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^LINGOTIERES CONTRE:LA PROJECTION DU'METAL EN FUSION.
La présente invention est relative à la protection, au cours
de la coulée, des.parois des lingotières contre les projections de l'acier, de la fonte ou autre métal ou alliage en fusion, et ce que la coulée ait
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défauts de surface ou "de peau" sur les lingots du fait qu'au début de
la coulée il se produit un afflux centrifuge et plus ou moins ascendant de métal fondu sur les parois de la lingotière. Ce métal s'y solidifie et
s'y oxyde, au moins en surface, avant qu�il ne soit atteint par le niveau
du bain coulé dans la lingotière, de telle sorte que:les portions de métal ainsi prématurément solidifiées - et oxydées - constituent de véritables occlusions hétérogènes dans la partie périphérique superficielle du lingot obtenue
Ceci est déjà vrai lorsque la lingotière comporte un fond plan sur lequel, au début de la coulée dans le pas de la coulée en chute, le
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tions imprévisibles.
Le demandeur a déjà proposé, en particulier dans le certificat d'addition français 48.873 du 19 décembre 1950 pour "Dispositif per-
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Les écrans décrits dans la dite addition sont constitués soit
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sérieux à moins de donner à l'écran une très grande hauteur. En effet, les vagues de métal En fusion dues à l'impact du jet de coulée sur le fond de la lingotière, s'il s'agit d'une coulée en chute ou au jet lui-même s'il s'agit de la coulée en source, atteignent, puis montent le long de cette surface interne plane de l'écran et arrivent ainsi à franchir le bord supérieur de l'écran pour gagner, finalement, la paroi de la lingotière, en y recréant les inconvénients que l'écran a précisément.pour objet de.supprimer.
L'invention a pour objet un écran perfectionné pour lingotière, destiné à protéger, au début de la coulée, la paroi interne de cette lingotière d'une manière absolue contre les vagues d'éclaboussement du métal en fusion bien que cet écran de construction simple et d'un prix de revient réduit, puisse avoir une hauteur très faible.
Cet écran en forme de gaine ouverte à ses deux extrémités est remarquable notamment en ce qu'il comporte, sur toute sa face interne, destinée par conséquent à être tournée vers l'axe de-la lingotière, des sail- lies qui assurent un arrêt total des vagues d'éclaboussement plus ou moins ascendantes de métal en fusion en évitant rigoureusement leur montée le long de cette face.
Suivant un mode d'exécution préféré, les dites saillies se
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nures alternées, ces nervures et rainures étant parallèles aux extrémités ouvertes de la gaine formant l'écran"
D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre.
<EMI ID=9.1> Fig. 1 est une coupe verticale, schématique, d'une lingotière, ' <EMI ID=10.1>
base de la lingotière, dans sa position du début de la coulée, et en traits mixtes, après combustion partielle, dans sa position à la partie supérieure de cette lingotière en surface du métal coulé ; Fig. 2 est une coupe partielle, horizontale, suivant la ligne, 2-2 de la Fig. 1; <EMI ID=11.1> l'invention, en place dans une lingotière ; Fig. 5 est une coupe horizontale, suivant la ligne 5-5 de la Fig. 4 ; Fig. 6 est une coupe longitudinale partielle à plus grande é- <EMI ID=12.1> Figs. 7 à 9 sont des coupes horizontales montrant, en plan, diverses variantes dans la disposition de l'écran de la Fig. 3 par rapport aux parois de la lingotière FigSo 10 à 13 sont des coupes longitudinales. partielles montrant diverses variantes dans la forme des cannelures dans le cas d'un é=:' cran à paroi mince ; '
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laquelle l'écran est combines, comme connu en soi, avec un amortisseur pose sur la base de la lingotière' ; <EMI ID=14.1> cran dans le cas de la coulée en source Fig[deg.] 16 est une coupe partielle de la partie inférieure d'un écran repliable, muni, près de son extrémité inférieure, de liens souples reliant ses faces ; Fig. 17 est un schéma, en plan, montrant le mode de repliage du dit écran ; Fig. 18 est une coupe partielle à plus grande échelle de l'un des coins inférieurs d'un écran montrant un mode de liaison du fond rabat- <EMI ID=15.1> Fig. 19 est une coup^ horizontale partielle correspondante.
Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Figs. 1 à 3, l'invention est supposée appliquée à la coulée en chute à l'intérieur d'une
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tronconique ou en tronc de pyramide dont la petite section est tournée vers le haut. Cette lingotière ouverte à ses deux extrémités.repose sur une base 2.
La paroi interne 3 de la lingotière 1 peut avoir, en plan,
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cette section est de forme carrées mais à côtés légèrement curvilignes et concaves.
.On a représenté en 4 le jet de coulée qui, issu de la busette usuelle non représentée d'un récipient de transvasement (poche ou papier de coulée), tombe au moins sensiblement verticalement sur la surface supérieure 5 de la base 2.
A l'orifine, cette surface 5 est parfaitement plane mais le jet 4 dès la première coulée creuse dans la face 5 une cavité plus ou moins
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la coulée, se trouve projeté vers la périphérie de cette base 2, c'est-àdire vers la partie inférieure de la paroi interne 3 de la lingotière 1.
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ment se déplace vers la périphéries comme indiqué par la flèche de droite
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c'est-à-dire à la fois dans la direction de la périphérie; et de bas en hait lorsque le bord plat de la cavité 6 n'est pas adjacent au jet, ce qui s'accentue encore après plusieurs coulées.
La direction de la projection dans chaque section axiale radiale de la lingotière dépend du profil, dans cette section, de la cavité 6, et est tangente à ce profil, s'il est courbe, ou prolonge ce profil s'il est droit.
Ce sont les afflux ou vagues d'éclaboussement de métal suivant.
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draient rencontrer la paroi interne 3 de la lingotière 1 - la vague suivant
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une section interne de la lingotière de 40 à 60 cm de côté - et y créeraient les défauts de surface de lingot coulé, conformément à ce qui a été indiqué plus haut. Ces vagues sont arrêtées grâce à l'écran 7 suivant l'invention.
Cet écran est constitué par une gaine de section horizontale fermée, épousant dé plus ou moins près la section de la paroi interné 3 de la lingotière. Cette gaine est ouverte à sa base de 8 et à son sommet
en 9. Elle a, dans l'exemple représenté, la forme d'un prisme de section carrée. Elle est constituée par quatre parois rigides dont les surfaces externes 10 peuvent être planes, mais dont les faces internes, c'est�dire tournées vers l'axe longitudinal XX de la lingotière, axe vers lequel coïncide au moins très sensiblement le jet de coulée 4, sont pourvues'de nervures 11 séparées par des rainures 12. Ces nervures et rainures sont
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les sont horizontales lorsque la gaine est posée verticalement sur la base horizontale de la lingotière,
Dans l'exemple représenté, chaque nervure 11 comporte une face
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(Fig. 3).
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comprise entre 10 et 30cm pour une section interne da lingotière, à sa base, de 30 à 90 cm de côté. -L'épaisseur totale e (Fig. 3) des parois constituant l'écran peut être comprise entre 2 et <1>00mm suivant le matériau utilisé et les dimensions de la lingotière et, plus particulièrement de
sa hauteur. L'épaisseur de 100mm correspond bien entendu à de très grandes lingotières pour lingots de 50 à 100 tonnes et plus.
Quant aux nervures et rainures 12 leurs dimensions transversa-
les ab, cd, da ne sont pas critiques et peuvent par exemple être comprises
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cran.
A'titre d'exemple dans le cas d'une lingotière pour lingot de 4 tonnes, cette lingotière ayant à sa base une longueur de côté de 600mm, d'excellents résultats ont été obtenus avec un écran-ayant les dimensions suivantes s
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L'écran 7 peut être constitués, soit en une substance qui se détruit très rapidemat par combustion ou.par désagrégation, après avoir protégé, bien entendus les parois de la lingotière mais il peut être aussi constitué en une substance ou en un mélange de substances constituant un matériau assez résistant et plus léger que le bain de métal en fusion pour qu'il puisse flotter sur le dit bain, jusqu'au haut de la lingotière.
Dans le premier cas, on choisit, de préférence, un matériau très combustible ou encore une masse pulvérulente agglutinée, de telle sorte que, sous l'effet de la chaleur, la poudre constituant le matériau se désagrège et surnage sur le bain en une couche plus ou moins épaisse,
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de la surface du bain, dans le cas, notamment, de la coulée en source. Cette poudre peut-être de la sciure de bois, du charbon de bois-, du gra-
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cilitant au contraire l'évacuation des gaz occlus autres que ceux dégages de Il'écran.
Comme matériau combustible dégageant des flammes et des gazplus ou moins abondants suivant les proportions des constituants sous for-
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des pâtes de cellulose ou autres substances moulées, des substances en particules (sciure de bois) et des fibres, ces particules et fibres étant moulées avec une ou des substances agglutinantes telle que silicate de
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tés d'ignifugation de cette substance une vitesse de combustion convenable pour que celui-ci brûle progressivement et que la combustion se termine en même temps que la fin de la coulée ou même légèrement après cette fin.
On pourrait dans l'un ou 1.9 autre des cas dont il a été parlé utiliser un métal ou un alliage métallique qui puisse par son mélange intime avec le métal provoquer son affinage et/ou par son alliage avec le matériau d'affinage en améliorer les caractéristiques.
On pourrait, par exemple, utiliser une feuille métallique d'épaisseur appropriée suivant le métal la constituant pour qu9elle puisée se détruire rapidement par fusion, soit pendant un temps très court après l'impact des vagues de projections sur l'écran, soit pendant la montée du flotteur qui constituerait le dit écran.
Inefficacité de l'écran suivant l'invention en ce qui concerne les remontées des vagues dues au point d'impact permettrait de lui donner une très faible hauteur. On pourrait, par exemple, appliquer une feuille métallique formée par emboutissage entre deux cylindres a cannelures, et fixée à l'intérieur d'une gaine formant support et constituée par
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lulose, papier ondulé, etc... On pourrait'� également, superposer l'un à l'autre et fixer ensemble l'écran combustible et l'écran métallique fusible ou dissociable, le métal choisi pour celui-ci pouvant coopérer à l'affinage ou la désoxydation du bain.
On peut utiliser, par exemple, une tôle mince de quelques di-
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utilisés en métallurgie.
On pourrait utiliser une feuille d'aluminium, de titane, etc....
<EMI ID=37.1> vant l'état de cette surface c'est-à-dire suivant la forme de,la cavité
6 plus ou moins prononcée que les jets précédents ont creusée dans cette surface,- le métal en fusion provoque une vague d'éclaboussement suivant les
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Dans tous les cas, le métal en fusion projeté vient bientôt rencontrer la face inférieure de l'une des nervures 11 de l'écran et, en
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leur ascension qui se produit dès qu'elle recontre une paroi verticale ou légèrement oblique et retombent en ruisselant sur la face supérieure oblique de la nervure 11 immédiatement inférieure ou se solidifie sur cette face mais assez loin de la paroi de la lingotière pour refondre au contact du bain d'acier en fusion - et s'incorporer dans celui-ci sans créer de défaut de - contexture au sein du lingot.
En tous cas, grâce à l'écran, les bagues du métal ne peuvent,'
en aucune manière, atteindre la paroi 3 de la lingotière en remontant le
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ne était plane.
Cependant, le métal continuant à être déversé dans la lingotière, le niveau de métal s'élève progressivement et l'écran, plus léger que ce métal, flotte à la surface de ce-dernier et monte, par conséquent,
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s'il est combustible ou miscible au métal coulé ou dissociable par ce métal, brûle ou se dissout ou se dissocie progressivement par ses surfaces interne et externe et par sa base et, si la vitesse de combustion, de dissolution ou de dissociation est convenablement réglée par la nature du matériau utilisé, ou la nature et/ou la teneur en substance d'imprégnation et d'ignifugation partielle, lorsque la coulée est terminée, en
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écran qui continue et termine sa combustion, dissolution ou dissociation.
Pendant le processus de la coulée, les gaz et notamment
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importante due à ces gaz dégagés, auxquels il convient d'ajouter, le cas échant9 la vapeur d'eau due à l'humidité pouvant être contenue dans l'écran 7 au moment de la coulée et qui ne risque en aucune façon de provoquer des diffusions d'hydrogène au sein du métal en fusion même dans le cas d'un métal calme
Grâce à cette turbulence que le demandeur recherche, contrai-
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tient un résultat particulièrement important. En effet, le jet, que ce suit en chute ou en source a pour effet en s'épnouissant dans le bain de métal en fusion, de projeter en direction des parois de la lingotière toutes les
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bain, ces impuretés finissant par être enrobées dans la partie périphérique,
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tes de la lingotière.
Même dans le cas de la coulée en chute, le jet, surtout s'il
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lingotière renversée, crée une turbulence trop faible pour atteindre les parois de la lingotière et ce d9autant plus que le niveau du bain se rapproche de la busette de coulée, que le niveau du métal en fusion baisse dans la poche et que le dit métal en fusion se refroidit au cours.de la coulée. Il en résulte que le métal se fige à son niveau et à la périphé-., rie et accroche aux parois de la lingotière.
Ce métal frais recouvre ces parties figées prématurément et oxydées à leurs surface, créant ainsi les défauts bien connus.
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mité de la paroi retarde le figement périphérique et permet au métal de
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difié dans le centre, ce qui est possible dans le cas de la coulée en source. On évite donc les graves défauts de peau dont il vient d'être parlé.
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taine hauteur dans le cas d�une lingotière masselottée à son sommet, ce résidu buterait contre la masselotte et cela ne pourrait qu'être favorable à la coulée du lingot. En effet, la forte turbulence qui continuerait, par suite de la combustion de ce résidu, maintiendrait en fusion le bain en surface et en faciliterait le retassement dans de bonnes conditions
au cours de la solidification du lingot.
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créer une turbulence périphérique, on pourra choisir pour l'écran un matériau remplissant les conditions nécessaires à la protection de la paroi
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pourra utiliser de la pâte à papier moulée en parois suffisamment minces et présentant des cannelures suivant l'invention ou encore une 'bande de
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solidées par une ou par des bandes planes très minces, matériau que l'on trouve dans le commerce pour les petites dimensions de cannelures demirondes dont le rayon du cercle va jusqu9à 7 mm environ sous la dénomination de papier ondulé simple face.
Aux Figs. 4 à 6 on a représenté une variante dans laquelle
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si formées restant parallèles aux extrémités ouvertes de la gaineo Une coupe partielle à grande échelle d'un type d'ondulations classiques sus-
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La feuille ondulée constituant 19 écran 13 peut être une feuille de carton rendue plus ou moins incombustible par des imprégnations di-
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roi en métal ou en alliage métallique, le ou les métaux la constituant pouvant constituer des métaux d9apport pour le métal coulé.
Les dimensions des sections droites des ondulations peuvent varier en profondeur et en largeur de 3 mm à 40 mm environ, la dimension'
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dulations étant de l'ordre de un à cinq millimètres environ dans le) cas du carton ou matières similaires. Dans le cas d'une paroi métallique, elle peut être plus faible.
La gaine peut être formée comme représenté à la Fig. 5, à
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d'éclaboussements comme celui du premier exemple et ce, que la surface 5 de la base 2 de la lingotière comporte une petite cavité 6, qui se forme
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neuves aient été prévues avec une cavité régulière hémisphérique ou tronconique ou troncopyramidale dans lequel cas les vagues s'étalent et se projettent de façon analogue.
Dans tous les cas, ces vagues sont arrêtées d'une manière par-
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ondulations de l'écran 13.
On notera qu'alors que l'écran rigide 7 du premier exemple ne se prête pas à une modification de sa forme en plan, ce qui implique que si l'on désire que l'écran s'adapte de très près aux parois internes de la,lingotière, on fabrique un écran pour chaque type de lingotière, il n'en est pas de même dans le cas de l'écran constitué par une paroi mince ondu-
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de pliage de la paroi ondulée. Ce pliage peut être réalisé très aisément par pression sur la feuille ondulée de l'arête rectiligne d'une réglette. On peut ainsi replier la paroi ondulée d'un angle quelconque compris entre 0 et 180[deg.]. Il est possible, dans ces conditions, d'adapter facilement l'écran à la forme en plan de la lingotière, ce qui en facilite la fabrication en série et ce qui permet éventuellement de former, avant la mise en place, de nouvelles lignes de pliage longitudinales dans l'écran, lignes qui au surplus, par l'aplatissement local des ondulations, assurent un raidissement de l'écran dans le sens longitudinale Il en résulte de la possibilité d'exécuter facilement des lignes de pliage que l'écran constitué par une paroi ondulée mince peut aisément être adapté à la demande à des formes diverses de lingotière,
par exemple comme représenté aux Fig.
7 à 9.
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coupés 15, grâce auxquels cet écran peut être rapproché davantage de la surface interne 3 de la lingotière .
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permettant d'épouser la forme d'une lingotière à huit cotés.
Le même écran peut être transformé, coma représenté en 13
(Fig[deg.] 9) pour s'adapter à une lingotière de section aplatie, destinée à la coulas de lingots pour tôles.
Dans les divers exemples représentés aux Figs. 4 à 9, la paroi ondulée constituant l'écran 13 peut, éventuellement, être renforcée
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revient à utiliser pour la confection de l'écran du carton ou autre matériau ondulé du type dit .simple face-. La paroi 16 assure- une rigidification importante de l'écran dans le sens de sa hauteur, ce qui facilite sa tenue sans nuire en quoi que ce soit à l'efficacité de l'écran,
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servent toute leur efficacité.
Les ondes plus ou moins en forme de sinusoïde des exemples précédents peuvent être remplacées par tout autre pliage en zig-zag de la
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ou encore de dents de scie 18 (Fig. 12) ou suivant un profil en trapèze 19
(Fig. 13).
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et toutes autres similaires j) constituées dans des parois minces peuvent être rigidifiées dans le sens vertical de la gaine soit par des parois planes extérieures continues, soit par de simples bandes longitudinales,
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tées en 20 en traits mixtes (Fig. Il). Ces bandes peuvent être fixées par collage, agrafage, couture, etc...
Naturellement, les divers écrans réalisés suivant les diverses
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lp soit due au jet de coulée 4 ou qu'elle ait été prévue dans la base neuve. Dans cette cavité est disposé un coussin amortisseur 22.
Celui-ci peut être constitué par une simple masse fibreuse quelconque (fibres de bois, paille de céréales, déchets ou copeaux de matières cellulosiques), cependant il est de préférence constitué comme re-
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parallèles au dit axe. Ce faisceau peut être formé par 1-'enroulement sur elle-même d9une bande (ou par la juxtaposition de flans découpés dans une telle bande) cette dernière, en papier ou autre matériau combustible ou scorifiable ou encore en métal, étant ondulée de manière que ses cannelures soient perpendiculaires à l'axe longitudinal de la bande.
Bien entendu, ce coussin amortisseur 22, si la face 5 de la ba-
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sur cette surface.
Le coussin amortisseur est combiné avec un écran 23 suivant
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d'une paroi repliée suivant une grecque analogue à celle 17 de la Fig. 11
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ment avee celui XX de la lingotière.
Grâce à cette disposition, le jet de coulée 4, s'il est conve-"
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sur le fond 22 de la lingotière en le jettant du haut à travers une ouverture plus réduite que la section transversale inférieure de la lingotière,
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leur sommet une partie rétrécie et calorifuges), Dans ce cas 1' amortisseur peut être mal placé ou encore le jet peut être incliné par rapport à l'axe. de la lingotière et de ce fait, tomber, par exemple comme représenté en
<EMI ID=78.1> faut de positionnement de la busette de coulée. L'amortisseur 22 seul se-
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Il en est de même, au surplus, si le jet tombe comme représenté en 4 en un point k suffisamment près de la périphérie de l'amortisseur
pour que les projections telles que! 6 aient encore suffisamment de force pour percer les quelques parois périphériques restantes de cet amortisse-or ;
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Inversement, en l'absence de l'amortisseur 22, il se pourrait que les premières vagues d'éclaboussement telles que celles dirigées suivant
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percer, du moins à le soulever quasi instantanément au début de la coulée permettant alors aux vagues immédiatement suivantes de passer sous cet écran pour venir en contact direct de la paroi 21 de la lingotière et remonter verticalement le long de la dite paroi pour y occasionner les défauts dont il a été parlé.
De même, lorsque la base 2 est fortement usée, le contact de l'écran 23 avec cette base peut être par trop irrégulier et présenter des
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claboussement si celles-ci ont une direction peu inclinée par rapport à la surface 23 de l'écran. Cet incident est évité par la présence de l'amortisseur 22
La combinaison de l'amortisseur 22 et de l'écran 23 donne donc une souplesse d'emploi remarquable et permet de réaliser un ensemble très efficace dans tous les cas et ceci à meilleur prix du fait que d'une part l'écran 23 suivant l'invention peut permettre de diminuer considérablement la section horizontale de l'amortisseur 22 et sa hauteur et que, d'autre part, l'écran 23 peut être beaucoup moins résistant6que s'il était utilisé seul puisque les vagues telles que celles suivant f sont déjà amorties par l'amortisseur.
Dans tous les exemples précités, l'invention est supposée appliquée à la coulée en chu te mais l'écran suivant l'invention s'applique
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La Fig. 15 montre une lingotière, destinée à une telle coulée. Cette lingotière 24 repose sur une base 25 pourvue d'un canal de coulée 26 garni de réfractaire 27 qui ménage le conduit proprement dit 28. Le canal
26 et le conduit 28 se prolongent vers le haut à travers le fond de la lingotière percée d'un trou 29 avec garniture réfractaire 30 ménageant le trou
31 par lequel fait irruption le jet 32.
Au début de la coulée, celui*-ci forme des vagues d'éclabousse-
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l'invention, à l'aide d'un écran 33 qui peut être de l'un des types quelconques sus-décrits et qui a été représenté uniquement à titre d'exemple sous la forme d'une paroi ondulée simple face, c'est-à-dire d'une paroi formée, comme à la Fig. 9, d'une feuille de métal, carton ou autre matériau ondulé et d'une feuille extérieure plane rigidifiant l'ensemble.
Tous les écrans décrits, à l'exception de celui des Fige. 1 à
3 qui est rigide, peuvent, bien entendu, être stockés à plat par aplatissement autour de leurs lignes de pliage, telles que les lignes i et 1. (Fig.17
Le contour carré déployé hihlil prenant progressivement la forme d'un losange de plus en plus aplati tel que celui représenté en traits mixtes.
On notera qu'il peut être prévu, au voisinage du fond de l'écran, deux liens souples constituée-, par exemple, par deux ficelles 34 et
35 fixées en lm et no au milieu, des côtés de l'écran et qui, dans la posi- <EMI ID=85.1>
Enfin dans tous les cas, l'écran peut être pourvu, a sa base, d'un fond destiné à jouer, seul ou en combinaison avec un amortisseur tel que celui 22 de la Fig. 14 : le rôle d'amortisseur . Un tel fond est repré-
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un ou deux liens flexibles deux ficelles ou deux fils de fer, par exemple reliant le fond de la gaine.
Le fond 36 peut être constitué par une plaque quelconque susceptible de.brûler ou de se réduire en cendres ou autres, résidus ou encore de s'allier en tout ou partie au métal coulé. Ce fond peut être par exemple en carton ou autre matériau ondulé double face, en un matériau agglo-
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de l'ordre de 5 à 12 mm. Ce fond peut avoir une surface égale ou non à celle de la section droite de la gaine déployée. Dans le premier, cas, lorsque le fond 36 est relevé contre la paroi sur laquelle il est articulé, la gaine peut être aplatie en vue de son stockage. Au contraire, elle
se trouve rigidifiée lorsque le fond est rabattu en 36a (Fig. 18) entre' les extrémités inférieures des parois de cette gaine. Si, au contraire, le fond est de dimensions inférieures à celles de la section de la gaine déployée, ce fond peut continuer à jouer le rôle d'amortisseur, mais n'assure pas la rigidification à laquelle il vient d'être fait allusion
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de de liens souples analogues à ceux 34 et 35 représentée aux Figs. 16 et
17.
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée aux modes
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xemple.
REVENDICATIONS.
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d'une lingotière contre les vagues d'éclaboussement du métal en fusion,
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autour du jet de coulée étant caractérisé en ce qu'il;est constitué par. un écran en forme de gaine ouverte à ses deux extrémités et qui comporte,
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l'axe de la lingotière, des saillies qui assurent un arrêt total des vagues d'éclaboussement plus ou moins ascendantes de métal en fusion en évitant rigoureusement leur montée le long de cette face ;