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Production de lingots.
La présente invention concerne la production de lingots.
Pour la production de lingots, par exemple de gueuses d'acier, il est nécessaire d'assurer que le métal du sommet du lingot subsiste à l'état fondu pendant un temps suffisant pour qu'il puisse alimenter la masse principale du lingot et compenser le retrait résultant du refroidissement et de la solidification du métal. Si l'alimentation n'est pas convenable le lingot peut comprendre des fissures ou des retassures.
Pour assurer que le métal de la partie supérieure du lingot reste à l'état fondu on munit fréquemment la lingotiëre
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d'une masselotte c'est-à-dire qu'on garnit la partie supérieure de la lingotière ou d'un châssis à masselotte disposé sur celle- ci d'une composition calorifuge. On a déjà décrit à cette fin de nombreuses matières et compositions. Une de celles-ci qui est beaucoup utilisée est une composition comprenant une matière cellulosique fibreuse,comme de la pâte à papier,de la sciure de bois ou une substance analogue une matière réfra- taire, qui peut être complètement granulaire ou qui peut compren- dre avantageusement une certaine proportion de matière réfrac- taire fibreuse, comme de :'asbeste,et un liant.
Après s'être solidifie le lingot est retira de la lingotière et transféré généralement dans un tour d'égalisa- tion. Celui-ci est une chambre chauffée dans laquelle les lingots sont amenés à une température appropriée' à laquelle ils sont maintenus pendant un temps convenable pour égaliser la température dans toute leur masse avant d'être soumis à un tra- vail à chaud*
Il est évident qu'un tel four d'égalisation doit être garni d'une matière réfractaire .
En principe,on pourrait utiliser une matière réfractaire basique ou acide , Les matières réfrac- taires acides dont le sable (silice) est l'exemple le plus courant, offrent l'avantage d'être peu onéreuses mais présentent l'inconvénient important que l'oxyde qui tend à se former à la surface du lingot s'écaille et se combine avec la matière ré- fractaire acide en un laitier fluide. L'accumulation du laitier fluide sur la sole du tour d'égalisation est en général gênante et peut entraîner,dans certains cas ,le colmatage des brûleurs uti- lisés pour chauffer le four. L'inconvénient est tellement important qu'il est souvent préférable d'utiliser une matière réfractaire basique pour le four d'égalisation .
Lorsque le lingot est reti- ré de la 1 ingotière une partie du métal de la masselotte peut adhérer
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au métal de la partie supérieure du lingot. Dans ce cas le mé- tal est transféré avec le lingot dans le four d'égalisation et on peut déduire des indications qui ont déjà été données que si la masselotte contient une matière réfractaire acide, celle- ci peut se combiner avec l'oxyde formé à la surface du métal pour donner un laitier fluide, ou, chose plus gênante, peut réagir avec la matière réfractaire basique du four d'égalisation et la corroder.
Pour cette raison,il est désirable d'utiliser comme calorifuge pour la masselotte une composition de ma- tière réfractaire neutre ou basique. Tou*ef"is les réfractaires neutres (comme l'oxyde d'aluninium, l'oxyde de zirconium, et les silicates très alumineux etc,) sont relativement onéreux et la plupart des matières réfractaires basiques comme la dolomite et le calcaire sont des carbonates tendant,par conséquent,à libérer de l' anhydride au contact du métal en fusion. Cela peut provoquer un phénomène connu sous le nom d"ébullition "qui tend à projeter une partie du métal de la lingotière .
Par conséquent, il est difficile de satisfaire aux exigences de l'utilisation d'une matière réfractaire neutre ou basique pour le garnisage de la partie supérieure de la lingotière ou du châssis à masselotte. L'invention a pour but de procurer un procédé permettant d'éviter cette difficulté.
L'invention procure une plaque,manchon ou produit manufacturé analogue à plusieurs couches destiné au garnissage du sorbet d'une lingotière ou d'un châssis à masselotte,qui comporte une couche d'une composition comprenant une matière cellulosique fibreuse, une matière réfractaire carbonatée basique et un liant, et, comme revêtement de surface , une couche relativement beaucoup plus mince d'une composition comprenant essentiellement une matière réfractaire non acide, ne libérant pas de gaz et. u n liant pour celle-ci. Pour
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être utilisé le garnissage est disposé avec la couche super- ficielle tournée vers le métal en fusion lors de la coulée.
L'utilisation d'un garnissage constitué uniquement par une composition comme indiqué ci-dessus pour la couche la plus épaisse n'est pas complètement satisfaisante, en raison de la tendance de la matière réfractaire basique à se décomposer et libérer un gaz. Toutefois la Demanderesse a découvert qu'en constituant une couche superficielle relativement plus mince d'une composition comme défini ci-dessus, la tendance à la libéra- tion d'un gaz pénétrant dans le métal en fusion est supprimée.
De cette façon il est possible.d'utiliser un garnissage qui est constitué principalement par une matière réfractaire car- bonatée basique, ce qui évit les inconvénients qui se manifestent sinon dans le four d'égalisation.
Il convient également de noter qu'un garnissage constitué uniquement par la composition décrite ci-dessus pour la couche la plus mince peut être utilisé pour l'épaisseur totale de la couche, c'est-à-dire à l'état couche de garnissage unique plus épaisse, mais que les réfractaires non acides et ne libérant pas de gaz comme l'alumine et les silicates d'aluminium sont relativement plus onéreux et sont donc exclus. L'utilisa- tion d'une couche mince d'une telle matière réfractaire sur une couche d'une matière réfractaire carbonatée basique de support ralentit le transfert de chaleur à la couche de support , de sorte que le dégagement de gaz par décomposition de la matière réfrac- taire basique est inhibé ou réduit.
Les compositions mentionnées ci-dessus peuvent comprendre d'autres constituants, pour autant qu'ils n'atténuent pas les avantages qu'offre le produit manufacturé à plusieurs couches décrit ici. En particulier, la composition appliquée en revêtement mince sur la surface peut comprendre une matière cellu- losique fibreuse et une certaine proportion d'une matière réfractaire
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fibreuse, comme l'asbeste peut être présente dans l'une des deux compositions ou les deux.
Un procédé avantageux pour fabriquer e produit manufacturé à plusieurs couches est le suivant. Une suspen- sion aqueuse des constituants de la couche la plus épaisse est formée et pressée sur la surface d'un tamis ou toile métallique,
Le liquide de la suspension traverse la toile ou le tamis et abandonne une couche des constituants solides de la suspension. Lorsqu'une couche suffisamment épaisse s'est formée,cette suspension est remplacée par une suspension des 'constituants de la couche la plus nincc et une couche mince des constituants de cette dernière est déposée sur la première. Le produit à plusieurs couches est alors détaché de la toile ou du tamis,puis séché et si on le désire, cuit pour améliorer sa résistance.
Il est évident que les couches peuvent être déposées dans l'ordre inverse de celui indiqué.
Il est avantageux d'utiliser comme suspension pour le procédé ci-dessus des mélanges qui ne diffèrent que par la natu- ro de la matière réfractaire. Ainsi, les constituants essentiels des deux suspensions (à l'exclusion du milieu aqueux)peuvent êtro; matière cellulosique fibreuse (par exemple pâte à papier) 1 à 20 et de préférence
2 à 10% matière réfractaire fibreuse 0 à 10% et de préférence (par exemple asbeste) 1 à 4% liant (par exemple liqueur du 1 à 10% et de préférence traitement des pâtes à papier 4 à 8% par le sulfite, argile, résines synthétiques comme résine urée-' formaldéhyde ou phénol-formaldé- hyde,éventuellement en mélange) matière réfractaire granulaire pour faire 100%.
Dans le cas de la suspension de la couche la plus @ mince, la matière réfractaire granulaire peut être de l'alumine @ calcinée ou un silicate à haute teneur en alumine et pour la
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couche la plus épaisse de la dolomie ou,de préférence,du calcaire.
L'épaisseur des couches du produit manufacturé à plu- sieurs couches peut varier beaucoup suivant l'application envisagé En général, toutefois, la couche la plus épaisse a une épaisseur de 12,7 à 38,1 mm et la plus mince de 2,54 à 7,62 mm.
Suivant une variante du procédé, la couche la plus épaisse du produit de garnissage peut être formée par le procédé utilisant une suspension comme décrit ci-dessus,puis détachée de la toile ou du tamis métallique, séchée et, si on le désire, cuite avant l'application sur sa surface d'un revêtement con- stitué par une dispersion d'une matière réfractaire non acide ne libérant pas de gaz, par exemple de l'alumine calcinée ou un silicate à haute 1 teneur en alumine dans un milieu aqueux ou alcoolique. En variante encore, le revêtement peut être appli- qué avantageusement sur la plaque,le.manchon ou le produit ma- nufacturé analogue avant la cuisson,de sorte qu'un seul séchage suffit. Certains revêtements convenant aux fins envisagées sont décrits dans le brevet anglais n 919. 194.
L'invention est illustrée par les exemples suivants.
EXELPLE 1.-
Des plaques pour le garnissage du châssis à masselotte d'une lingotière sont formées en préparant deux suspensions com- prenant chacune 75 à 80% d'eau et comme constituantssolides : pâte à papier 6 parties en poids asbeste 2 parties en poids résine phénol-formaldéhyde 3,5 parties en poids résine urée-formaldéhyde 0,5 partie en poids matière réfractaire granulaire 88 parties en poids
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Dans l'une des suspensions, lamatière réfractaire granjlaire . est du calcaire pulvérulent et la suspension est appliquée sur un tamis,de façon que le liquide s'écoule du tamis et abandonne
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une couche compacte des constituants solides sur le tamis.
Dans la seconde suspension, la matière réfractaire granulaire est de l'alumine calcinée, cette suspension est appliquée sur la pla- que compacte de solides formée par la première suspension, et le liquide s'écoulant à travers la plaque et le tamis abandonne les solides de la seconde suspension à l'état de couche superficiel- le sur la première couche. Dans la plaque à deux couches obtenue, les solides de la première suspension occupent une épaisseur de 25,4 mm et les solides de la seconde suspension une épaisseur de 3,17 mm.
Cette plaque à deux couches est alors séchée et cuite.
EXEMPLE 2 . -
One plaque pour le garnissage du châssis à masselotte d'une lingotière est produite en -armant d'abord une plaque d'une épaisseur de 25,4 mm à l'aide de la suspension comprenant du calcaire en poudre et dont la constitution est indiquée dans l'exemple 1. Cette plaque est alors séchée.
One pâte est formée alors à l'aide des constituants suivants : zircon en poudre 74,5 parties en poids dextrine 2,25 " huile de lin 1,0 " " bentonite 1,0 " " alginate de sodium 0,2 " " eau 21,05 "
Cette pâte est alors diluée à raison de 18,2 kg de pâte pour environ 4 litres d'eau puis la suspension obtenue est appli- quée sur la surface de la plaque et séchée.
La plaque enduite est alors cuite.
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Production of ingots.
The present invention relates to the production of ingots.
For the production of ingots, for example steel pigs, it is necessary to ensure that the metal of the top of the ingot remains in the molten state for a sufficient time so that it can feed the main mass of the ingot and compensate shrinkage resulting from cooling and solidification of the metal. If the feed is not suitable the ingot may have cracks or sinkers.
To ensure that the metal of the upper part of the ingot remains in the molten state the ingot is frequently provided with
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with a weight, that is to say that the upper part of the mold or a frame with a weight placed thereon is lined with a heat-insulating composition. Numerous materials and compositions have already been described for this purpose. One of these which is in wide use is a composition comprising a fibrous cellulosic material, such as pulp, sawdust or the like, refractory material, which may be completely granular or which may include. Advantageously, some proportion of fibrous refractory material, such as asbestos, and a binder.
After solidifying, the ingot is removed from the ingot mold and generally transferred to an equalizing tower. This is a heated chamber in which the ingots are brought to a suitable temperature at which they are maintained for a suitable time to equalize the temperature throughout their mass before being subjected to hot work *
It is obvious that such an equalization furnace must be lined with a refractory material.
In principle, one could use a basic or acidic refractory material. Acidic refractory materials of which sand (silica) is the most common example, have the advantage of being inexpensive but have the significant drawback that the The oxide which tends to form on the surface of the ingot flakes off and combines with the acid refractory material into a fluid slag. The accumulation of fluid slag on the floor of the equalization tower is generally troublesome and can lead, in certain cases, to the clogging of the burners used to heat the furnace. The disadvantage is so great that it is often preferable to use a basic refractory material for the equalization furnace.
When the ingot is withdrawn from the 1st ingot, part of the metal of the weight may adhere.
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to the metal of the upper part of the ingot. In this case the metal is transferred with the ingot into the equalization furnace and it can be deduced from the indications which have already been given that if the weight contains an acid refractory material, this can combine with the oxide formed. on the surface of the metal to give a fluid slag, or, more troublesome, can react with the basic refractory material of the equalization furnace and corrode it.
For this reason, it is desirable to use a neutral or basic refractory composition as the heat insulator for the feeder. All neutral refractories (like aluninium oxide, zirconium oxide, and high alumina silicates, etc.) are relatively expensive and most basic refractories like dolomite and limestone are carbonates tending, therefore, to release anhydride on contact with the molten metal This can cause a phenomenon known as "boiling" which tends to throw some of the metal out of the mold.
Therefore, it is difficult to meet the requirements of using a neutral or basic refractory material for the lining of the upper part of the mold or the weight frame. The object of the invention is to provide a method which makes it possible to avoid this difficulty.
The invention provides a multi-layered slab, sleeve or like article for the sherbet filling of an ingot mold or weight frame, which comprises a layer of a composition comprising a fibrous cellulosic material, a carbonated refractory material. basic and a binder, and, as a surface coating, a relatively much thinner layer of a composition comprising essentially a non-acidic, non-gas releasing refractory material and. a binder for it. For
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to be used the filling is placed with the surface layer facing the molten metal during casting.
The use of a lining consisting only of a composition as indicated above for the thickest layer is not completely satisfactory, due to the tendency of the basic refractory to decompose and release a gas. However, the Applicant has found that by constituting a relatively thinner surface layer of a composition as defined above, the tendency for the release of a gas to enter the molten metal is suppressed.
In this way it is possible to use a lining which consists mainly of a basic carbonated refractory material, which avoids the drawbacks which otherwise appear in the equalization furnace.
It should also be noted that a lining consisting only of the composition described above for the thinnest layer can be used for the total thickness of the layer, that is to say in the lining layer state. unique thicker, but that non-acidic and gas-free refractories such as alumina and aluminum silicates are relatively more expensive and are therefore excluded. The use of a thin layer of such a refractory over a layer of a basic carbonate support refractory material slows down the transfer of heat to the support layer, so that gas evolution by decomposition of the substrate. basic refractory material is inhibited or reduced.
The compositions mentioned above may include other components, as long as they do not diminish the advantages offered by the multi-layered product described herein. In particular, the composition applied as a thin coating on the surface may comprise a fibrous cellulosic material and a certain proportion of a refractory material.
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fibrous, such as asbestos may be present in one or both of the compositions.
An advantageous process for making the multi-layered article is as follows. An aqueous suspension of the constituents of the thicker layer is formed and pressed onto the surface of a sieve or wire mesh,
The liquid in the suspension passes through the wire or screen and leaves a layer of the solid constituents of the suspension. When a sufficiently thick layer has formed, this suspension is replaced by a suspension of the constituents of the thinnest layer and a thin layer of the constituents of the latter is deposited on the first. The multi-layered product is then peeled off the web or sieve, then dried and if desired, baked to improve strength.
Obviously, the layers can be applied in the reverse order to that shown.
It is advantageous to use as a suspension for the above process mixtures which differ only in the nature of the refractory material. Thus, the essential constituents of the two suspensions (excluding the aqueous medium) can be; fibrous cellulosic material (e.g. pulp) 1 to 20 and preferably
2 to 10% fibrous refractory material 0 to 10% and preferably (for example asbestos) 1 to 4% binder (for example liquor from 1 to 10% and preferably treatment of paper pulps 4 to 8% with sulphite, clay , synthetic resins such as urea-formaldehyde or phenol-formaldehyde resin, optionally as a mixture) granular refractory material to make 100%.
In the case of the thinnest layer suspension, the granular refractory may be calcined alumina or a high alumina silicate and for
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thickest layer of dolomite or, preferably, limestone.
The thickness of the layers of the multi-layer manufactured product can vary greatly depending on the intended application. In general, however, the thickest layer is 12.7 to 38.1 mm thick and the thinnest is 2. 54 to 7.62 mm.
In a variation of the process, the thickest layer of packing material can be formed by the process using a slurry as described above, then peeled off from the wire mesh or wire screen, dried and, if desired, baked beforehand. applying to its surface a coating consisting of a dispersion of a non-acidic refractory material which does not liberate gas, for example calcined alumina or a silicate with a high alumina content in an aqueous medium or alcoholic. Still alternatively, the coating can be applied to the plate, sleeve, or the like before firing, so that only one drying is sufficient. Certain coatings suitable for the intended purposes are described in UK Patent No. 919,194.
The invention is illustrated by the following examples.
EXAMPLE 1.-
Plates for lining the feeder frame of an ingot mold are formed by preparing two suspensions each comprising 75 to 80% water and as solid constituents: pulp 6 parts by weight asbestos 2 parts by weight phenol-formaldehyde resin 3.5 parts by weight urea-formaldehyde resin 0.5 part by weight granular refractory 88 parts by weight
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In one of the suspensions, the granular refractory material. is powdery limestone and the slurry is applied to a sieve, so that the liquid flows out of the sieve and leaves
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a compact layer of solid constituents on the screen.
In the second slurry, the granular refractory material is calcined alumina, this slurry is applied to the compact solid plate formed by the first slurry, and the liquid flowing through the plate and the sieve abandons the solids. of the second suspension as a surface layer on the first layer. In the obtained two-layer plate, the solids of the first suspension occupy a thickness of 25.4 mm and the solids of the second suspension a thickness of 3.17 mm.
This two-layer plate is then dried and fired.
EXAMPLE 2. -
A plate for the lining of the feeder frame of an ingot mold is produced by -first arming a plate with a thickness of 25.4 mm using the suspension comprising limestone powder and whose constitution is indicated in Example 1. This plate is then dried.
A paste is then formed using the following constituents: zircon powder 74.5 parts by weight dextrin 2.25 "linseed oil 1.0" "bentonite 1.0" "sodium alginate 0.2" "water 21.05 "
This paste is then diluted at a rate of 18.2 kg of paste for approximately 4 liters of water and then the suspension obtained is applied to the surface of the plate and dried.
The coated plate is then fired.