BE492219A - - Google Patents

Description

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    NOUVEAU   PRODUIT POUR ENDUIRE LES HOULES t 
ET   LINGOTIERES.   



   On sait qu'il est nécessaire de protéger, en métallurgie, les moules ou lingotières contre les effets thermiques et d'éviter surtout que les fluctuations du niveau du métal coulé ou les éclaboussures dues au jet de coulée provoquent l'accrochage du métal en fusion aux parois de la lingotière, ce qui engendrerait les défauts connus de la peau des lingots, tels que pailles, gouttes froides, etc.. Aussi a-t-on préconisé ou utilisé divers enduits qui présentent, à divers degrés, soit l'inconvé- nient de mal protéger les lingotières ou les moules, soit celui de ne pas suffisamment concourir à la suppres- sion des défauts de coulée affectant plus spécialement la "peau" du lingot, soit même celui de provoquer ces défauts de peau. 



   La présente invention a principalement pour objet, à. titre de produit industriel nouveau, un produit pour enduire les parois intérieures des moules et lingo- tières, en particulier pour fontes et aciers, permettant 

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 d'éviter les inconvénients précités. Ledit produit est remarquable en ce qu'il se.. présente sous la forme d'une poudre constituée essentiellement par un mélange de carbone pulvérisé et d'un hydroxyde d'un métal alcalin. 



   Ce mélange présente les avantages suivants: le carbone constitue un support suffisamment stable pour que l'hydroxyde alcalin y soit et y reste dissé- miné jusqu'à son utilisation. Au moment de l'utilisa- tion, le carbone, de par les faibles dimensions de ses particules, pénètre dans les pores de la fonte des lingotières et évite la migration du carbone desdites fontes vers le métal fondu moins carburé. Par ailleurs, l'hydroxyde (NaOH ou   KOH)   agit sur le métal fondu coulé pour l'épurer tout en produisant une petite turbulence périphérique au niveau du métal qui évite l'accrochage des inclusions non métalliques sur les parois de la lingotière. 



   De préférence l'hydroxyde est pris en quan- tité suffisamment réduite (3 à 10 % en poids par exem- ple) pour que, par déliquescence au contact de l'humi- dité du carbone ou atmosphérique, le mélange ne risque pas de perdre une stabilité minimum compatible avec la manipulation du produit et son emballage dans des sacs par exemple en papier. 



   De préférence, le produit est constitué par un mélange d'une substance à base de carbone, pulvéri- sée, contenant divers oxydes et autres impuretés, par exemple un graphite naturel ou un anthracite dont la teneur en carbone peut être de l'ordre de 40 à 85   %   en poids, et d'un hydroxyde d'un métal alcalin, soude ou potasse caustique, par exemple sous forme de grains, de lamelles fines dites "écailles" ou de lessive très .concentrée. 

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   Dans ce cas la proportion d'hydroxyde peut être augmentée du fait qu'une partie de cette soude caustique se combinera, lors de l'emploi, avec les impu- retés ; elle peut être comprise entre 5 et 2% en poids. 



   En vue de son emploi, la poudre formée uni- quement de carbone pulvérisé et d'hydroxyde, ou celle comportant des oxydes et autres impuretés est délayée avec de l'eau, par exemple, dans la proportion en poids de 1 à 2 parties d'eau pour une partie de poudre. 



   L'enduit ainsi préparé peut être appliqué sur les parois des moules ou lingotières, de préférence à l'aide d'un vaporisateur ou de toute autre façon ;    pellicule obtenue perd rapidement par évaporation l'eau   de délayage et ne contient plus que les éléments utiles composant la poudre initiale. 



   Dans le cas où le mélange contient des oxydes ou autres impuretés, l'hydroxyde alcalin réagit notam- ment lors de l'addition de l'eau de délayage sur ces oxydes et autres impuretés contenus dans les conglomé- rats minuscules composant la substance utilisée sous forme d'une poudre plus ou moins fine et provoque, de ce fait, une désagrégation de ces conglomérats. Il en résulte ce résultat extrêmement important que, partant d'une poudre dont la finesse correspond par exemple à celle d'un tamis de 6000 mailles au centimètre carré, on obtient, après délayage à l'eau et dessication de la pellicule d'enduit par évaporation, sans qu'il' soit nécessaire d'avoir recours à un broyage mécanique extrê- mement poussé souvent imparfait et toujours très onéreux des grains de carbone d'une finesse extrême, de l'ordre de grandeur des micelles colloïdales.

   Ces grains voisi- nent sur la paroi de la lingotière avec les solutions desséchées des sels alcalins ou autres combinés dus à 

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 l'effet direct ou indirect de l'hydroxyde alcalin sur lesdits oxydes ou impuretés. Les particules de carbone ainsi obtenues s'incorporent d'autant plus très facile- ment dans les pores de la fonte de la lingotière que leurs dimensions sont plus réduites évitant ainsi la migration du carbone de la fonte elle-même vers le métal coulé moins carburé ainsi qu'on l'a déjà dit, ce qui supprime l'une des causes principales de la détériora- tion rapide des lingotières. 



   Quant aux constituants de l'enduit venant au contact du bain d'acier au fur et à mesure de sa montée dans le moule ou la lingotière, ils participent aux réactions d'épuration du bain à sa périphérie et évi- tent, en outre, les défauts de surface du lingot ou de la pièce moulée dont il a été parlé. 



   Les sels alcalins ou combinés chimiques divers dont il vient d'être parlé, constituant avec le carbone la pellicule d'enduit, donnent naissance, au contact du bain de métal coulé, à des composés très fusibles et à une légère turbulence superficielle à la périphérie de la surface du bain. Il en résulte que les impuretés du métal coulé, qui pourraient être emprison- nées dans la peau du lingot en s'accrochant aux parois de la lingotière pendant la montée du métal, se décan- tent très rapidement vers le haut, entraînant les gaz dissous ou occlus ainsi, d'ailleurs, que les constituants de la pellicule d'enduit, autres que le carbone. Pour les mêmes motifs, les projections ou "accrochages" du métal sur les parois, dues au jet de coulée, retournent au bain.

   Les défauts de peau connus sont ainsi éliminés de façon certaine : inclusions non métalliques, bulles de peau, piqûres, pailles, gouttes, froides, etc... 



   C'est ainsi que, dans le cas de l'utilisation d'hydroxyde de sodium et   d'un   graphite naturel conte- 

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 nant de la silice, de l'alumine et diverses autres impu- retés, NaOH se combine sous forme de   SiONa   dans chaque grain de la poudre, partiellement ou en totalité avec SiO2 par suite de son affinité pour ce constituant, ce qui explique la désagrégation de chaque grain au moment notamment, de son délayage avec l'eau. 



   Au contact du bain de métal coulé, dans le cas d'un acier par exemple, SiO3Na2 se dissocie en SiO2 et Na2O et même si l'acier tend à. s'accrocher aux parois de la'lingotière, il se forme, indubitablement, une pellicule de   SiOFe   ou SiO3Mn qui, se détachant de la paroi, évite l'accrochage du métal coulé et contribue à la formation du laitier très fluide et très fusible la périphérie du niveau du bain, englobant également les autres impuretés, lesquelles se décantent tout-à- fait vers le haut du lingot, dans la partie à élaguer obligatoirement. 



   Quant au carbone de l'enduit qui ne s'est pas incorporé dans les parois de la lingotière, sa présence provoque la formation de CO, augmentant la légère turbulence périphérique dont il a été parlé, les réactions étant : 
 EMI5.1 
 
Ces réactions sont suivies des réactions désulfurantes 3 et 4 ci-après, dans le cas de présence de soufre :   3)   FeS + 2Na =   NaS +   Fe   4) MnS   + 2Na = Na2S+ Mn 
Na2S insoluble est entraîné dans le laitier épurant et se'décantant vers le haut dont il a été parlé. 

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   A cette action désulfurante pourra   s'adjoin-   dre éventuellement une réaction déphosphorante due à NaOH au contact du bain d'acier. 



   On trouvera ci-après quelques exemples de compositions du produit selon l'invention. 



   EXEMPLE I - 
On broie très finement du carbone pur par exemple des déchets d'électrodes, de manière que le produit broyé passe au tamis comportant 10. 000 mailles au cm2, puis on mélange intimement le carbone ainsi broyé à des écailles de soude caustique fines ou déjà pulvérisées et ceci dans les proportions approximatives suivantes en poids : 
C= 95 
NaOH = 5 
Lors de son utilisation, on malaxe le produit pulvérulent ainsi obtenu avec de l'eau de délayage raison d'une partie en poids du mélange pour une à deux parties d'eau, de manière à. obtenir un enduit suffisam- ment fluide pour être appliqué par exemple au pistolet à air comprimé. 



   EXEMPLE II - 
La matière carbonée de départ est un anthra- cite graphitique ayant approximativement la composition en poids suivante : 
 EMI6.1 
 0............................... 80 Si02......................... 8 .. 12 Ai Oxydes de fer Ti02 OnO MgO 5 Na 2 0 K20 U # # # Total 100 

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Cet anthracite graphitique est moulu au tamis de 6.400 mailles par cm . On prend 93 g de la poudre ainsi obtenue et on la mélange soigneusement dans une mélangeuse, à 7 g de soude caustique dissoute dans le minimum d'eau, pratiquement à poids sensiblement égal, la solution de soude tombant, par exemple, en pluie fine dans cette poudre en mouvement.

   La dissolu- tion de la soude a lieu juste avant son introduction dans le mélangeur pour que la chaleur de dissolution produite dessèche suffisamment la masse du mélange obtenu, de telle sorte que ce dernier peut être manipu- lé, stocké et emballé, même dans des sacs de papier, sans aucun risque. 



   Il est à noter que, dans cet exemple de mise en oeuvre de l'invention, les proportions de soude employée sont telles que l'enduit obtenu est friable et peu fusible et que la   turbulence   superficielle périphéri- que est relativement réduite. 



   Il en résulte que cet enduit est particuliè- rement approprié pour le cas de la coulée en chute d'un acier doux effervescent ou encore en fonderie de fonte, comme noir de fonderie, soit pour être incorporé aux "sables verts" ou "aux sables   d'étuves"   ou comme enduits liquides dits "noirs d'étuve". 



   EXEMPLE III - 
On part des mêmes matières premières que dans l'exemple II et l'on opère comme dans le dit exemple en utilisant cette fois 85 g de la substance carbonée indi- quée pour 15 g de soude caustique dissoute dans le minimum d'eau. 



   Dans ces conditions, la silice et les oxydes contenus dans la poudre d'anthracite graphitique sont pour la plus grande part combinés à la soude sans toute- fois qu'il subsiste beaucoup d'alcali en excès lorsque 

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 le métal en fusion vient au contact de la pellicule d'enduit. Aussi cette pellicule est-elle plus adhérente à la paroi et plus liée, et, l'on utilisera plus parti- culièrement cet enduit en une couche mince dans le cas d'un acier calmé coulé en source ou pour   l'enduisage   de la surface des moules destinés aux moulages d'acier. 



   EXEMPLE IV- 
On part des mêmes matières premières que dans l'exemple II, mais on prend 80 g de poudre   d'anthr   cite graphitique pour 20 g de soude caustique dissoute dans le minimum d'eau. 



   Le produit obtenu renferme, outre le carbone, diverses impuretés, la silice et les oxydes entièrement combinés à la soude et un excès d'alcali. Les enduits, obtenus par dilution de ce produit présentent notamment, grâce à leur excès d'alcali, d'excellentes propriétés déphosphorantes et désulfurantes qui interviendront heureusement à la périphérie du lingot surtout dans le cas des aciers calmés à grande viscosité. 



   EXEMPLE V - 
On prend comme substance carbonée de départ, un anthracite graphitique ayant en poids la composition approximative suivante : 
 EMI8.1 
 0........................... 70 6102; ... 1 ...... 8 .... 8 ........ 17 b3 l . v o v . v .. o a o . e a v v v e . v e v 8 Oxydes de fer TiO2 CaO. 



  MgO . Il 0 ......... 5 Naz0 KP. 0 8 " Total 100 

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On prend 92 g de cette substance qui est moulue de la même façon que l'anthracite   graphitique   de l'exemple II et on ajoute 8 g de soude caustique dis- soute dans le minimum d'eau. 



   L'enduit obtenu par dilution renferme, à côté du carbone et de diverses impuretés, une partie de la silice et des oxydes combinés à la soude et une partie de la silice et des oxydes à l'état non combiné. 



   Comme dans tous les exemples précédents cet enduit présente la propriété de constituer une couche sur laquelle le métal coulé ne peut s'accrocher et peut être utilisé avantageusement pour éviter les pailles dites de pied dues aux éclaboussements du jet et, par suite, sont particulièrement indiqués pour la coulée en chute d'un acier effervescent, en forçant l'épaisseur de la couche au bas de la lingotière. 



     EXEMPLE   VI - 
On opère en partant du même anthracite graphitique que dans le cas de l'exemple V, mais on mélange 80 g de ladite substance à 20 g de soude caus- tique dilué dans le minimum d'eau. Cette proportion de soude correspond à une attaque plus complète de la silice et des oxydes contenus dans la matière carbonée de départ. Aussi l'enduit obtenu, après dilution, pré- sente-t-il les mêmes propriétés que dans l'exemple III; cependant, la turbulence superficielle créée au contact du bain est plus réduite et l'effet épurant plus accentué. L'enduit convient, notamment, dans le cas d'un lingot d'acier calmé coulé, en chute. 



   EXEMPLE VII - 
On prend 75 g de l'anthracite graphitique de l'exemple V que l'on mélange à 25 g de soude causti- que   dilàée   dans le minimum d'eau. Après mélange soigné, 

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 suivi de dilution dans un poids égal d'eau, on obtient un enduit contenant un excès d'alcali et présentant par conséquent entre autres d'excellentes propriétés désulfurantes et déphosphorantes dues   à   l'excès d'alcali. 



   La poudre préparée selon l'un quelconque de ces exemples est délayée au moment de son emploi dans une ou deux parties d'eau pour une partie de poudre. 



   Comme mentionné plus haut, les grains de graphite, grâce à l'attaque du conglomérat carbone-silice-oxydes et autres impuretés par la soude, sont d'une très grande finesse, aussi la décantation de ces grains de graphite est-elle très lente, et lorsque le produit ainsi obtenu a été suffisamment trituré, l'enduit est très homogène. 



   L'application de l'enduit au pistolet sur les parois de la lingotière s'effectue très rapidement et permet d'obtenir une pellicule homogène sans solution de conti nuité, séchant très vite. Les lingotières ainsi endui- tes supportent un plus grand nombre de coulées sans être détériorées, la lingotière étant revêtue d'une pellicu- le continue, on obtient des lingots présentant une belle "peau" avec le minimum pratique de défauts de surface. 



   Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples ci-dessus décrits. 



   C'est ainsi, en particulier, que l'on peut remplacer la lessive de soude par de la lessive de potasse ou par une Solution concentrée d'un hydroxyde d'un autre métal alcalin en quantité stoechiométrique- ment équivalente. On pourrait même utiliser un hydroxy- de d'un métal alcalin sous forme solide - en grains ou en lamelles - sans addition d'eau. Le processus opéra- toire resterait sans changement. D'autre part, la substance carbonée de départ peut ne pas être du 

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 graphite ou de l'anthracite graphitique. On peut partir, par exemple, de n'importe quel charbon de terre ou de charbon de bois.

Claims (1)

1. - REVENDICATIONS - 1.- Produit pour enduire les moules et lingotières, en particulier à fontes et aciers, ledit produit étant constitué essentiellement par un mélange de carbone pulvérisé et d'un hydroxyde d'un métal alca- lin. produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 1, dans lequel la proportion d'hydroxyde supportée par les grains dudit carbone pulvérisé est comprise entre 3 et 10 %.

   3. - Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 1, dans lequel l'hydroxyde alcalin est la soude caustique (NaOH).

   4. - Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 1, dans lequel l'hydroxyde alcalin est la potasse (KOH).

   5 .- Produit pour enduire les moules et lingotières constitué par une poudre composée, d'une part, d'une substance carbonée comprenant au moins un corps pris dans le groupe comprenant la silice et les oxydes d'aluminium, fer, titane, calcium, magnésium, sodium et potassium et, d'autre part, d'hydroxyde d'un métal alcalin.

   6.- Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 5, dans lequel la proportion totale d'hydroxyde est comprise entre 5 et 25% en poids, la quantité portée par les grains de carbone de ladite substance carbonée étant comprise entre 3 et 10%.

   7.- Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 5, dans lequel . ladite substance carbonée est un graphite naturel. <Desc/Clms Page number 12>

   8.- Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 5, dans lequel ladite substance carbonée est du charbon de terre.

   9.- Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 5, dans lequel ladite substance carbonée est du charbon de bois.

   10. - Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 5, dans lequel ladite substance carbonée est un graphite pur additionné de silice.

   11.- Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 10, dans lequel ladite silice est sous forme d'un sable siliceux très pur.

   12.- Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 5, dans lequel la substance carbonée est un graphite pur additionné de silice et d'au moins un oxyde pris dans le groupe comprenant A12O3, les oxydes de fer, TiO2, CaO, MgO, Na2O, K2O.

   13. - Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 5 ayant approxima- tivement la composition suivante en poids : anthracite graphitique..... 80 à 93 gr. soude caustique............ 20 à 7 gr. ledit anthracite graphitique ayant approximativement la composition suivante : <Desc/Clms Page number 13> EMI13.1 C........................... 80 SiO2 12 A12O3 5 EMI13.2 Oxydes de fer Ti0E CaO MgO v e e e e e e e e e e Na 2 0 K 20 Total 100 14.- Produit pour enduire les moules et lingotières suivant la revendication 5 ayant, approxima- tivement la composition suivante en poids anthracite graphitique...... 75 à 92 % soude caustique............. 25 8% l'anthracite graphitique ayant approximativement la composition suivante :

   EMI13.3 C........................... 70 3i02........................ 17 A12O3 8% EMI13.4 Oxydes de fer Ti02 C 8.0 l 5 %0 MgO Na2 0 K20 Total 100 15.- Produit suivant l'une quelconque des revendications précitées caractérisée en ce que la finesse des grains de carbone correspond sensiblement à celle d'un tamis ayant 6000 mailles au centimètre # carré. <Desc/Clms Page number 14>

   16.- Produit pour enduire les moules et lingotières, en particulier à fontes et aciers, en substance comme décrit.

   17. - Enduit pour moules, et lingotières formé en poids d'une partie du produit suivant l'une quelconque des revendications précitées et d'environ une à deux parties d'eau.

   18. - Moule en fonte ou acier caractérisé en ce qu'il est recouvert intérieurement d'un enduit consistant en un mélange, d'une part, de fines particu- les de carbone ayant très sensiblement les dimensions des micelles colloidales, certaines de ces particules étant engagées dans les pores du métal constituant ledit moule, et d'autre part, d'un hydroxyde.

   19.- Procédé pour enduire un moule suivant la revendication 18, caractérisé en ce qu'il consiste à former sur la paroi interne de ce moule un film de l'enduit suivant la revendication 17.et à sécher ce film par évaporation.