BE831715A - Perfectionnements apportes aux articles conformes isolants de chaleur - Google Patents

Description

  Perfectionnements apportés aux articles conformés isolants de chaleur.

  
La présente invention concerne des articles conformés

  
isolants de chaleur servant à former des revêtements qui

  
viennent en contact avec du métal fondu pour moules métallurgiques,

  
et elle concerne plus particulièrement des planches réfractaires préformées, blocs ou buselures destinés à être employés

  
par exemple pour le revêtement des parties supérieures chaudes

  
(têtes de moules de lingots) et des baguettes pour moules de

  
fonderie. 

  
Le but de la prévision de revêtements réfractaires isolants de chaleur à la partie supérieure chaude d'un moule

  
de lingot ou d'une baguette de moule de fonderie est

  
d'abaisser le taux de perte de chaleur du métal fondu contenu dans le moule et de prolonger la durée de solidification de ce métal fondu au-delà de celle nécessaire pour le métal fondu à l'intérieur du corps principal du moule pour la solidification. Un réservoir de métal fondu est ainsi prévu à la partie chaude supérieure du moule ou baguette tendant à empêcher la formation de vides dans le lingot ou dans la pièce coulée par contraction lors du refroidissement. Afin de réaliser ce but, le revêtement pourrait fonctionner simplement comme isolateur de chaleur, c'est-à-dire d'une barrière réduisant au minimul la perte de chaleur de la partie supérieure du moule ou de la baguette, et

  
de tels revêtements comprennent en général une matière réfractaire granulaire ou un mélange de telles matières qui ont reçu la forme requise leur permettant de se supporter d'eux-mêmes au moyen d'un liant. Il est connu que la conductibilité de la chaleur d'un tel revêtement réfractaire peut être réduite en diminuant sa densité, et une méthode potr obtenir cela est d'incorporer des matières fibreuses réfractaires dans le revêtement, ce qui a pour résultat une réduction de la densité, sans réduire de trop la résistance mécanique du revêtement. Par

  
 <EMI ID=1.1> 

  
réfractaire isolante de la chaleur comprenant de l'aluminium,

  
du magnésium, du silicium ou du zirconium sous la forme

  
de fines particules, une matière fibreuse formée de silicate d'alumine.

  
 <EMI ID=2.1>  un liant organique et un sol de silice colloïdale.

  
Une méthode alternative de réduction de la perte de

  
 <EMI ID=3.1> 

  
d'utiliser un revêtement exothermique qui contient une matière anorganique facilement oxydable (désignée ci-après par l'expression "combustible") et un agent oxydant, qui

  
réagissent exothermiquement lorsque la température du revêtement est élevée par le métal fondu qui vient en contact avec ce revêtement. De l'aluminium en poudre constitue un

  
combustible particulièrement approprié mais des poudres de magnésium, ferrosilicium, silicium et calcium ont également été proposées dans ce but. La réaction exothermique élève la température d'un tel revêtement sur toute l'épaisseur et maintient de manière idéale la face du revêtement éloignée

  
de sa face qui vient en contact avec le métal fondu à une température égale ou rapprochée de la température de la face qui vient en contact avec le métal fondu. Dans des conditions se rapprochant de celles-ci, il existe une différence négligeable de température dans le revêtement et ce revêtement constitue approximativement une barrière dite exothermique et il n'yaura qu'une perte négligeable de chaleur à travers cette barrière. Lors de la terminaison de la réaction exothermique, la perte de chaleur sur toute épaisseur donnée du revêtement dépendra dans une large mesure de toute propriété isolante de chaleur que le revêtement contenant les matières exothermiques consommées pourrait posséder.

   A l'heure actuelle les critères principaux qui sont considérés pour former les revêtements exothermiques sont la durée et l'intensité de la réaction exothermique et on a accordé peu d'attention aux propriétés isolantes lors de la terminaison de la réaction exotherm&#65533;ique. Par conséquent, les revêtements exothermiques sont en général des corps denses et sont inférieurs du point de vue purement isolant de la chaleur, aux meilleurs revêtements

  
 <EMI ID=4.1> 

  
Il a été suggéré que plus la différence de température est grande à travers un revêtement isolant de chaleur (ou en d'autres mots plus la face du revêtement éloignée de la surface venant en contact avec le métal fondu est froide) plus le degré

  
 <EMI ID=5.1> 

  
noter que cela forme le principe sur lequel la présente invention est basée, c'est-à-dire que dans certaines conditions l'inverse de cela est vrai, c'est-à-dire plus la différence de température à travers le revêtement est basse, plus le rendement de l'isolement de la chaleur est grand.

  
Selon la présente invention un article conformé isolant de chaleur qui doit donner un revêtement venant en contact avec

  
du métal fondu pour moules métallurgiques comprend une

  
matière réfractaire granulaire et/ou fibreuse présentant une opacité élevée à l'égard des rayons infrarouges et ultra-violets, un mélange exothermique d'un combustible , un agent oxydant

  
 <EMI ID=6.1> 

  
Les ingrédients exothermiques dans le revêtement

  
ont ce résultat que la température du revêtement qui

  
augmente sur toute son épaisseur et sur la face du revêtement éloignée de la face en contact avec le métal fondu, se rapproche de la température de la face en contact avec le métal fondu, et la différence de température à travers le revêtement

  
est réduite à une valeur basse. Cependant, en plus de la nature exothermique,le revêtement selon la présente invention est également formé en bon isolateur de la chaleur, et cela est

  
obtenu en incorporant dans la composition une matière

  
réfractaire présentant une opacité élevée aux rayons infra-rouges

  
et ultra-violets, la conductibilité thermique d'un isolateur

  
de chaleur dépendant entre autres de la facilité avec laquelle

  
les rayons infra-rouges et ultra-violets peuvent pénétrer dans cette matière réfractaire et être absorbés par la matière environnante.

  
 <EMI ID=7.1> 

  
et ultra-violets ne varie que légèrement avec la température et ainsi l'augmentation de la température du revêtement à cause de la réaction exothermique n'a pour résultat qu'une faible augmentation de la conductibilité thermique et le taux réel de la perte de chaleur, étant proportionnel pour une épaisseur donnée à la différence de température à trave:s le revêtement et à sa conductibilité thermique, est substantiellement réduit. Cela

  
est opposé à la situation obtenue avec les matières de transparence plus grande aux rayons infra-rouges et ultra-villets, telle la silice, où la conductibilité thermique augmente substantiellement lorsque la température augmente, et les bénéfices de la réduction de la différence de température à travers le revêtement sont appréciablement neutralisés par l'augmentation de la conductibilité thermique. La réaction

  
est exothermique et de plus avantageuse en cela qu'elle réduit

  
la durée nécessaire pour que la gradient de température

  
à travers le revêtement atteigne un état constant, le taux de transfert de la chaleur à l'état constant étant inférieur au

  
taux de transfert de la chaleur dans des conditions d'état non constant. 

  
Les propriétés isolantes de chaleur du revêtement selon la présente invention sont augmentées davantage par leur densité basse laquelle normalement ne sera pas en dehors des limites

  
 <EMI ID=8.1> 

  
les limites les plus préférentielles étant de 0,32 à 0,34 gr/cm<3>. La / densité basse nécessaire pourra être obtenue soit en ajoutant la matière réfractaire à la composition, totalement ou en partie,

  
 <EMI ID=9.1> 

  
la magnésie, l'oxy_de de chrome, l'oxyde de titane et l'oxyde

  
de zirconium,ou bien des mélanges de deux ou plusieurs de ces matières.

  
La matière réfractaire fibreuse préférentielle est la fibre d'aluminosilicate, mais d'autres matières appropriées sont l'oxyde de zirconium, le silicate de calcium et les fibres d'aluminium ou des mélanges de ces substances. Un avantage que présente la présente invention est qu'elle convient pour la production de revêtements là où l'emploi d'asbeste comme matière réfractaire fibreuse est indésirable.

  
Le liant préférentiel comprend un liant organique tel que des résines phénoliques (par exemple la résine phénol-formaldéhyde), les résines à base d'urée, (par exemple la résine urée-formaldéhyde), résines furane, ou amidon ensemble avec un liant anorganique,

  
lequel de préférence est la silice colloïdale, mais qui pourra

  
être un autre liant anorganique approprié, tel le monoorthophosphate d'aluminium ou l'alumine colloïdale.

  
 <EMI ID=10.1> 

  
qui de préférence possède des dimensions des particules telles qu'au moins 99% en poids traverseront un tamis de 100 B.S.S. mesh

  
et au moins 75% ne traverseront pas un tamis de 270 B.S.S. mesh

  
 <EMI ID=11.1> 

  
de 400 P.B.S. mesh. Il est bien connu que le taux auquel

  
la poudre d'aluminium s'allumera et sa sensibilité, c'est-à-dire la vitesse avec laquelle l'allumage se

  
produit dépend de la finesse de la/poudre, et en général plus la poudre sera de fortes dimensions plus la proportion qui doit être ajoutée à la composition sera grande. D'autres combustibles appropriés pouvant être utilisés sont le ferrosilicium, le silicium, le magnésium ou le zirconium,

  
ou des mélanges de deux ou plusieurs de ces matières.

  
Des agents oxydants appropriés, qui de préférence sont

  
 <EMI ID=12.1> 

  
l'oxyde de fer, la bioxyde de manganèse, le nitrate de baryum,

  
ou des mélanges de deux ou plusieurs de ces matières.

  
La composition du revêtement comprend de préférence un fluorure qui agit comme catalyseur pour la réaction exothermique, et des fluorures appropriés comprenant la cryolite, le spath-fluor, le silico-fluorure de sodium,

  
ou des mélanges de deux ou plusieurs de ces substances.

  
Une composant isolante de chaleur selon l'invention présente de préférence la composition pondérale suivante : 

  

 <EMI ID=13.1> 


  
(Le sol de silice colloïdale et le liant organique ont

  
 <EMI ID=14.1> 

  
Un revêtement isolant de chaleur selon l'invention plus préférentiel encore, est de la composition pondérale suivante :

  

 <EMI ID=15.1> 


  
Un revêtement selon la présente invention

  
convient particulièrement bien pour être employé comme buselure de baguette dans la coulée de fer et d'acier à

  
cause des températures élevées impliquées dans le traitement de ces matières.

  
La méthode préférentielle de formation de revêtement selon la présente invention consiste à former une boue aqueuse de la composition, déshydratation de la boue sur un formateur poreux de la forme requise, et le séchage dans un four de la forme ainsi formée. Un agent de dispersion, tel le sulfate d'aluminium ou le chlorure ferrique, pourra être ajouté pour faciliter la formation de la boue. 

  
Les exemples qui suivent indiquent des modes de réalisation de l'invention.

  

 <EMI ID=16.1> 


  

 <EMI ID=17.1> 
 

  
 <EMI ID=18.1> 

  

 <EMI ID=19.1> 

Exemple 4.

  

 <EMI ID=20.1> 


  
Des formes préformées ont été faites pour la composition des quatre exemples ci-dessus par la méthode de boue mentionnée ci-dessus et ces formes présentaient

  
.

  
 <EMI ID=21.1>  

Exemple 5.

  

 <EMI ID=22.1> 


  
Il est à noter que dans cet exemple la densité basse

  
 <EMI ID=23.1> 

  
requise/obtenue par l'emploi d'une matière réfractaire granulaire de densité basse et on n'ajoute aucune

  
matière réfractair_e fibreuse. Une forme préformée a été obtenue avec cette composition en mélangeant les ingrédients

  
 <EMI ID=24.1> 

  
Ce mélange fut soufflé (ou alternativement formé à la main)

  
dans une boite de noyau appropriée et fut ensuite étripé

  
et séché à une température de 180 à 190[deg.]C. La forme préformée avait

  
 <EMI ID=25.1>  

REVENDICATIONS;

  
1. Article conformé isolant de chaleur servant à former un revêtement venant en contact avec un métal fondu pour

  
moules métallurgiques, comprenant une matière réfractaire granulaire et/ou fibreuse, un mélange exothermique

  
de combustible et d'un agent oxydant, et un liant,

  
caractérisé en ce que la matière réfractaire possède une opacité élevée aux rayons infra-rouges et ultr&#65533;-violets et le revêtement possède une densité inférieure à 0,7 gr/cm .

  
2. Article conformé isolant de chaleur selon la

Claims (1)

1. revendication 1 , comprenant une matière fibreuse

   réfractaire choisie dans le groupe formé par

   aluminosilice, oxyde de zirconium, silicate de calcium et fibres d'alumine.

   3. Article conformé isolant de chaleur selon la revendication 1, comprenant une matière réfractaire

   granulaire choisiddans le groupe consistant en: alumine, magnésie, oxyde de chrome, oxyde de titane, et oxyde de zirconium.

   4. Article conformé isolant de chaleur selon n'importe laquelle des revendications précédentes, dans lequel le combustible est choisi dans le groupe consistant en poudre d'aluminium, de ferro-silicium, de silicium, de magnésium,

   et de zirconium.

   5. Article conformé isolant de chaleur, selon

   n'importe laquelle des revendications précédentes, dans

   lequel l'agent oxydant est choisi dans le groupe consistant en <EMI ID=26.1>

   manganèse et nitrate de baryum. 6. Article conformé isolant de chaleur selon

   n'importe laquelle des revendications précédentes,

   dans lequel le liant comprend un liant organique et

   un liant anorganique.

   7. Article conformé isolant de chaleur selon la revendication 6, dans lequel le liant organique est choisi

   dans le groupe consistant en résine phénolique, résine urée, résines furane et amidon, et le liant anorganique est choisi dans le groupe formé par un sol de silice colloïdale, alumine

   colloïdale, et monoorthophosphate d'aluminium.

   8. Composition conformée isolante de chaleur, selon n'importe laquelle des revendications précédentes,

   comprenant un catalyseur de fluorure pour le mélange exothermique.

   9. Composition conformée isolante de chaleur

   selon la revendication 8, dans laquelle le catalyseur

   fluorure est choisi dans le groupe formé de: cryolite,

   spath fluor et silicofluorure de sodium.

   10. Article conformé isolant de chaleur selon n'importe laquelle des revendications précédentes comprenant la composition pondérale suivante :

   <EMI ID=27.1>

   Le liant organique et le sol de silice colloïdale possèdent une proportion combinée comprise entre 2 et 30%. 11. Article conformé isolant de chaleur selon

   la revendication 10, comprenant la composition pondérale suivante :

   <EMI ID=28.1>

   12. Article conformé isolant de chaleur selon n'importe laquelle des revendications précédentes, dans lequel la densité est comprise entre 0,25 et 0,55 gr/cm<3>.

   13. Article conformé isolant de chaleur selon la revendication 12, dans lequel la densité est comprise entre

   <EMI ID=29.1>

   14. Article conformé isolant de chaleur selon la

   <EMI ID=30.1>

   0,32 et 0,34 gr/cm<3>.

   15. Article conformé isolant de chaleur servant à former un revêtement venant en contact avec un métal fondu pour moules métallurgiques, ayant les compositions données dans n'importe lquel des exemples 1 à 5.