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Perfectionnements au réchauffage au à l'alimentation des têtes de lingotière.
La présente invention a pour objet une tête de coulée de faible volume et un appareil réchauffeur pour tête de lingotière permettant d'obtenir une tête de coulée de ce genre. Plus parti- culièrement, l'invention s'applique à l'art de nourrir ou ré- chauffer le haut des lingots de métal au pièces de fonderie, et s'applique à l'obtention d'un résultat pratique dans l'alimen- tation et le réchauffage par des apports de métal plus faibles que ceux considéras jusqu'ici comme praticables S'est un fait bien aonnu des spécialistes que l'adjonction d'un réchauffeur ou haut de lingotière maintient le métal liquide dans la tête de coulée ou d'alimentation du lingot et de la pièce de fonderie, pendant un temps assez long pour nourrir le retrait ou la cavité causés par la contraction du métal,
aavité communément connue sous le nom "retassure".
La pratique courante du lingot d'acier normal démontre que le rechauffeur doit recevoir en/volume de 12 à 24 % du métal
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en fusion dans le lingot entier peur produire un lingot suffi- samment sain, pratiquement exempt de ségrégation et commercia- lement utilisable.
La variation de ce volume dépend de nombreux facteurs, tels que la dimension et%la forme des i.icules ca lin- gotières, la temperature du metal en fusion et sa composition ainsi que des procédas de coulée'
Le pourcentage de métal fondu nécessaire pcur compenser les caractéristiques de retrait du lingot varie de 4 à 8 % seu- lement, tandis que la quantité de métal restait dans la tête de coulée est égale à ce qui doit nécessairement s'y trouver pour remédier aux pertes de chaleur et, en cutre, pour tenir en réserve les faibles pourcentages nécessaires pour nourrir la retassure*
Le métal solidifié remplissant le dispositif de coulée n'est pas commercialement utilisable, en raison de sa forms, de sa porosité,
des imp@retes et de la ségrégation: la présente invention a pour but de réduira la quantité de métal fondu à fournir au recha@ffeur ouà la tête de coulée pour obtenir un réchauffage ou une alimentation de la partie supérieure de la lingotière, d'une manière efficace avec un minimum de métal rebuté.
La présente invention tend à diminuer les pertes de chaleur à travers les parois du fechauffeur de manière à main- tenir au minimum la quantité de solidifié dans la tête de coulée* L'invention vise aussi un procédé de revêtement in- térieur auxiliaire du réchauffeur, revêtement qui tend égale- ment, à diminuer la surface de la section transversale de la zone limitée par les parois du rechauffeur, plus particulière- ment près de sa partie inférieure-
La description de cette invention sera faite avec refe- rence au dessin annexé sur lequel :
Les figures 1 et 2 sont des vues schématiques représentant
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surtout des coupes verticales, la figure 1 représentant une tête de coulée normale et la figure 2 une tête de coulée établie conformément à la présente invention.
La figure 3 est la coupe verticale d'un fragment de lin- gotière contenant un lingot et un réchauffeur supérieur com- posite établi d'après la présente invention.
Les figures 4 et 5 représentent des variantes du mêlas dispositif et,
Les figures 6, 7 et 8 sont des coupes similaires de moules comprenant des réchauffeurs faits exclusivement en produits ré- fractaires et construits conformément à la présente inventions
Si on. se reporte d'abord à la figure 1, on y voit un fragment de la partie supérieure d'un lingot 10. avec une tête .de coulée 11 et une cavité 12 généralement en forme de V en coupe verticale.
-La tête de coulee, par conséquent, contient une grosse masse de métal, particulièrement dans sa partie in- férieure. Sur la figure 2, la cavité 13 au lieu d'être en forme de V a la forme d'un U, c'est-à-dire que la tête de coulée a des parois plus minces, avec une quantité moindre de métal que sur la figure 1: la formation d'une tête de coulée présentant les caractéristiques générales de la figure 2 constitue la fin poursuivie par la demanderesse*.
Sur les figures 3, 4 et 5 on a représenté une garniture en fonte au enveloppe 14 de forme plus ou moins habituelle, présentant des parois internes évasées vers le bas, et, à son extrémité inférieure, un rebord 15 s'avançant vers l'intérieur.
Le réchauffeur est fait pour s'adapter exactement à l'in- térieur de la cavité du moule 16 qui peut être généralement de section circulaire, rectangulaire au quelconque. Au-dessus du rebord 15 la paroi interne de la garniture en fonte est recou- verte par un revêtement réfractaire semi-permanent, qui peut être constitué d'une seule pièce fabriquée sur place, ou de
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plusieurs blocs de forme appropriée ajustés et maintenus en place, Le mot réfractaire ici employé s'applique à toute autre matière non métallique résistant à la chaleur.
Sur la figure 3, ce revêtement semi-permanent comprend une partie supérieure 17 et une partie inférieure 18 d'épaisseur moindre que la première, La partie inférieure 18 repose sur le rebord 15 et la pactie supérieure 17 s'appuie sur la partie inférieure 18. Un anneau inférieur en produit réfractaire 19, également de forme arbitraire est temporairment fixé au bas de l'enveloppe 14 d'une manière quelconque, comme par exemple au moyen de pinces à ressort. cet anneau couvre et protège l'extremité inférieure de la garniture en fonte avec son rebord 15.
L'anneau 19 est généralement prévu pour servir une seule fois et d'ordinaire il se sépare de la partie supérieure et reste avec le lingot quand on enlève le rechauffeur,
A l'intérieur du revêtement inférieur 18, on a prévu un revêtement supplémentaire 20 d'une épaisseur suffisante pour venir à fleur de la face interne du revêtement 17 et de la face interne de l'anneau inférieur 19. Ce revêtement auxiliaire 20 peut être mis en place sous la forme pâteuse, mais on le laisse sécher parfaitement avant la mise en servipe du réchauffeur, ou bien on peut le préparer d'avance en une ou plusieurs pièces également bien séchees avant la mise en place dans le réchauffeur
La composition de ce revêtement auxiliaire est variable.
On peut le faire avec une -matière refractaire: mais de preférence un composé exothermique doit s'y trouver inclus: l'action exo- thermique doit être relativement lente, pour pouvoir s'étendre sur une période de temps comparable à celle du refroidissement du lingot. En règle générale, les surfaces exposées doivent être garanties par un revêtement nettement impénétrable, pour éviter l'échappement des gaz inclus dans la masse du métal en fusion jusqu'à ce qu'une mince pellicule se soit formée à la
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surface du -métal. Dans certains cas cependant, il peut être recommandable de prévoir des èvents pour l'évacuation de ces gaz.
Toutefois, le revêement impénétrable dont il est question plus haut s'ajoutant au faible pouvoir exothermique ou à la faible combustibilité du revêtement supplémentaire suffit pour prévenir la formation de gaz en quantité suffisante pour rendre hazardeux le remplissage du réchauffeur, ou pour contaminer le lingot en fusion,
Diverses matières peuvent être utilisées pour la fabri- cation du revêtement auxiliaire exothermique, par exemple les sources du carbone, la houille, le poussier de cake, le goudron et le graphite, les sources de silicium, comme le ferre-silicium, les cources d'aluminium, comme la drosse, les scories au lai- tiers, et d'autres matières qui, lorsqu'elles sont convenable- ment agglomérées et lorsqu'elles se trouvent en présence de l'air ou de l'oxygène entraînes, au bien de l'oxygène dégagé par un corps oxydant contenu dans la masse,
s'oxydent ou brûlent en dégageant la quantité de chaleur désirée, avec; une allure assez lente pour contrebalancer les pertes de chaleur subies par le métal du réchauffeur, à l'exception de celui du corps du lingot, ou bien ajouter dans la mesure désirée la quantité de chaleur nécessaire pour réaliser les avantages prévus par la présente invention- L'agglomération des matières employées peut s'obtenir par frittage, utilisation d'un liant, fusion ou com- pression, mais dans tous les cas, le revêtement auxiliaire doit être parfaitement se et non déplaçable par le mtal en fusion.
Les produits ou sous produits des fermes et des forets en général, susceptibles de donner les résultats décrits plus haut, pourront être utilisés pour la confection du revêtement auxiliaire. Par exemple on pourra pour cet usage, fabriquer un bloc aggloméré compact de paille ou de cosses végétales, @ avoine, riz, etc... mélangé avecun liant appropria: le bloc
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devra être recouvert à la surface ,'d'une couche inerte, destinée à éviter la formation de gaz nuisibles.
Pour prévenir la perte de chaleur à la surface supérieure du métal, celle-ci doit être de preférence rapidement recouverte d'une couche 21 d'une matiète isolante ou exothermique, comme il en existe beaucoup toutes prêtes à cet usage, la balle d'avoine ou de riz, la paille, par exemple- Ces .matières brûlent plus ou moins rapidement, mais leurs cendres forment une cou- verture poreuse constituant un excellent isolant thermique.
Dans le mode de realisation de la figure 4, on remarque une garniture demi-permanente 22 qui peut présenter la même épaisseur sur toute son étendue;, L'anneau inférieur 23 est semblable 1. celui de l'anneau 19, sauf qu'il avance vers l'in- térieur au delà de la surface inférieure du revêtement 22, la saillie vers l'intérieur servant . supporter le revêtement auxiliaire 24 de même nature que le revêtement 20 décrit plus haut, Le revêtement 24 ne s'élève pas jusqu'en haut du rachauf- feur, et il peut présenter une épaisseur considérable, de sorte qu' il diminue sensiblement la surface transversale de l'espace ménagé à la partie inférieure du réchauffeur.
Par suite, il tend à diminuer les dimensions horizontales de la tête de coulée, en même temps qu' il réduit les pertes de chaleur, et permet ainsi de réduire l'épaisseur des parois de la tête de aculée.
Le revêtement auxiliaire 24 reste sur le lingot quand on enlève le réchauffeur, et comme il n'est pas de nature à durcir d'une manière appréciable sous l'influence de la chaleur du lingot iest facilement saisi par les mâchoires de la grue de manutention, mâchoires qui pénètrent dans le revêtement. On fait mordre ces mâchoires juste en-dessous des opaulements 25 de la tête de coulee, ce qui procure une prise ferme pour le levage de la téte
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Le mode de réalisation de la figure 5 diffère de celui de la figure 4 principalement en ce qu'il présente, entre la tête de coulée et le lingot proprement dit, un étranglement qui contribue à réduire encore davantage, les dimensions horizonta- les de la partie inférieure de la tête de coulee.
Ici encore le revêtement semi-permanent 26 peut garder la même épaisseur sur toute son étendue, et sa partie inférieure est recouverte par un revêtement auxiliaire 27 de même nature générale que les revête- ments 20 et 24, Cependant, comme le montre le dessin, le revte ment 27 augmente d'épaisseur de haut en bas et il recouvre le rebord intérieur de l'anneau terminal 28.
La figure 6 représente un réchauffeur d'une seule pièce en matière réfractaire 30, dont la paroi va en s'épaississant vers le bas.A l'intérieur de cette enceinte réfractaire on monte un revêtement auxiliaire 31, qui est le préférence fabriqué d'avance pour s'ajuster dans et être soutenu par la pièce 30.
Le mode de réalisation de la figure 7 est analogue à celui de la figera 6 mais le réchauffeur 32 en matière réfractaire peut offrir la mené épaisseur du haut en bas, tandis que le revêtement auxiliaire pré-fabriqua 33 présente à son sommet une bride 34 faisant saillie vers l'extérieure cette bride, prenant appui sur le bord supérieur de la pièce 32 soutient ainsi le revêtement auxiliaire 33. Dans ae mode de réalisation aussi bien que dans celui de la figure 6, un étranglement est prévu à la jonction du trou de coulée et du lingot proprement dit.
Dans ce mode de réalisation représente sur la figure 8 , le rèchauffeur en matière réfractaire 35 fait d'une seule pièce présente un peu la forme d'un champignon renversé, c'est-à-dire que sa paroi s'évase vers le bas en s'élargissant, de manière à se rapprocher très près des surfaces intérieures du moule 16.
La partie supérieure du réchauffeur peut être un cylindre de diamètre comparativement -réduit, de manière à' diminuer les
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dimensions horizontales de la ,tête de coulée- Il peut aussi comporter des creusures 36 situces en des points opposas et destinées à forcer des saillies sur la tête de coulée, saillies sous lesquelles les mâchoires de la grue puissent trouver une bonne prise. Dans ce cas, le revêtement auxiliaire 37 s'applique dans un creux de la surface intérieure de la pièce 35 scit sous forme de pâte, soit en un ou plusieurs Cléments pre-fabriqués et suchés.
Le réchauffeur est utilisé de la façon habituelle, c'est- à-dire qu'il est supports provisoirement par des blocs ou cales reposant sur le haut du moule. jusqu'à ce que le métal fondu, verse dans le oule, s'élève à un niveau préalablement fixé-On dépose alors une couche de Matière isolante ou exothermique à la surface du metal en fusion, comme indiqua en 21 et on enlève les cales supportant le réchauffeur pour permettre à celui-ci de "flotter" sur le metal en fusion- Dans le réchauffeur habi- tuel, le métal reste l'état fendu plus longtemps que dans le moule proprement dit, en raison de l'effet isolant produit par le revêtement semi-permanent dans le cas d'un r1#ehauffeur compo, site, ou en raison du réfractaire cuit que constituent les ré- chauffeurs d'une seule pièce.
Il est cependant inévitable qu'une certaine quantité de chaleur se perde à travers ces enceintes rfractaires, et il est impossible d'empêcher entièrement ces pertes, mais, grâce à la présente invention cette perte de chaleur est compensée, tout au moins dans une large mesure, c'est-à-dire que, lorsque le métal en fusion touche le revête- ment auxiliaire, contenant des matières exothermiques,
une com- bustion lente est amorcée et la chaleur dégagée par cette com- bustion remplace celle perdue . travers les parois du réchauffeur
Le metal contenu dans le rachauffeur ou dans la partie basse du réchauffeur rest'' par conséquent plus longtemps liquide que ce ne serait le cas aut@@ment et la tendance à la solidifi-
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@ cation intérieure à une distance importantedes surfaces exté- rioures de la tête de coulée, comme dans la figure 1, se trouve contrebalancée de telle sorte que la retassure s'élargit consi- durablement vers sa base, ainsi qu'on le voit sur Les figures suivantes- Un moindre volume de métal en fusion suffit pour obtenir un lingot en bon état et 'bien homogène chimiquement,
tout en réduisant sensiblement la quantité de métal tebuté.'
D'autres avantages résultant de l'utilisation de l'inven- tion sont : des réchauffeurs plus petits, les remplacements ' moins fréquents des revêtements semi-permanents 18, 22 au 26, pour un réchauffeur composite, à cause de la protection inter- posée entre -ces revêtemente et le métal en fusion et enfin la possibilité d'utiliser des produits réfractaires à grand pouvoir isolant, car les revêtements semi-permanents n'auront pas à supporter le contact avec le mtal en fusion, mais serviront surtout à rendre le réchauffage plus efficace, grâce à la pro- tection des revêtements auxiliaires 20, 24 ou 27.
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iEVEI: DI'9TI 3hS .
1, Réchauffeur composite, caractérise é en ce qu'il comprend une enveloppe métallique, un revêtement re- fractaire semi-permanent recouvrant la paroi interne de l'en- velappe et un recouvrement auxiliaire recouvrant la partie
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inférieure du dit recouvrenent,semi-permanent de manière à réduire la surface transversale de l'espace limité par la partie inférieure du réchauffeur et à diminuer la porte de chaleur provenant de la dite partie inferieure.