce traitement d'oxydation suivi d'une hydrogénation , à l'aide d'un gaz contenant de l'hydrogène libre à des tempé- ratures supérieures à 593 C Dans certains cas, le coke fluide peut être désulfuré, sons traitement préliminaire, pbr contact avec un gaz désulfurant, tel que l'hydrogène, 1'am- moniac, l'anhydride sulfureux, etc.
Lorsqu'on utilise de l'hy- drogène, on préfère maintenir lu température à une valeur su- périeure à 593 C; lorsqu'on utilise de l'anhydride sulfureux, la température est, de préférence, maintenue à une valeur su- périeure à 982 C Par ailleurs, dos pressions d'environ 2,45 à
7 kg/cm2 ou davantage sont utilisubles au cours de la désul- furution.
Au lieu d'être truité par un gaz désulfurant, le coke peut être désulfuré simplement pur un truitement thermique à haute température. Ainsi, à des températures d'environ 1315 -
1538 C les composés sulfurés contenus duns le coke peuvent être séparés et chassés. A la température lu moins élevée, plusieurs heures de traitement thermique peuvent être nécessai- res pour éliminer le soufre.
Duns certaines applications, il peut être souhaitable en plus (le la calcination du coke, de traiter encore celui-ci préalablement à l'aide d'un solvant ou de l'imprégner d'une ma- tière appropriée, telle que du verre soluble ou du graphite fi- nement divisé, pour diminuer sa porosité.
Le tableau 1 est donné pour illustrer le changement qui se produit dans les propriétés du coke, lors des divers traitements de coke fluide brut. Les exemples donnés pour cha que type de coke sont basés sur du coke fluide brut ayant un calibre moyen des purticules d'environ 235 microns, obtenu pur
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EMI6.1
cokéfaction en phuse fluide d'un résidu dtHawkins, eaytxat une -. densité,'d;
. 4,3 A.P.I., une teneur eecurbone de Conradson de 26% on,rpoids, un point d'ébullition initial de 472"C (rapporté à la pression atmosphérique) et un point d'ébullition de 10% de 543 C La cokéfaction s'est effectuée à une température d'environ 537 C L'exemple se rapportant au coke fluide calciné est base sur le traitement d'un coke fluide brut, sous forme d'une
EMI6.2
j; uche fluide gruvittinte, dons une. chambre de cJicinution ver- '/icale allongée, à une tempéroture d'environ 1149C pendant une durée tallant jusqu'à environ 15 heures.
L'exemple relatif au coke fluide désulfuré est basé sur le traitement de coke fluide brut sous òrne d'une couche
EMI6.3
.. mobile gravitante, dans une tour de culcinition verticale chnufféo ;¯.É, extérieurement et garnie intérieurement do briques en carbure 'do silicium. Le cokc y étô chauffé à une température atteignant environ 1315 G ependant une durée d'environ 24 heures, en pré- sence d'une petite'quantité d'azote servant de gaz de stripage.
Tableau 1 Exemples
EMI6.4
<tb> coke <SEP> coke <SEP> coke <SEP> fluide
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fluide <SEP> fluide <SEP> de <SEP> sulfuré <SEP>
<tb>
EMI6.5
--¯..¯-,.¯-..¯¯....¯..¯-1>r-'Jj.¯- calciné calibre;, IF.F,S.Io. 52 68 75 .
Densité vraie, gj cC 1, .g 1,95 . 1, 86, Densitq.''uppnrente,g/cm3 1,152 1,152 1,152
EMI6.6
<tb> Humidité: <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,5 <SEP> néant <SEP> néant
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soufre, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 6,7 <SEP> 5,9 <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cendre, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,6 <SEP> 0,8 <SEP> 0,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 88,3 <SEP> 93,1 <SEP> 97,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrogène, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 1,8 <SEP> néant <SEP> néant
<tb>
EMI6.7
/1 ifiatière volatile, % en pds.
5,6 0,2 néant
EMI6.8
<tb> Perméabilité <SEP> de <SEP> buse <SEP> 25/45 <SEP> 25/45 <SEP> 25/45
<tb>
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EMI7.1
De manière gén'érale, la culcinotlpn du coke fluide qui a normalement une teneur en soufre de 1 à 2% en poids, réduit
EMI7.2
su teneur en matière volatile à une teneur inférieure à 1% en poids et sa teneur en soufre de 5 à 20%, undis qu'elle aug-
EMI7.3
-" mente su densité vér,jtrbljusquà une VU1{!U1 supérieure à 1,7 g/ / ' ,CC".,LO j lu teneur en;sou]Fre à une teneur !;.: '¯ iÀéé4éùÀà' à 3% .
On préfère -¯ du coke ,fluide ,, , ; ' ) ':,!f" . -" ".tossédnt des caractéristiques tombunt duns .ës limites, cul on obtient des résultais meilleurs que ceus obtenus lors de l'utilisution de coke,fluide brut. '-
EMI7.4
Le coke fluide -eSt utilise, de ptéf6rence, comme constl..
EMI7.5
tuant principnl duns les moulc.., noyaux, matières de nettoyage, niutièrés de revêtement de moules,.matières"de garnissage de moules, etc., où il remplace entiè;cièt le '5i>ble,¯ Cependant, .le coke fluide peut aussi être utilisé on quantités'moins éle-
EMI7.6
vées, en mélange uvee du siible ou en peti ;es quantités (0,5 à
EMI7.7
. 25$) , comme matière d'addition.
N'importe fue1 type de moule et/ou de noyau peut être obtenu 'conformément à la présente in- vention, notamment, par exemple, des côq2i7,1e: vartes, séchées à 4 zir et cuites, des moules de srble,dhuile de ciment, des coquilles vertes séchces à l'nir et cuites par lè"9rocédé." '1 au C02 et des noyaux au cimenta Les moules et noyaux peuver ., < être formés à lu main ou à l'aide d'un équipement mécunique.
EMI7.8
Lorsqu'il présente des dimensions particulair'cs réduites, le coke fluide peut servir d'ingrédient dans les produits de net- toyage des moules et noyaux.
Pour la préparation de'moules, de noyaux et de pro- duits de lavage au de nettoyage, le coke fluide est mélangé aux matières d'addition communément utilisées pour la préparation et la mise en forme des moules et noyaux de fonderie, pur exemple
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de l'euu, des huiles, des huiles de noyaux compoundées, des huiles marines, de l'oxyde de òres huiles siccatives, de la silice et de lu farine de plis, de la dextrine, du charbon de mer, des céréales, l'urgile, des sucres, du sulfite de li- gnine, des résines thermodurcissables et thermoplastiques, de lu poix et des colophanes, avec des 'produits de lavage de moulés et de noyaux,
des ingrédients formant des charges éven- tuellement sous forme de pâte, tels que de l'eau, du graphite, de lu plombugine, du charbon de mer, des résines, de 1'huile de mais, des mélusses, de l'argile, des solvants orguniques, de la dextrine, de lu gélatine, du zircon et des furines de silice. Les moules et noyaux en coke fluide peuvent être uti- lisés pour la coulée de métuux ferreux et non ferreux et leurs alliages, y compris la fonte grise, lu fonte modulnire ctemallé- ble, 1'aluminium, le magnésium, le cuivre, le plomb, etc., uin- si que les alliage à buse d'acier et à buse de cuivre.
Le coke fluide calciné utilisé comme matière pour la coulée de métuux dùnne un produit coulé de qualité supérieure.
Les produits coulés possèdent des dimensions do surface plus exuctes et des contours extérieurs et intérieurs plus eucts, lundis qu'il présente une surface plus purfaite, Des défauts de coulée moins nombreux sont constatés.
La dilutution thermique relutivement. faible du coko fluide, en. compuruison des subles classiques pour moules et noyaux, constitue une caractéristique très souhuituble. Elle donne lieu à moins de défauts de coulée qui sont attribuables aux forces de dilatation et de contraction développées dans le moule et/ou le noyuu par la chaleur du métal au cours do lu cou- lée et peu uprès colle-ci. Le coke fluide s'est avéré au moins équivalent, sinon supérieur au subie de zircon à cet égard.
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,
Un moule en coke fluide a une dilatation égale à 1/10à 1/7 lème de celle d'un moule de sable classique. La dilatation thermi- que relativement faible du coke fluide et ses caractéristiques de transfert de chaleur plus rapide permettent la coulée d'un métal en utilisant un trou d'évent plus petit ou un nombre moindre de trous d'évent, ce qui réduit sensiblement la quantité de métal-qui doit être recyclé. Le coke fluide produit une bonne atmosphère réductrice, lorsqu'on coule un moule, même lorsqu'il est utilisé comme mntière d'addition.
.Le refroidissement plus rapide obtenu pur l'utilisa- tion du coke fluide permet de réaliser des durées plus courtes de refroidissement des moules. Lorsqu'on coule des métaux non ferreux, tels que le laiton et l'aluminium, cette vitesse de refroidissement plus élevée donne des produits coulés ayant un grain et une structure plus fine que ceux normalement obte- nus, ce qui est très désirable. Les spécialistes comprendront que la conductibilité thermique plus élevée du coke fluide en comparaison du subie diminue,, dans une mesure appréciable, les durées et/ou les températures de cuisson des moules et noyaux cuits, tandis qu'elle permet :une cuisson plus uniforne.
Etant donné que le coke fluide a une densité apprente ' inférieure/environ 20% à celle du sable classique, un pods moindre de matière peut être utilisé, ce qui diminue lei frais de manipulation. Il a été constaté que, lorsqu'on coule des aciers, il se produit un effet de sémentation causé par le coke fluide, ce qui est souhaitable dans certains cas.
Avec de lu fonte grise entièrement saturée de carbone, la matière carbonée n'affecte pus la coulée, Etant donné que le coke fluid est constitué pur du carbone sensiblement pur, le fer fodu n'a pas tendance à mouiller le coke ou à adhérer à cel ci
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Ceci réduit fortement ou élimine la pénétration du métal, la fonnation de veines, etc. et uméliore le fini de la surface des pièces coulées; Lorsqu'on utilise du sable classique, il peut se former du silicate de fer, qui constitue une scorie à bus point de fusion et un précurseur pour lu formation de veines, Ceci ne peut pas se produire avec le coke fluide.
Il est essentiel que lu teneur en soufre du coke fluide soit inférieure à 7% en poids, à cause des fumées engendrées et/ou pour réduire à un minimum l'absorption de soufre par la surface de lu pièce coulée. Avec les métaux ferreux, en parti- culier lu fonte grise on préfère utiliser du coke fluide ayant une teneur en soufre inférieur;:- 3% en poids, parce qu'une teneur plus élevée ensoufre peut donner lieu à une formation appréciable de sulfure de fer à la surface de la pièce coulée.
Ceci peut produire un durcissement ot un fendillement indésina- bles de la surface. Cependant, dans certains cas, ceci peut constituer un avantage, par exemple lorsque le fer est compoun- dé avec du manganèse. Le soufre contenu duns le coke, forme, de préférence, du sulfure de manganèse, qui confère des proprié- tés amélioirées à la pièce coulée. Avec les métaux non ferreux, la présence de soufre peut également n'être pus nécessairement défavorable, en particulier lorsqu'il s'ogit de couler du lai- ton et de l'aluminium.
Lorsqu'on coule du magnésium, on peut préférer utiliser du coke fluide brut à teneur plus élevée en soufre, parce que le soufre .est normalement utilisé comme inhi- biteur dans les mélanges utilisés pour les moules et noyaux, pour lu coulée du magnésium.
De manière générale, il a été constaté que des quunti- tés plus élevées de certaines mutières d'addition doivent être utilisées, lorsqu'on compose des moules verts de coke fluide, tondis que la quantité d'autres types de matières d'addition
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normalement utilisées peut être réduite ou-éliminée, par rapport à celle normalement utilisée avec le sable. Ainsi, on peut utiliser jusqu'à 50% d'eau de plus avec le coke fluide.
Lorsqu'on utilise des huiles, telles que des huiles siccatives, des huiles marines, et/ou des huiles classiques pour noyaux, la quuntité d'huile utilisée est normalement quelque peu su- périeure à celle utilisée avec les sables pour noyaux, à cause du volume plus élevé du coke fluide pur unité de poids. Avec les moules et noyaux, on préfère imprégner complètement les particules de coke d'eau, avant d'ajouter un liant liquide.
Le coke fluide est réduit, si on le désire, en poudre avant ou uprès calcination et il est ensuite tamisé pour obte- nir lu répartition voulue des calibres des particules ncessaires dans le procédé de coulée particulier envisagé.
Des essais ont été effectués pour déterminer les di- verses applications pour lesquelles on peut utiliser du coke fluide. De la fonte Brisa, de l'acier, du bronza, du laiton et de l'aluminium ont été coulés dans des installations industriel- les, en utilisant du coke fluide brut, calciné ou à calciné et désulfuré, pour formar dos moules verts, des moules en coquille et dos noyaux. Le procédé do formation des moules et de coulée utilisé duns certains cas était conforme à celui utilisé pour la fabrication d'articles manufacturés commerciaux.Du coke fluide a été utilisé pour remplacer entièrement ou partiellement le sable de moulage classique.
Des essais ont été également exécutés dans des conditions plus sévères de coulée de bronze, en particulier pour la coulée de palettes de pompes en bronze, ou du sable de zion est utilisé, à cause de ses faibles carac- .téristiques de dilatation thermique, pour obtenir une bonne pièce coulée.
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- Dons tous les cas, on o constaté que le coke fluide calciné produit une pièce coulée de qualité égale ou même sou- vent supérieure à celle du produit coulé classique. Compte te- nue des caractéristiques physiques différentes du coke fluide, les procédés de moulage utilisés étaient sensiblement les mêmes.
Exemple 1
On a utilisé du coke fluide pour former un couvercle et un moule pour la coulée d'une tâte de pompe du commerce. La tête de pompe en fonte grise est coulée dans un des moules en coke fluide brute en coke fluide calciné et désulfuré et en sable de moulage classique. Des propriétés physiques du coke brut et du coke calciné sont données dans le tableau I. Le cu- - libre dos part;.cules du coke fluide et du soble sont donnés duns le tableau II et la composition et les propriétés des moules sont données dans le tubleuu IïI.
Tableau II
EMI12.1
<tb> largeur <SEP> de <SEP> coke <SEP> brut <SEP> Coke <SEP> culciné <SEP> Sable
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> maille <SEP> du <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> ternis <SEP> retenu <SEP> retenu <SEP> retenu
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3,36 <SEP> mm <SEP> 0,2 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1,68 <SEP> mm <SEP> 0,2 <SEP> 0,8 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,84 <SEP> mm <SEP> 0,4 <SEP> 1,0 <SEP> 0,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,59 <SEP> mm <SEP> 0,2 <SEP> 2,6 <SEP> 0,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,42 <SEP> mm <SEP> 2,0 <SEP> 3,6 <SEP> 3,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,297 <SEP> mm <SEP> 32,2 <SEP> 12,3 <SEP> 17,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,210 <SEP> mm <SEP> 43,8 <SEP> 28,7 <SEP> 34,
4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,149 <SEP> mm <SEP> 15,6 <SEP> 23,0 <SEP> 30,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,105 <SEP> mm <SEP> 3,4 <SEP> 15,1 <SEP> 8,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,074 <SEP> mm <SEP> 1,4 <SEP> 8,7 <SEP> 2,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,053 <SEP> mm <SEP> 0,2 <SEP> 2,2 <SEP> 0,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Tout <SEP> 0,2 <SEP> 2,0 <SEP> 0,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ¯¯¯ <SEP> ¯¯¯ <SEP> argile <SEP> .0.5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Finesse <SEP> A.F.S.
<SEP> 52,7 <SEP> 75 <SEP> 63
<tb>
<Desc/Clms Page number 13>
Tableau III
EMI13.1
<tb> Coke <SEP> Mélange <SEP> à <SEP> Mélange <SEP> à <SEP> base
<tb> fluide <SEP> buse <SEP> de <SEP> de <SEP> sable <SEP> ciassibrut <SEP> coke <SEP> fluide <SEP> que
<tb> calciné
<tb>
<tb> Composition <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Coke <SEP> fluide'brut <SEP> 100
<tb>
<tb> Coke <SEP> fluide
<tb> calciné2 <SEP> - <SEP> 100
<tb>
<tb> Sable <SEP> - <SEP> - <SEP> 100
<tb>
EMI13.2
Y4ogul-â- liant à
EMI13.3
<tb> base <SEP> de <SEP> céréale <SEP> 1,2 <SEP> 1,2 <SEP> env, <SEP> 1,2
<tb>
<tb> Farine <SEP> de
<tb> froment <SEP> - <SEP> 1,0
<tb>
<tb> Farine <SEP> de <SEP> bois <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb> Bentonitede
<tb> l'ouest <SEP> des
<tb> U.S.A. <SEP> 3,9 <SEP> 3.9 <SEP> env.
<SEP> 2,9
<tb> Bentonitedu
<tb>
EMI13.4
sud des U,S.A, - - 508
EMI13.5
<tb> Charbon <SEP> de <SEP> mer <SEP> - <SEP> - <SEP> 4.4
<tb>
EMI13.6
Eau 5,6 5eo 4,2
EMI13.7
<tb> Propriétés <SEP> physiques
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Perméabilité <SEP> des
<tb>
<tb>
<tb> produits <SEP> 130 <SEP> 35 <SEP> 120
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb> compression <SEP> des
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> produits <SEP> 0,378 <SEP> 0,211 <SEP> 0,392
<tb>
<tb>
<tb> verte <SEP> kg/cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Déformation,% <SEP> 0,027 <SEP> 0,022 <SEP> 0,01
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> chaud
<tb>
EMI13.8
815"Cgkg/cm2) ?.49 27,65 6,44
EMI13.9
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> chaud
<tb>
EMI13.10
1093 C kg/cm2 0,14 1,4 .1,26 Dilatation thermique 0,004 .0,022 à $15 C ;
em/cm Oo,003 0,004 .0,022
EMI13.11
<tb> Dureté <SEP> de <SEP> module,
<tb>
<tb> couvercle <SEP> 70 <SEP> 70 <SEP> 55
<tb>
<tb> Dureté <SEP> du <SEP> module,
<tb>
<tb> cuvette <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 75
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> de
<tb>
<tb> coulée, <SEP> 0 C <SEP> 1415 <SEP> 1415 <SEP> 1393
<tb>
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1 Ce tableau et les tableaux suivants sont basés sur du coke (et du sable, le cas échéant) formant un total de 100% en poids, tous les autres ingrédients étant en % en poids par rapport au coke et/ou au sable, 2 coke fluide calciné 3 en 3 min., puis contraction jusqu'à -0,024 cm/cm en 12 min.
Dans des essais ultérieurs, on a constaté qu'une demi- heure après'la coulée des pièces, lorsque les moules ont été désagrégés, la pièce coulée dans le moule classique était rouge cerise, alors que les pièces coulées dans le moule en coke fluide brut et en coke fluide calcine étaient noires. Ceci montre que le coke fluide a une ductibillité thermique beau- coup plus élevée, ce qui estsoubvatiabe étant donné que cette conductibilité thermique plus élevée réduit lu contraction de la pièce coulée à un minimum.
Exemple II
Du coke fluide en particules de granulométrie indiquée dans le tableau II a été utilisé pour fabriquer un moule pour la coulée de bronze ayant les spécifications suivantes:
Laiton ? 165 "M" USN-A.STM B 30 Alloy 2A - Lingots à base de cuivre A.S.T.M. milb 16541- pièces coulées en bronze. Tan- ' dis qu'on a coulé du bronze dans un moule en coke fluide CALCI- né, une pièce coulée identique a été coulée dans un moule clas- sique de sable. Lu composition et les propriétés des moules sont indiquées dans le tableau IV.
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Tableau IV
EMI15.1
<tb> Composition <SEP> Mélange <SEP> à <SEP> base <SEP> Mélange <SEP> à <SEP> base
<tb>
<tb> de <SEP> coke <SEP> fluide <SEP> de <SEP> sable
<tb>
<tb> calciné <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> ' <SEP> , <SEP>
<tb>
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sable <SEP> - <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Coke <SEP> calciné <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bentonite <SEP> du <SEP> Sud <SEP> des <SEP> U.S.A.
<SEP> 5,1 <SEP> 4.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Poix <SEP> 1,0 <SEP> 1,0
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> 3,9 <SEP> 3,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Propriétés <SEP> physiques
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Humidité, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 3,8 <SEP> 3,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Perméabilité <SEP> des <SEP> produits <SEP> verts <SEP> 37 <SEP> 52
<tb>
EMI15.2
Résistance'' à la compression du
EMI15.3
<tb> produit <SEP> vert <SEP> en <SEP> kg/cm2 <SEP> 0,329 <SEP> 0,574
<tb>
<tb> Déformation, <SEP> % <SEP> 0,021 <SEP> 0,012
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> chaud <SEP> à <SEP> 815 c <SEP> kg/cm2 <SEP> 12,6 <SEP> 12,6
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> chaud <SEP> à <SEP> 1093 C <SEP> " <SEP> 0,42 <SEP> 7,14
<tb>
<tb> Dureté <SEP> du <SEP> moule,couvercle <SEP> 45 <SEP> 75
<tb>
<tb> Dureté <SEP> du <SEP> moule,
<SEP> cuvette <SEP> 55 <SEP> 75
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> coulée. <SEP> C <SEP> 1232 <SEP> 1232
<tb>
Exemple III
Du coke fluide a été utilisé pour former des moules en coquille pour couler un bottier d'une perforatrice en alu- minium du commerce. Du coke fluide calciné et désulfurisé ayant lu granulométrie indiquée dans le tableau II a été mélangé à
6,1% d'une résine phénolique commerciale faisant office de liant et le mélange a été utilisé pour former le moule en co- quille. Des moules en coquille pour la coulée du boîtier susdit ont également été préparés à l'aide de sable mélangé à 6,1% du même liant phénolique du commerce. Les noyaux utilisés ont été constitués de sable et non de coke fluide.
La pièce coulée avec¯ , les moules en coke fluide avait urne surface, une structure de
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grain métallique et des dimensions meilleures que les pièces cou- lées obtenues par les procédés classiques de moulage en coquille.
Cet exemple montre que de meilleurs résultats sont obtenus lors- qu'on utilise du coke fluide comme matière pour la coulée de mé- taux, en particulier d'aluminium.
Exemple IV
Du coke fluide calciné et désulfuré o été utilisé seul ou en mélunge avec du sable de zircon, pour former des noyaux pour une hélice de pompe en bronze nécessitant un degré élevé de perfection. Le tableau V indique les compositions des noyaux et do noyaux similaires obtenus à partir de sable de zircon clus- sique, tandis que le tableau VI indique les propriétés dos noyuux
Après cuisson dans un four à environ 238 C pendant 1,5 heure, tous les noyaux ont été recouverts d'un produit à base de silice et séchés pendant 30 minutes dons le four. Le bronze a été cou- lé à 1580 C simultanément dans des moules comportant des noyaux en sable de zircon et des moules comportunt des noyaux en coke fluide. Des moules étaient des moules classiques contenunt de la poix comme liunt et cuits.
Tableau IV
EMI16.1
<tb> Clussique <SEP> invention
<tb>
<tb>
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sable <SEP> de <SEP> zircon <SEP> .100 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Coke <SEP> fluide <SEP> de <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,25mm <SEP> - <SEP> 38
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Coke <SEP> fluide <SEP> de <SEP> moins <SEP> de <SEP> 2,38 <SEP> mn <SEP> - <SEP> 62
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nogul <SEP> k <SEP> liant <SEP> à <SEP> buse <SEP> de <SEP> céréale <SEP> - <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Huile <SEP> pour <SEP> noyau <SEP> 0,5 <SEP> 2,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Eau <SEP> 0,8 <SEP> 2,0
<tb>
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Tableau V
EMI17.1
<tb> Classique <SEP> Invention
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> Humidité, <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,8 <SEP> 7,
0
<tb>
<tb> Perméabilité <SEP> à <SEP> sec <SEP> 39 <SEP> 39
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> (lobe) <SEP> 25,7 <SEP> +
<tb>
<tb> Dureté <SEP> (résistance <SEP> uu
<tb> griffage) <SEP> 98
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> tractions <SEP> 118
<tb> après <SEP> 1,75 <SEP> hre <SEP> à <SEP> 260 C <SEP> - <SEP> . <SEP> 118
<tb>
<tb> Dureté <SEP> (résistance <SEP> au
<tb> griffage), <SEP> après <SEP> 1,75 <SEP> hre <SEP> à <SEP> 260 C <SEP> - <SEP> 100
<tb>
Des noyaux contenant du coke fluide et du subie dans les proportions de 25/75, 50/50 et 75/25 ont été fabriquées et se sont révélés satisfaisants, en comparaison des noyuux clas- siques.
Un échantillon de noyau cuit A.F.S d'une épaisseur de 2,54 cm comprenant 2% de céréale, 2% d'huile, 4% d'eau, 50% de coke fluide calciné et 50% de sable pour noyaux a été cuit à 4,4 et sa résistance maximale s'est manifestée en moins de 45'minutes. Ceci illustre la meilleure conducti- bilité thermique du coke fluide, étant donné que les noyaux *de sable exigent normalement une durée de cuisson plus longue.
Le tableau suivant VII indique des proportions préfé- rées des compositions utilisables pour former,des moules et noyaux verts, cuits contenant de l'huile comme liant, ces mou- les et noyaux constituant dos , applications préférées du coke fluide.
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EMI18.1
Tnlhleou VII Compositions des moules et noyaux
EMI18.2
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> Verts <SEP> cuits <SEP> coquilles
<tb>
<tb>
<tb> Coke <SEP> fluide <SEP> 25 <SEP> -100 <SEP> % <SEP> 25- <SEP> 100% <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 100%
<tb>
<tb>
<tb> Subie <SEP> reste <SEP> reste <SEP> reste
<tb>
EMI18.3
euu 4 10% <10%
EMI18.4
<tb> Bentonite <SEP> <10%
<tb>
<tb> Céréale <SEP> < <SEP> 4% <SEP> < <SEP> 4%
<tb>
<tb> Résine- <SEP> <12%
<tb>
<tb> Huile <SEP> <4%
<tb>
Les spécialistes comprendront que, par suite de la nature carbonée de 1a nouvelle matière de coulée, on peut, dans de nombreux case se passer des matières d'addition clas- siques telles que poix, plombagine, gruphite et charbon de mer utilisés jusqu'ici avec les sables de moulage.
On voit que l'emploi de coke fluide donne un procédé de coulée qui est plus rapide et permet d'obtenir un produit coulé dont la précision et les caractéristiques de surface sont meilleures, en raison du fait que le mouvement du moule est réduit à un minimum. Un avantage qui résulte également de l'em ploi de coke fluide réside dans le fait que les trous d'évent peuvent être éliminés ou sensiblement réduits en dimension ,ce
EMI18.5
qui permet aux fonderies d atte3i.re un rendement proche de 100%, en évitant ou en réduisant à un minimum la rcfusion des noyuux servant aux trous d'évent. D'autres avantages de l'utilisation du coke fluide résident dans le fuit qu'ils possèdent un fuible coefficient de dilatation thermique et une conductibilité ther.- mique élevée,
en comparaison du sable, tandis qu'il n'est pas mouillé par le fer fondu.