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PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES DE COULEE OU DE MOULAGE ET A DES MATIERES
PRODUISANT DE LA CHALEUR A UTILISER DANS CES PROCEDES.
L'invention est relative à des opérations de coulée et de moulage et a pour but principal de créer une forme peifectionnée de matière produi- sant de la chaleur pour permettre d'obtenir des rendements accrus dans ces opérations.
D'autres buts de l'invention consistent a réduire 1 ) la quantité de-sable nécessaire à la production d'une pièce de coulée donnée, et 2 ) le temps nécessaire à la fabrication du moule pour cette coulée.
Dans des opérations de ce genre connues auparavant, il était d'or= dinaire essentiel, en particulier lors de la fabrication de pièces coulées ou lingots métalliques, de disposer une ou des masselottes de manière à assu- rer l'obtention d'un produit qui soit exempt de soufflures de contraction, mais on trouve d'habitude que pour obtenir des résultats satisfaisants.\' le volume de cette ou de ces masselottes doit souvent être aussi grand et même plus grand que celui de la pièce à couler, ce qui entraîne un grand déchet de métal liquide et de sable de moulage et des liants qu'ils contiennent.
Suivant la présente invention, cependant, on applique à la couche superficielle de métal dans la masselotte une matière comprenant un mélange d'aluminium, un agent oxydant et un agent fondant de scorie dans des propor- tions telles que le dégagement de chaleur provenant de la réaction exother- mique qui en résulte soit efficace pour surchauffer le métal inférieur et pro- duire une scorie isolante de la chaleur de manière que Inefficacité de la mas- selotte et la production de pièces coulées ou de lingots soient substantiel- lement accrues.
L'invention consiste également en une matière produisant de la chaleur à utiliser en relation avec la production de pièces coulées métalli- ques, comprenant un mélange d'aluminium, un agent oxydant et un agent fon- dant de scorie dans des proportions telles que le dégagement de chaleur pro- venant de la réaction exothermique qui en résulte soit efficace à surchauffer le métal inférieur et à produire une scorie isolante de la chaleur de manière que l'efficacité de la masse-lotte et la production, de pièces coulées et lin- gots soient notablement accrues.
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L'invention consiste également en une matière produisant de la cha- leur à utiliser en relation avec la production de pièces coulées métalliques, comprenant un mélange d'aluminium, de l'oxyd.e de fer magnétique, un agent fondant de la scorie, tel que du spath fluor,et du carbone. On peut égale- ment ajouter., si on le désire un élément formant alliage,tel que du manga- nèse, du chrome, etc.., ou un de leurs oxydes.
Pour l'application de l'invention de façon appropriée a la produc- tion de pièces coulées ou lingots ferreux, on trouve que les intervalles de composition suivants donnent des résultats satisfaisants :
Aluminium 15-30 %
Oxyde de fer magnétique (Fe3O4) 60-75 %
Agent fondant de scorie 5,5-12 %
Carbone 0,1-3,0 %
Elément métallique d'alliages, tels que manganèse, chrome, nickel, etc.. ou leurs oxydes 0 à 5 %
Autres substances (Silice, alumine, magnésium etc.. provenant des composants ci-dessus) le restant.
On trouve qu'un fondant pour scorie convenant particulièrement bien est le spath fluor, mais d'autres fondants tels que la chaux, d'autres fluorures, du carbonate de sodium, du borate de sodium, etc.. peuvent aussi être employés.
Egalement dans le cas de pièces coulées ou lingots en certains fers et aciers au carbone ou peu alliés, il peut dans certains cas être dé- sirable d'assortir la composition du métal produit au moyen de la poudre exo- thermique a celle de la pièce coulée ou du lingot apparenté à préparer. Dans ces cas, l'élément ou les éléments métalliques d'alliage nécessaires et le carbone doivent être ajoutés en quantité suffisante dans les intervalles indi- qués.
Comme exemple particulier, on trouve que le mélange suivant don- ne d'excellents résultats lorsqu'on l'emploie pour des pièces coulées ou lin- gots de la catégorie de l'acier doux :
Aluminium 19 %
Oxyde de fer magnétique (Fe3O4) 70 %
Spath fluor 't'que' (Fe3o4) 6 %
Carbone 0,3 %
Autres (silice, etc... provenant des compo- sés ci-dessus) le restant
On utilise de préférence tous les composants cités sous forme de poudre sèche, et ils doivent être intimement mélangés les uns aux autres pour former un mélange ayant la composition citée.
Quand on utilise la poudre résultante, la pièce ou le lingot doi- vent être coulés jusqu'à une hauteur telle qu'il existe dans la masselotte une quantité suffisante d'acier liquide légèrement supérieure à la quantité nécessaire à la compensation de la contraction de volume qui se produit pen- dant les étages de refroidissement et de solidification, de manière que la masselotte, a la fin de la coulée, soit suffisamment haute pour fournir la totalité du métal que la pièce coulée ou le lingot nécessitent.
On applique alors une certaine quantité de la matière produisant de la chaleur ayant la composition donnée plus haut, sous forme de poudre à la couche superficielle d'acier dans la masselotte, et aussitôt que cette pou- dre vient au contact du métal chaud, où-peu de temps après, il se produit une réaction exothermique qui non seulement surchauffe l'acier placé en dessous mais produit également une scorie qui, par suite de ses caractéristiques phy- siques et chimiques, est d'une nature très isolante, et forme ainsi au-dessus du sommet du métal fondu, une croûte contenant de la chaleur.
La scorie formée est essentiellement une scorie à base d'alumine, mais elle a d'ordinaire une nature quelque peu hétérogène, parce que la com-
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position chimique varie quelque peu d'un point à l'autre et d'une masselotte à l'autre. Les chiffres qui suivent représentent cependant un intervalle éten- du à l'intérieur duquel tombent d'habitude-des analyses individuelles :
Alumine 60-75 %
Oxyde de fer (Fe2O3) 5-20 %
Chaux + spath fluor (CaO + CaF2) 6-15 %
Silice 2-10 %
Autres le restant
A l'aide de ce procédé, le volume d'acier dans la masselotte néces- saire à assurer la production d'une pièce coulée ou d'un lingot satisfaisant, peut être considérablement réduit;
par exemple, quand, dans un des procédés antérieurement connus, une masselotte de 30 cms de hauteur (12 pouces) peut être nécessaire pour assurer une bonne qualité dans une pièce coulée donnée, cette hauteur peut être réduite à 6,25 cms (21/2 pouces) en utilisant la poudre conforme à la présente invention, les dimensions latérales de la mas- selotte restant les mêmes.
Cet avantage peut être rendu plus clairement apparent en se réfé- rant au dessin en annexe sur lequel la, fige 1 est une coupe en élévation à travers un moule contenant une roue coulée obtenue par les procédés à masse- lotte ordinaires, tandis que la fig. 2 est une coupe en élévation a travers un moule semblable contenant également une roue coulée mais obtenue en uti- lisant la poudre exothermique décrite plus haut,
En se référant d'abord à la fig, 1 du dessin, le moule consiste en une boite a moulage 1, divisée en deux sections de la façon habituelle, et renferme un moulage de sable 2, un noyau de sable 3, la pièce coulée 4, les masselottes 5, et la rigole de coulée 6.
a, b et c sont des soufflures de contraction dans les masselottes, et on voit que pour éviter la formation de ces soufflures dans la pièce, coulée, il est nécessaire que la hauteur de métal dans les masselottes soit considérable.
Sur la fig, 2, cependant, qui représente une forme de moule analo- gue, on produit la pièce coulée en utilisant la poudre exothermique telle que décrite plus haut dans les masselottes, et il en résulte la formation d'une couche de scorie isolante 7 au-dessus du métal de la masselotte 5. Dans ce cas, il est possible de réduire la hauteur du métal de la masselotte environ au 1/5 de celle utilisée dans le dispositif représenté sur la fig. 1 sans cou- rir aucun danger de formation de soufflures de contraction dans la pièce cou- lée 4.
Pour obtenir les avantages maxima résultant de l'emploi de la pou- dre exothermique, il y a lieu de procéder comme suit :
1 ) estimer la hauteur de métal de masselotte nécessaire pour dé- passer légèrement la quantité nécessaire à la compensation de la contraction qui se produit à la fois dans la pièce coulée et dans la masselotte au cours des premiers étages de refroidissement et de solidification,et qui, dans l'exemple représenté, se monte à 1/5 de la hauteur de la masselotte ordinai- re.
2 ) ajouter à cette dimension une hauteur suffisante pour permet- tre l'introduction de la poudre dans la cavité de la masselotte, cette dimen- sion étant approximativement de 112 à 125 mms (4 1/2 à 5 pouces) et obtenir ainsi la profondeur de la boite à moulage nécessaire à la fabrication de la pièce coulée en question.
3 ) marquer à l'intérieur d'une cavité de masselotte, par exemple au moyen d'un goujon facilement distinguable ou par un autre procédé convena- ble, la hauteur à laquelle le moule doit être rempli d'acier liquide;
4 ) lorsque la coulée est terminée, ajouter, par exemple au moyen - d'une pelle ou de sacs inflammables, à chaque cavité de masselotte, la pou- dre exothermique en quantité ,suffisante pour produire le degré de surchauffe désiré.
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On peut déterminer d'avance le poids de poudre nécessaire à cha- que masselotte, et on trouve qu'il est fonction de la surface transversale'de la masselotte, et celle-ci peut varier avec les dimensions des masselottes considérées.
Par ce moyen, on trouve que le type allongé 'de soufflure de con- traction qu'on trouve dans les masselottes dans lesquelles la poudre exother- mique ayant la composition en question n'a pas été utilisée, et qui est repré- sentée sur la fig. 1, doit être remplacé par le type ramassé représenté sur la fig. 2, et l'efficacité de la masselotte est ainsi considérablement accrue.
Il est cependant bien entendu que, bien que la matière produisant de la chaleur ayant une composition correspondant à l'invention soit parti- culièrement applicable à la production de pièces coulées ou lingots d'acier, on peut également utiliser cette matière à la coulée ou au moulage d'autres métaux, et on peut l'utiliser de façon générale sur des évents-.ou masselottes.
EMI4.1
R E V E N D I C A T I 0 N S,
1.
- Procédé d'obtention de pièces coulées ou lingots métalliques caractérisé en ce qu'on applique à la couche superficielle de métal dans la masselotte une matière comprenant un mélange d'aluminium, un agent oxydant et un agent fondant de scorie dans des proportions telles que le dégagement de chaleur provenant de la réaction exothermique qui en résulte soit-efficace pour surchauffer le métal situé en dessous et produire une scorie isolante de la chaleur de manière a ce que l'efficacité de la masselotte et la produc- tion de pièces coulées ou lingots soient considérablement accrues.
2. - Procédé d'obtention de pièces moulées ou lingots d'acier ou d'autres métaux caractérisé en ce qu'on applique a la couche superficielle d'acier dans la masselotte une matière sous forme de poudre comprenant un mé- lange d'aluminium, un agent oxydant et un agent fondant de scorie dans des proportions telles que le dégagement de chaleur provenant de la réaction exo- thermique qui en résulte soit efficace pour surchauffer le métal se trouvant en-dessous et produire une couverture sous forme de scorie isolante- de la cha- leur.
3. - Matière produisant de la chaleur à utiliser en relation avec la production de pièces coulées métalliques caractérisée en ce qu'elle com- prend un mélange d'aluminium, un agent oxydant et un agent fondant de scorie en proportions telles que le dégagement de chaleur provenant de la réaction exothermique qui en résulte soit efficace pour surchauffer le métal se trou- vant en dessous et produire une scorie isolante de la chaleur.
4. - Matière produisant de la chaleur à utiliser en relation avec la production de pièces coulées ou lingots d'acier ou d'autres métaux carac- térisée en ce qu'elle comprend un mélange d'aluminium de l'oxyde-de fer ma- gnétique, un agent fondant de scorie tel que le spath fluor, et du carbone.