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La présente invention est relative à des masselottes destinées à coopérer avec des lingotières lors de la coulée des lingots d'acier.
L'invention a pour objet une masselotte organisée pour diminuer le volume d'acier en fusion dans la masselotte lors de la coulée d'un lin- got d'acier, tout en permettant cependant à suffisamment d'acier en fusion d'alimenter la retassure et les vides de ségrégation du lingot d'acier quand il se solidifie, ce qui donne lieu à une chute de tête du lingot de volume plus réduit que ce n'était le cas jusqu'à présent.
Une masselotte classique comprend une enveloppe en métal coulé qui est revêtue de briques réfractaires de pemières qualité, une telle brique réfractaire ayant une bonne résistance mécanique et une structure dense, mais présentant une conductivité thermique relativement élevée et une capacité d'absorption thermique élevée.
Des masselottes mettant en oeuvre un tel revêtement en briques réfractaires présentent des partes de chaleur relativement élevées lorsqu' elles contiennent un volume de métal en fusion, de sorte qu'il est néces- saire, pratiquement, pour compenser la perte de chaleur par radiations, de prévoir dans la masselotte, un volume de métal en fusion sensiblement plus grand qu'il n'en faut pour alimenter la retassure et les vides de sé- grégation dans le lingot coulé. La pratique habituelle, basée sur l'expé. rience provenant de la réalisation de lingots sains au point de vue métal- lurgique, exige que le métal en fusion, demeurant dans la masselotte lors de la coulée d'un lingot, soit approximativement égal à 15 à 16% du volume du métal dans l'ensemble de la lingotière et de la masselotte.
On sait, d'après les données de l'expérience, qu'il suffit d'une quantité de métal en fusion voisine de 3 à 5% du volume combiné de la lingotiére et de la chute de tête pour remplir la retassure et les vides du lingot qui se solidifie en vue de produire un lingot d'acier sain au point de vue métallurgique.
Butant donné que la tête formée sur le lingot est éventuellement éboutée et raclée, toute économie appréciable de la quantité de métal en fusion qui reste dans la masselotte en plus de celle qui est nécessaire pour remplir la retassure et les vides dans un lingot qui se solidifie, présente une importance considérable et représente une économie d'acier qui irait autrement à la ferraille.
La masselotte mettant en oeuvre les caractéristiques de la présente invention représente un progrès considérable par rapport à l'état actuel de la technique, en diminuant le volume d'acier qui reste nécessairement dans la masselotte lors de la coulée du lingot d'acier, volume qui repondra aux exigences de la retassure et des vides formés dans le lingot qui se refroidit et qui produira un lingot sain au point de vue métallur- gique. La masselotte conforme à la présente invention comporte une enveloppe métallique dans laquelle le revêtement comprend des briques isolantes en terre réfractaire et un panneau pré-formé qui peut être constitué par plusieurs éléments ou par un seul élément, panneau qui est disposé contre 'la surface du revêtement en briques dans les buts qui seront exposés ciaprès.
Il doit tout d'abord être bien entendu que les briques isolantes en terre réfractaire dont il a été fait mention ci-dessus ne sont nullement les mêmes et ne doivent pas être confondues avec cellas connues dans la technique sous le nom de briques réfractaires de haute qualité et qui sont habituellement utilisées comme revêtement pour les masselottes.
Les briques isolantes en terre réfractaire sont caractérisées par leur légèreté, le fait qu'elles sont relativement poreuses, très fragiles, et présentent une valeur d'isolement thermique élevée et une faible capacité de stockage de la chaleur.
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D'un autre côté, les briques réfractaires de haute qualité sont caractérisées par le fait qu'elles sont lourdes, non poreuses, en fait très denses, non fragiles, et par le fait qu'elles présentent une conductivité thermique élevée et une capacité de stockage de la chaleur élevée.
Les briques isolantes en terre réfractaire sont fabriquées en plusieurs qualités pour résister sans détérioration à différentes températures relativement élevées, approximativement comprises entre 8700 et 1540 C, et le prix de telles briques augmente lorsque la caractéristique de température augmente.
Le métal en fusion, lorsqu 'il est coulé dans des lingotières, présente une température de l'ordre de 1425 à 1600 C, et il est clair, par conséquent, que les briques isolantes en terre réfractaire, lorsqu'elles sont utilisées seules comme revêtement pour une masselotte, ne résistent pas, à la fois à cause de la température et à cause de la nature fragile des briques, lorsqu'elles sont soumises au choc thermique du métal entrant en contact avec le revêtement et également à l'effet abrasif du métal en fusion coulé à travers la masselotte et qui y demeure lorsque la coulée du métal est achevée.
En utilisant un revêtement pour masselotte en briques isolantes en terre réfractaire, la valeur d'isolement thermique de telles briques peut être utilisée complètement; de plus, par l'emploi d'un panneau associé avec la face interne du revêtement en briques ( panneau qui est réalisé en une matière réfractaire riche en silice et qui est essentiellement non fragile) la surface des briques est protégée contre les détériorations mécaniques et est également mise à l'abri du choc thermique dû à la coulée du métal en fusion, ces contingences étant prises en charge par le panneau qui présente une épaisseur suffisante pour réaliser une chute ou gradient de température suffisante depuis sa face avant jusqu'à sa face arrière,
de manière que les briques isolantes en terre réfractaire ne soient pas soumises à une température supérieure à celle pour laquelle elles sont con- çues.
Le panneau, étant donné les conditions sévères aux-quelles il est soumis, se détériore lors de la coulée d'un bain d'acier en fusion, de sorte qu'il ne peut être réutilisé; il ne peut donc être utilisé qu'une seule fois mais cependant, le panneau aura rempli son rôle, même si on ne peut l'utiliser qu'une seule fois, en protégeant les briques isolantes en terre réfractaire de la manière qui a été exposée ci-dessus.
La composition du panneau peut varier considérablement, mais on a trouvé qu'une composition convenable est constituée par cinq à huit parties en poids d'un sable de silice ayant une finesse AFA comprise entre 60 et 80, auxquelles est ajoutée une partie en poids de silicate de sodium de qualité dite "F" ayant environ une densité Baumé de 40 et comportant, à l'analyse, 8,6% de Na20, 27.9% de SiO2 et 63,5 d'eau. Ces matières, une fois intimement mélangées, sont moulées pour constituer le panneau et sont cuites complètement de manière à être entièrement sèches en utilisant des températures non inférieures à 150 à 290 C.
Les panneaux sont moulés pour avoir une épaisseur voisine de 12,5 mm bien que cette dimension puisse être quelque peu modifiée, étant donné que dans l'utilisation de ces panneaux l'épaisseur doit être telle qu'elle réalise une chute ou gradient convenable de température, depuis la température de l'acier en fusion en contact avec la face du panneau jusqu'à la température qui sera communiquée aux briques isolantes en terre réfractaire chute telle qu'elle ne provoque pas la détérioration de ces briques.
Les panneaux ainsi réalisés sont entièrement homogènes, se maintiennent d'eu+-mêmes et sont suffisamment non fragiles pour pouvoir être facilement manipulés et capables d'être expédiés commercialement.
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Lorsqu'on le juge désirable, la composition des panneaux peut être quelque peu modifiée pour comprendre du poussier de coke ou une ma- tière carbonisée équivalente, telle que celle décrite dans le brevet n 522.115 du 13 août 1953 pour "Compositions pour le doublage de housses de fonderie."
On va se référer maintenant au dessin annexé, sur lequel :
La fig. 1 est une vue en élévation avec coupe partielle, montrant une lingotière équipée d'une masselotte revêtue de briques isolantes en terre réfractaire et comprenant une série de panneaux sur la paroi inté- rieure du revêtement de la lingotière, de manière à mettre en oeuvre la présente invention.
La fig. 2 est une vue en coupe par II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en élévation, en perspective d'un panneau tel que celui représenté particulièrement sur la fig. 2.
La fige 4 est une vue en élévation en perspective montrant un panneau d'angle.
La fige 5 est une vue en élévation d'un panneau ayant une forme modifiée.
La fig. 6 est une vue en élévation du panneau représenté sur la fig. 5.
La fig. 7 enfin est une vue en élévation avec coupe partielle montrant une lingotière équipée d'une masselotte revêtue de briques isolantes en terre réfractaire et comprenant des panneaux contre la paroi interne du revêtement de la masselotte, comme représenté sur les fig. 5 et 6.
En se référant au dessin, le nombre de référence 1 désigne en coupe la paroi d'une lingotière, 2 représente la partie supérieure et 3 la partie inférieure d'une enveloppe métallique pour masselotte. La lin- gotière décrite et représentée est rectangulaire et elle est destinée à être utilisée avec une lingotière produisant un lingot rectangulaire, mais il est évident que l'on peut modifier les modes de réalisation donnés à titre d'exemples pour pouvoir les utiliser avec une enveloppe de masselot- te présentant, en coupe, une forme autre qu'un rectangle.
A l'intérieur de l'enveloppe sont disposées des briques isolantes en terre réfractaire qui portent les nombres de référence 4 pour les briques latérales et d'extrémité et 5 pour les briques d'angle. Ces briques isolantes en terre réfractaire sont disposées à l'intérieur d'un évidement formé par un rebord ou lèvre 6 s'étendant vers l'intérieur, à la partie supérieure de la portion 2 de l'enveloppe de la masselotte, et par un rebord ou lèvre 7 s'étendant vers l'intérieur à partir de la portion inférieure 3 de l'enveloppe de la masselotte.
La cavité ménagée dans la masselotte est effilée, c'est-à-dire qu'elle est plus large à la partie inférieure qu'à la partie supérieure, ce qui est de pratique courante dans les masselottes, particulièrement dans les masselottes du type composite, pour faciliter le démoulage de la masselotte de la partie du lingot solidifiée qui formera la chute de tête.
Un anneau inférieur 8 en une matière réfractaire coopère avec l'extrémité inférieure de l'enveloppe de la masselotte, cet anneau étant organisé pour venir en prise avec la surface inférieure de la partie 3 de la masselotte et pour entourer le bord intérieur de la lèvre ou rebord 7.
Cet anneau inférieur est supporté et maintenu en prise avec la partie inférieure de l'enveloppe par tous moyens convenables, tel que des pinces en fil métallique, comme représenté en 9 sur la fige 1 du dessin annexé.
Dans la mesure où le type de masselotte représenté est du type flottant, elle est dimensionnée de manière que la partie inférieure de
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l'enveloppe de la masselotte puisse coulisser télescopiquement dans une certaine mesure à l'intérieur de la lingotière. Pour pouvoir mettre en position préliminairement la masselotte par rapport à la lingotière, on peut utiliser des blocs, tels que ceux représentésen 9a, ces blocs étant chassés lorsque la coulée de l'acier en fusion a rempli la lingotière, ce qui fait que la masselotte flotte ensuite sur le métal dans le moule.
L'organisation qui a été décrite en ce qui concerne l'anneau inférieur et la mise en position par rapport à l'enveloppe, ainsi que le genre de fixation sur l'enveloppe, sont bien connus de l'homme de l'art.
Un panneau coopère avec la paroi ou les surfaces intérieures des briques isolantes en terre réfractaire. Ce panneau, dans le mode de réalisation représenté, est constitué par plusieurs éléments, mais cependant, lorsqu'il est en position par rapport aux briques isolantes en terre réfractaire, il fonctionne comme un seul élément pour protéger ces briques.
Dans le cas présent, le panneau comprend quatre éléments latéraux et quatre éléments d'angle. Chacun aes éléments latéraux et d'angle présente une étendue suffisante pour recouvrir la surface des briques en terre réfractaire avec laquelle il se trouve en contact. Sur la fig. 3 du dessin annexé, on a donné le nombre de référence 10 à un élément de panneau latéral. Chaque élément de panneau 10 est effilé pour pouvoir s'adapter à la forme effilée du revêtement de la masselotte et les côtés de chaque élément de panneau 10 sont pourvus d'arêtes 11 à onglet ou biseautées.
Ces éléments de panneaux latéraux, lorsqu'ils sont en position, coopèrent avec les éléments de panneau d'angle qui portent le nombre de référence 12 sur la fig. 4 et les bords latéraux des éléments de panneau d'angle sont biseautés, comme représenté en 13, de manière que, lorsque les éléments de panneau latéraux et les éléments d'angle sont assemblés en place, les arêtes biseautées de chaque élément d'angle viennent en prise avec les arêtes biseautées complémentaires des éléments de panneau adjacents 10, de sorte que les éléments de l'ensemble du panneau soient maintenus les uns contre les autres grâce à la venue en prise des arêtes biseautées des éléments respectifs de l'ensemble du panneau. En se référant à la fig.
1, on peut voir que les éléments de panneau 10 et également les élémentsde panneaud'angle 12 sont sur leurs bords supérieurs, dans les limites du rebord 6 de la partie supérieure de l'enveloppe de la masselotte et, à leurs bords inférieurs, viennent en prise avec et reposent.mr une partie de l'anneau 8. En fait, la paroi intérieure de l'anneau 8 se trouve dans le même plan que la surface des éléments de panneau qui viennent en prise avec l'anneau, constituant ainsi une surface continue et lisse pour former le revêtement de panneau intérieur pour la masselotte.
Sur les figs. 5 et 6, on a représenté un mode de réalisation dans lequel chaque élément de panneau 10a comporte comme partie intégrante à sa partie inférieure une portion 10b qui a la forme et une configuration convenables pour former un segment d'un anneau inférieur, de manière que des éléments de panneau, tels que ceux représentés en 10a, avec les éléments d'angle modifiés de la même manière que les éléments de panneau latéraux, lorsqu'ils sont assemblés par rapport au revêtement en briques isolantes, non seulement forment la paroi de panneau inférieur pour les briques isolantes, mais également constituent, lorsqu'ils sont ainsi assemblés, un anneau inférieur fonctionnant de la même manière que l'anneau 8 représenté sur la fig. 1.
La position d'un élément de panneau 10a réalisant un segment de l'anneau inférieur est représentée sur la fig. 7 en combinaison avec le revêtement intérieur en briques isolantes de la masselotte.
Alors que l'ensemble du panneau dans le mode de réalisation qui a été décrit est représenté comme étant composé d'éléments ou de parties distincts, il est évident que le nombre des parties d'un tel ensemble peut varier suivant les exigences de la masselotte avec laquelle le panneau doit coopérer et il entre dans le cadre de la présente invention de réaliser
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l'ensemble du panneau sous la forme d'une seule pièce ou élément auquel on aura donné une forme pré-établie et qui sera associé aux briques iso- lantes dans l'enveloppe en glissant l'ensemble du panneau depuis le bas jusqu'au sommet de la masselotte et en le fixant en position par tous moyens convenables, semblables aux pinces représentées en 9 sur la fig.l du dessin annexé.
En ce qui concerne l'assemblage des éléments de l'ensemble du panneau à l'intérieur du revêtement de briques isolantes, les joints en- tre les éléments séparés du panneau sont remplis d'un mortier réfractaire.
Il peut être nécessaire pour les panneaux que les surfaces en contact avec le revêtement de briques isolantes en terre réfractaire soient recouvertes d'une matière réfractaire qui se désintègre aux températures élevées pour faciliter la séparation entre le revêtement et les panneaux.
Avant d'assembler ces panneaux dans la masselotte, on peut déposer, si on le désire, par projection ou par brossage sur le revêtement de briques isolantes en terre réfractaire, un badigeon ou pâte réfractaire capable de se désintégrer aux températures élevées.
Chaque panneau est destiné à n'être utilisé qu'une seule fois et à être renouvelé après chaque utilisation successive de la masselotte.
De cette manière, le revêtement isolant en briques en terre réfractaire, qui est hautement efficace au point de vue de ses qualités thermiques mais qui est de nature fragile, est maintenu à peu près intact et n'a pas besoin d'être renouvelé, du moins jusqu'à ce qu'on ait utilisé la masselotte pour la coulée d'un nombre raisonnable de lingots.
Etant donné les caractéristiques thermiques favorables d'une masselotte construite comme décrit ci-dessus, la conception en ce qui concerne la capacité volumétrique de l'intérieur de la masselotte est telle qu'elle est inférieure à celle que l'on utilise généralement dans des masselottes composites dans lesquelles le revêtement intérieur est en briques réfractaires de haute qualité, pour les raisons qui ont été exposées plus haut,
Alors que l'on a montré l'application de la présente invention à un mode de réalisation particulier, il est bien évident que l'on peut apporter à celui-ci divers changements, perfectionnements ou additions, ou remplacer certains dispositifs par des dispositifséquivalente, sans altérer pour cela d'économie générale de l'invention.