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Procédé pour couler des métaux dans des moulée revêtue intérieurement d'une couche de matière contenant de l'amiante
La présente invention concerne d'une manière générale un procédé pour couler des métaux et plus particulièrement un procédé de coulée dans lequel un revêtement de démoulage est formé sur les parois intérieures du moule.
Par le terme "métaux" utilisé dans ce mémoire, on entend des métaux élémentaires et des alliages métalliques.
Il est connu d'appliquer des revêtements sur les sur- faces de cavités de moulage et plusieurs compositions de revêtement et des procédés pour les appliquer ont déjà été proposés. Ces revêtements servent d'une manière générale à produire une surface lisse sur l'objet coulé; à empêcher la surface de la cavité de moulage de se détériorer, à régir la vitesse à laquelle la masse
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de métal chaude contenue dans le moula perd de la chaleur, et empêcher la masse coulée chaude d'adhérer au moule. Les revêtements peuvent également remplir d'autres fonctions bien connues des spé- cialistes.
Afin de remplir ces différentes fonctions, un revêtement ' de moule doit pouvoir être applique facilement sur la surface de moulage désirée* doit fermement y adhérer jusqu'à ce que le métal fondu commence à se solidifier, et ne peut pas réagir avec le métal coule tout en résistant à l'écaillage et au fissurage dans des conditions thermiques variables.
Dans un excellent procédé pour couler des métaux, on coule et on laisse durcir le métal en fusion dans des lingotières garnies intérieurement de substances fondues à base de silicate.
Des lingots convenablement coulés dans des lingotières garnies de silicate fondu présentent un excellent fini superficiel. Mais il est difficile d'appliquer un tel revêtement en silicate fondu dans une lingotière et il est également difficile d'éviter que ce revêtement soit endommagé pendant la coulée et la solidifica- tion du métal. Un revêtement en silicate vitrifié appliqué sur les paroi. intérieures d'une lingotière réstiste mal aux contrain- tes mécaniques ou thermiques, et s'écaille par conséquent facilement en laissant des zones nues ou non protégées sur les parois de la lingotière et en forment des inclusions nuisibles dans le lingot.
D'autres procédés pour couler des métaux dans des lin- gotières garnies de silicate fondu qui évitent les difficultés précitées impliquent une préparation et un traitement de matières silicatées fondues, ce qui nécessite des appareils spéciaux.
L'invention a, par conséquent, pour but de procurer un procédé pour couler des lingots métalliques qui donnent des lingots présentant des surfaces de haute qualité et qui soit simple, facile à utiliser et compatible avec des opérations de coulée ordinaires.
Suivant l'invention, il est prévu un procédé pour couler des métaux ouvrables à haut point de fusion afin de former un lingot
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comptant une surface en substance exempte de défauts, suivant ' lequel on prépare un mélange contenant de l'amiante finement divi- sée et un véhicule liquide, on place le mélange intimement en con- taot avec les surfaces intérieures d'une lingotière dont les parole sont à une température suffisamment élevée pour vaporiser le liquide et faire adhérer l'amiante aux parois de manière à former une co- quille d'amiante continue renforcée par la lingotière, et on coule une masse de métal en 'fusion dans oette coquille.
La garniture de fibres d'amiante et de laitier silicate en particules peut être appliquée sur les parois de la lingotière . de la façon suivant,quoique n'importe quel procédé d'application rentre dans le cadre de l'invention! on prépare d'abord un mélange de fibres d'amiante et de laitier silicate en particules dans un véhicule liquide tel que de l'eau, puis on amène les parois de la lingotière intimement en contact ave ce mélange, on laisse sécher le véhicule liquide, par exemple en maintenant les parois de la lingotière à une température élevée de manière à éliminer le véhi- cule liquide par la chaleur des parois de la lingotière.
A mesure que le véhicule liquide est éliminé, une coquille de fibres d'amian- te nattées et de particules de laitier se forme à l'intérieur de ' la lingotière.
Lorsque du métal en fusion est versé dans une lingotière comportant la coquille d'amiante et de laitier décrite plus haut. la chaleur du métal fait fondre les particules de laitier formant une coquille de laitier de coulée auteur du corps métallique coulé.
De plus, l'eau de cristallisation des fibres d'amiante est élimi- . née par la chaleur du métal contenant des silicates de magnésium qui, dans le cas d'amiante de chrysotile, forment un eu tactique ou s'allient avec le laitier silicate. Les fibres d'amiante perdent leur nature fibreuse et s'incorporent à la masse de silicate fluide qui entoure et enveloppe complètement la masse de métal en fusion coulée. Cette masse fluide de laitier de coulée forme donc un moule fluide pour le métal contenu.
La lingotière sert
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simplement à supporter la coquille fluide de laitier de coulée qui contient et maintient en fait le métal en fusion pendant qu'il se refroidit et se solidifie.-La lingotière sert également dissiper . la chaleur.
La coquille de coulée fluide reste fondue même lorsque ' le lingot s'est en partie solidifié parce que la température de fusion du métal de coulée est supérieure à celle du laitier de coulée silicate. ' '
La solidification et le refroidissement d'un lingot coulé ' dans une coquille de coulée.fluide obtenue par exemple au moyen du.- procédé de l'invention, donnent des lingots de qualité supérieure.
Par suite de l'enveloppe isolante de laitier de coulée fluide intercalée entre la masse du métal coulé et la lingotière, le refroidissement de la masse de métal s'effectue plus-lentement et à une allure plus uniforme que si le métal était en contact avec les parois de la lingotière qui sont meilleures conductrices*
L'enveloppe de laitier de coulée fluide séparant .la masse de métal coulé des parois de la lingotière assure égale- ment la formation d'un lingot à paroi lisse exigeant moins de travail de finissage qu'un lingot coulé classique,, Les parois de la lingotière sont également protégées d'un contact avec le métal chaud,
ce qui empêche .toute érosion des parois de la lingotière et augmente ainsi la longévité de la lingotière. La masse de lai- tier fluide située entre le lingot coulé et les parois de la lin- gotière est libre'de s'écouler latéralement ainsi que verticalement pour remplir tous les vides due aux irrégularités de la paroi de la lingotière, présentant ainsi une surface lisse à la masse de métal en dépit des défauts des parois de la lingotière.
Le mélange amiantte-partioule de laitier-véhicule liquide peut être appliqué sur les parois de la lingotière à la 'brosse, par trempage, pistoage, etc. Le procédé préféré pour appliquer le revêtement consiste à pistoler le mélange amiante-particule. de laitier-véhicule liquide ..Le procédé'de pistolage permet un
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réglage relativement préois de l'épaisseur du revêtement tput en assurant un recouvrement complet des parois de la lingotière. En appliquant le mélange d'amiante et de particules de laitier en un mince jet , on peut revêtir tous les coins vifs de la lingo- tière.
Un revêtement uniforme peut être formé rapidement en dépla-'- . çant rapidement le jet sur les parois de la lingotière. Le processus de pistolage permet à un préposé d'appliquer rapidement un revêtement uniforme et continu. En général, le revêtement est appliqué sur les parois et le fond de la lingotière. Dans oer- tains cas, le fond de la lingotière peut être laissé nu ou recou- vert d'une autre matière ou peut être revêtu de plusieurs couches de la matière de l'invention. Dans ce mémoire, lorsqu'on dit que les surfaces intérieures d'une lingotière sont revêtues du mélange amiante-laitier, on veut dire que les parois et, si on le désire, le fond de la lingotière sont revêtus.
L'amiante utilisé dans ce procédé doit évidemment être finement divisé, c'est-à-dire qu'il doit être suffisamment fin. pour passer par le dispositif de pistolage lorsqu'on utilise ce procédé d'application, et plus fin que l'épaisseur du revêtement , de manière à former.un revêtement bien lisse. En générai, il est préférable d'utiliser des fibres d'amiante de chrysotile qui cor- respondent aux matières du.groupe 7 de la classification de l'Association des Producteurs d'Amiante de Québeo. Ce groupe oon- tient les fibres courtes et les flottants. On a constaté que l'amiante légèrement mouillable donne davantage satisfaction dans le procédé de l'invention que l'amiante plus mouil- lable.
L'amiante préparé à sec, par exemple par un procédé méoani- que de hachage ou de battage, présente habituellement une mouil- labilité inférieure à celle de l'amiante préparé par un procédé humide tel qu'un traitement chimique d'un magma d'amiante. Les formes d'amiante peu mouillables sont intéressantes parce qu'elles donnent un revêtement plus poreux et facilitent la vaporisation du véhicule liquide.
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Le véhicule liquide dans lequel l'amiante et les parti- cules de laitier .sont mises en suspension est de préférence, mais pas nécessairement, de l'eau. Le véhicule liquide ne doit pas être un liant pour le mélange parce qu'il ne sert qu'à maintenir le mélange en suspension et à rendre l'application du revêtement amiante-particules de laitier possible. Le véhicule liquide est alors évaporé pour laisser une masse enchevêtrée de fibres d'amian- te et de particules de laitier sur les parois de la lingotière.
A mesure que le véhicule liquide est éliminé, le retrait des fibres d'amiante et des particules de laitier, ainsi qu'un liage mécanique de la masse qui s'accroche aux irrégularités de la surface de la paroi de la lingotière provoquent la formation d'une natte auto-portpnte d'amiante-laitier constituant une coquille dans la lingotière. Cette coquille est perméable aux gaz et permet aux gaz dégagés de s'échapper lorsque du métal en fusion est versé ' dans la lingotière.
Le laitier de coulée utilisé dans ce procédé.doit être en général inerte vis-à-vis du. métal en fusion à couler, quoique dans cer@@ns cas, des laitiers spéciaux puissent être utilisés pour empêcher la formation i'inclusions dans la surface du lingot ou pour autrement traiter favorablement le métal coulé ou assister le processus de coulée. Les laitiers de coulée ont une température de fusion inférieure à celle du métal et en général inférieure aux températures de fusion des laitiers de fusion. Les laitiers de coulée peuvent être préparés, synthétiquement ou en traitant des laitiers de fusion pour augmenter leur fluidité et diminuer leur température de fusion.Les compositions des laitiers de coulée com- prennent des silicates métalliques tels que'les silicates de cal- cium-magnésium-aluminium.
La teneur en silice du laitier de coulée - est en général comprise entre 15 et 55% environ en poids, et de préférence entre 40 et 45%. Des compositions de laitier appropriées pour couler des métaux à base de fer sont les suivantes: ..
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T A B L EAU I
EMI7.1
<tb> composition <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> Laitier <SEP> de <SEP> coulée <SEP> Gamme <SEP> -préférée <SEP> Typique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> CaO <SEP> 33,5 <SEP> à <SEP> 36,5. <SEP> 34,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CaF2 <SEP> 6,25 <SEP> à <SEP> 6,75 <SEP> 6,85
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 42,5 <SEP> à <SEP> 45,5 <SEP> 44
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MgO <SEP> 4,25 <SEP> à <SEP> 5,75 <SEP> 5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 6 <SEP> à <SEP> 8 <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> FeO <SEP> 1,5 <SEP> max <SEP> 0,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A1203 <SEP> 2 <SEP> max <SEP> 0,6
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ZrO2 <SEP> faible- <SEP> 0,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MnO <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Cn2O3 <SEP> 1.
<SEP> 5 <SEP> 0,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> autres <SEP> peu-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> B <SEP> SiO2 <SEP> 41 <SEP> à <SEP> 45 <SEP> 42
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CaO <SEP> 36 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> 38
<tb>
EMI7.2
- Na3A1F6 17 à 21 20
EMI7.3
<tb> autres <SEP> peu-
<tb>
Les laitiers de coulée précités ont des points de fusion d'environ 1200 0 pour (A) et dellOOOO pour (B) et peuvent être utilisés pour couler de l'acier au carbone et d'autres métaux ferreux, y compris' la plupart des aciers inoxydables.
Lorsqu'on coule des métaux ferreux qui contiennent des métaux réactifs tels que du titane, de l'aluminium et du zirconium, on perd une quan- tité indésirable du métal réactif par réaction avec la silice contenue dans la coquille du laitier de coulée, tandis que la quantité de silicium contenue dans le lingot augmente d'une maniè- re correspondante. Dans ces cas, il est préférable d'utiliser un laitier de coulée contenant moins de 15% en poids de silice. On peut remplacer une fraction substantielle de la silice réduite par de l'oxyde.de titane et/ou de l'oxyde d'aluminium. La compo- sition du laitier de coulée peut contenir des oxydes de calcium,
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magnésium, manganèse, aluminium, titane, zirconium et fer, du fluorure de calcium et/ou du fluorure de sodium-aluminium et moins de 15% en poids de silice.
Des compositions appropriées de ces laitiers de coulée à basse teneur en silice sont données dans le' tableau Il.
TABLEAU II
EMI8.1
Laitier de coulée C omposi-tion ¯% en poids
EMI8.2
<tb> Gamme <SEP> préférée <SEP> Typique
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C <SEP> CaO <SEP> 32 <SEP> à <SEP> 35 <SEP> 34
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CaF2 <SEP> 6; <SEP> à <SEP> 7,5 <SEP> 6,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 8 <SEP> 10 <SEP> 9 <SEP> ' <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MgO <SEP> 4,- <SEP> à <SEP> 6 <SEP> 5
<tb>
EMI8.3
TiO 2* 6 7,5 6, Ai 203 30 . 32 .
ri
EMI8.4
<tb> Na2O <SEP> 4,5 <SEP> à <SEP> 6 <SEP> 5
<tb> Autres <SEP> peu <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb> D <SEP> CaO <SEP> 33,5 <SEP> à <SEP> 36,5
<tb>
EMI8.5
CaF2 6,25 à 7,75 SÎ02 13, 5 , à 15,5
EMI8.6
<tb> MgO <SEP> 4,25 <SEP> à <SEP> 5,75
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 6 <SEP> à <SEP> 8
<tb>
EMI8.7
A1203 30 à 33
EMI8.8
<tb> Autres <SEP> peu
<tb>
<tb> E <SEP> Cao <SEP> environ <SEP> 29
<tb>
EMI8.9
CaF2 environ 6..5-
EMI8.10
<tb> SiO2 <SEP> environ <SEP> 15
<tb>
<tb> MgO <SEP> environ <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> environ <SEP> 12
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Al2O3 <SEP> environ <SEP> 31
<tb>
<tb>
<tb> Autres <SEP> environ- <SEP> 1,5
<tb>
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Ces laitiers de coulée ont des pointe de fusion de moins
EMI9.1
de 12µ0"C pour (0), de 1325C poux (D) et de 130000 pour CE).
'céa laitiers contiennent en général une forte, proportion de chaux et d'alumine et une quantité de silice inférieure à 15% environ en poids. Les laitiers de coulée à faible teneur en silice menti.on- nés plus haut sont utiles pour couler des aciers contenant du titane et de l'aluminium ainsi que des aciers inoxydables en géné- ral et les superalliages de nickel et de cobalt durcis par préci- ' pitation' de titane -'aluminium. ' En ce qui concerne la coulée d'autres mëtaux et alliages non ferreux, le laitier de coulée est en général chimiquement inerte par rapport au métal à couler et présente un point de fusion inférieur à celui du métal de sorte que le laitier de coulée est encore fluide lorsque ,le métal s'est en partie solidifié.
Le tableau III montre certaines compositions de laitier appropriées. pour couler du ouivre et ses alliages:
T A B L E A U III
EMI9.2
laîtier de coulée composition en poids Gamme préférée 1 ue
EMI9.3
<tb> F <SEP> B2O3 <SEP> 28 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> 28,1
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 41 <SEP> à <SEP> 43 <SEP> 41,1
<tb> Na2O <SEP> 27 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> 2@,8
<tb>
<tb> Autres <SEP> peu <SEP> 1
<tb>
EMI9.4
G , B 2 0 3 environ 72
EMI9.5
<tb> SiO2 <SEP> environ <SEP> 28
<tb>
Les températures de fusion de ces laitiers sont voisines
EMI9.6
de 540C pour (F) et 83000 pour (G).
Les laitiers de coulée décrits dans les tableaux qui ' précèdent sont destinés au laitier qui entre dans le mélange amiante-laitier. La composition du laitier de coulée fluide formée lorsque le métal est coulé est légèrement différente de
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ces compositions parce que l'amiante y est incorpore.
Le laitier de coulée, qui peut être préparé par des moyens classiques, est d'abord divisé en partioules, puis mélangé aux fibres d'amiante dans le véhicule liquide..Les particules de laitier doi- vent être suffisamment fines pour passer par le dispositif de pie- tolage lorsqu'on utilise ce procédé pour appliquer le revêtement et la finesse des particules doit être inférieure à l'épaisseur désirée de la coquille de moulage. Une granulométrie des partiou- les de ,laitier inférieure à environ 20 mesh (orible Tyler 0,841 mm) est en général intéressante pour la plupart des applications.
La répartition granulométrique des particules de laitier / ; doit être calculée de manière à fournir avec l'amiante un revête- ment plus ou moins poreux. Par exemple, des quantités excessives de fines particules sont indésirables parce qu'elles tendent à former un revêtement trop dense du type solide.
Les particules de laitier sont mélangées aux fibres d'amiante et appliquées sur les parois de la lingotière dans un véhicule-liquide, comme indiqué plus haut. L'amiante préféra est l'amiante de chrysotile. Cet amiante comporte des fibres tendres et flexibles qui sont excellentes pour maintenir les particules de laitier agglomérées dans la coquille nattée. Lorsqu'on le chauffe, l'amiante de chrysotile perd son eau de cristallisation à une température comprise entre 482 et 538 C environ et le résidu magnésium-silicate devient par conséquent cassant et s'allie faci- lement au laitier à base de silicate pour former un oomposé euteo- tique fondu.
Grâce à cette matière, les particules de laitier sont efficacement maintenues en place le long des côtés de la lingotière jusqu'à ce que le métal en fusion monte à leur niveau et les fesse fondre pour former le laitier de moulage fluide. Ce support fibreux est alors incorporé dans le laitier fondu. Si le laitier de coulée a été appliqué sur les parois de la lingotière au moyen d'un liant au lieu d'être mécaniquement supporté dans la coquille d'amiante, les matières étrangères présentes dans le
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liant sont susceptibles de pénétrer dans le métal en fusion et de le contaminer.
De plus, si le laitier de couina a été appliqué k l'état fondu sur les parois de la lingotière, le revêtement vitri- fié résultait ne peut pas résister aux chocs thermiques du métal de coulée et se brise en fragments qui forment des inclusions vitri- fiées dans le métal et laissait des zones non protégées ou la sur- face de la lingotière est à nu.. La coquille de fibres d'amian- te et de laitier de silicate de l'invention est souple et peut résister à la chaleur'du métal en fusion jusqu'à ce que le métal atteigne des niveaux déterminés dans la lingotière à la suite de quoi la partie adjacente de la coquille devient fluide.
Toutes les éclaboussures éventuelles de métal en fusion pendant la coulée adhèrent à la coquille d'amiante et de laitier et n'arraohent quiune petite partie de cette coquille et n'adhèrent pas aux parois comme dans des lingotières non protégées ou n'arrachent pas de gros fragments de revêtement comme c'est le cas des revê- tements de lingotières du type solide.
Quoique les fibres d'amiante forment avantageusement la structure de support pour les particules de laitier silioatées,' les fibres ne restent pas telles quelles dans le laitier de coulée fluide parce qu'elles détruiraient la fluidité du laitier de coulée. Ces fibres pénètrent dans le laitier fluide et perdent leur nature fibreuse. Cela est important car le processus de cou- lée dans une lingotière fluide exige que le laitier de coulée fluide.soit capable de s'écouler autour de la masse de métal coulé en réponse aux contraintes et de remplir les vides.
En général, quoiqu'on préfère utiliser de l'amiante de chrysotile du groupe 7 obtenu par l'Essai de Criblage de l'Association des Producteurs d'Amiante de Québec, d'autres amiantes de nature fibreuse qui peuvent être absorbés dans le laitier de coulée du' métal particulier à couler à la température de coulée utilisée,, pour former avec les particules de laitier une garniture de lin-' gotiêre fluide, conviennent également.
De plus, des matières
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autres que de 1'amiante peuvent être. utilisées pour maintenir les particules de laitier en place jusqu'à ce que le métal en fusion monte en leurniveau, et centrent dans le cadre de l'invention pourvu qu'aucun liant nuisible ne soit incorpore dans ces matières et pourvu que la matière de support puisse être absorbée dans'le laitier fondu de manière à produire le laitier de coulée fluide.
La quantité d'amiante utilisée dans le mélange de par- ticules de laitier peut varier de 1 à 30% en poids environ , .le reste étant des particules de laitier et du véhicule liquide. En général, de 1 à 5% en poids d'amiante sont utilises dans la mélan- ge amiante-particules de laitier sec. Un faible pourcentage d'amiante en poids suffit habituellement car sa densité est peu élevée. Les petites quantités de résidus d'amiante absorbés dans le laitier de coulée ne modiftent pas sa. composition d'une manière nuisible.
Les quantités réelles d'amiante utilisées dans le.mélange amiante-particules de laitier-véhicule liquide varient avec le type d'amiante utilisé, sa nature fibreuse, la dimension et l'épais- seur désirée de la coquille ainsi que,d'autres facteurs faciles à dterminer.
La quantité utilisée de véhicule liquide, par exemple de l'eau, dépend des quantités de laitier et d'amiante contenues dans le mélange sec, de la température des parois de la lingotière sur lesquelles le mélange est pistolé, du type de dispositif de pistolage utilisé ainsi que d'autres conditions correspondantes.
En général, 30% d'eau, ou plus environ sont utilisés dans le mélange amiante-particules de laitier-eau.
Dans le dessin, une lingotière 10 est représentée sché- matiquement à différents stades du processus de coulée. L'inté- rieur de la lingotière a déjà été garni d'une coquille 12 de fi- bres d'amiante mélangées à des particules de laitier silicaté, obte- nue en pistolant un mélange amiante-laitier-eau sur les parois de la lingotière préalablement chauffée de manière'que l'eau en se vaporisant laisse le revêtement natté indiqué en 14. Lorsque
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du métal en fusion 16 est coulé usais la lingotière, la ohaleur du métal fait fondre les particules de laitier silicatées dans la partie 18 de la coquille adjacente au métal chaud pour former le ,' laitier de coulée fluide.
L'eau de cristallisation de l'amiante est éliminée par la chaleur et le résidu de silicate de magnésium est absorbé par le laitier. La coquille de laitier fluide, dont une partie est représentée dans la zone médiane, entoure le métal coulé pour former la garniture de coulée fluide désirée 18 suppor- tée par les parois de la lingotière 10. Le métal ne vient pas en. contact avec les parois de la lingotière mais. est plutôt contenu dans la garniture'de laitier de coulée fluide. Une couche 19 de laitier de coulée monte sur la surface du métal en fusion et empê- che ce métal de venir en contact avec l'atmosphère.
Au bas de la lingotière, une partie du métal coulé 20 s'est solidifiée et a subi le retrait habituel. Au début, le laitier de coulée formant la garniture fluide s'écoule pour coou- per des vides tels que les vides 24 formés'par le métal qui se contracte et maintient ainsi les conditions d'isolation et de refroidissement du métal optima par un contact métal-laitier- paroi de la lingotière sans espaces d'air intermédiaires..Le point de fusion moins élevé du laitier de coulée rend cela possible.
Maie, uomme le montre le dessin, le laitier de coulée s'est égale- ment solidifié et adhère au lingot plutôt qu'aux parois de la lingotière, ce qui assure un démoulage aisé du lingot refroidi.
Dans la pratique de l'opération de revêtement,l'amiante et les particules de laitier ainsi que le véhicule liquide doivent être intimement mélangés, par exemple par une agitation mécanique, pour disperser et disséminer l'amiante et les particules de lai- tier dans le liquide.
Certaines espèces d'amiante qui ne oontien- ' nent pas de gros.faisceaux cristallins étroitement liés peuvent être convenablement dispersés sans nécessiter un battage mécanique* Cela est vrai également de certaines qualités industrielles d'amian- te que l'on utilise dans la fabrication du papier et de la fibre
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de bois qui a été soumis à un traitement de désintégration en vue de le séparer des roches dans lesquelles il était incorporé dans la nature. Dans ces cas, la fibre peut être simplement agitée dans une cuve appropriée.avec la-quantité d'eau voulue. De l'amiante for- mé de gros faisceaux de fibres étroitement liés -peut nécessiter un battage mécanique pour assurer la formation d'un bon mélange.
La lingotière doit être revêtue ou garnie d'une coquille suffisamment épaisse pour empêcher le métal en fusion coulé de la traverser. Des coquilles excessivement épaisses doivent cependant être évitées parce qu'elles diminuent les dimensions des lingots et peuvent entraver le démoulage du lingot ou de la pièce coulée.
Une épaisseur préférée pour la coquille est habituellement infé- rieure à 4,8 mm. Le mélange doit être appliqué en des couches rela- tivement épaisses pour assurer une vaporisation en substance instan- tanée du véhicule liquide mais plusieurs couches peuvent être appliquées les unes sur les autres pour obtenir une coquille finale de l'épaisseur voulue. L'épaisseur de la couche -que l'on peut déposer à chaque application dépend largement de la tempéra- - ture de 'paroi de la lingotière, c'est-à-dire que l'épaisseur . que l'on peut déposer à chaque application augmente avec la tempé- Nature.
Les parois de la cavité de moulage doivent être à une température au moins égale au point d'ébullition du véhicule liqui- de utilise dans le mélange applique.
Il est préférable que les parois de la lingotière soient une température suffisante pour vaporiser le véhicule liquide en substance instantanément. La. température exacte requise dépend de la vitesse a laquelle le mélange est déposé sur les parois de la lingotière, du liquide particulier utilisé dans le mélange, du pourcentage de liquide contenu dans le mélange et du degré de poli. requis dans le revêtement de la lingotière. En général, la température requise augmente avec la'vitesse de dépôt, les pour- oentages de liquide contenus dans le mélange et les exigences de
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¯poli du revêtement.
En d'autres termes, les températures plus éle- vées vaporisent les liquides plus rapidement et donnent des revête- ments plus lisses. Evidemment, il existe toujours une limite supé- rieure pratique pour la témpérature au delà de laquelle les avanta- ges obtenus s'amenuisent ou même s'annulent. Lorsque l'eau est le véhicule liquide, il est préférable que la paroi de la lingotière soit à une température comprise entre 121 et 427 C environ ou plus.
Une température des parois de la lingotière de 31500 convient par- faitement. Dans ces conditions, une coquille amiante-laitier lisse d'environ 1,6 à 3,2 mm d'épaisseur peut être déposée par pistolage' en une seule passe couvrant environ 0,46 mètre carré par minute.
Lorsqu'une coquille de l'épaisseur voulue a été déposée sur les parois de la cavité de moulage, le métal en fusion est versé dans la coquille à une vitesse appropriée. A mesure que le métal en fusion se solidifie, il se entracte et la coquille s'écarte donc de la paroi de la lingotière. En d'autres termes, la coquille adhère au métal qui se solidifie plutôt qu'aux parois de la lingotière, ce qui empêche la formation de défauts superfi- ciels dans le lingot. Comme la coquille est plus ou moins flexible, elle épouse la forme du métal qui se solidifie sans se fendre ou' se déformer.
Lorsque le fond et les côtés de la cavité de moulage sont revêtus de la coquille amiante-laitier,, il est habituelle- ment préférable que l'épaisseur de la coquille soit légèrement supérieure au fond de la lingotière, pour amortir le choc initial du métal en fusion. Dans ce cas, une partie de la coquille située au fond de la lingotière peut être enlevée par,le métal en fusion mais l'amiante et le laitier sont moins denses que les métaux cou- lés et flottent sur ceux-ci de sorte qu'aucune inclusion ne se forme dans le métal.
Dans un exemple du procédé suivant l'invention, un pisto- let de pulvérisation classique pour des liquides avec un réservoir inférieur à pression a été utilisé pour appliquer différents mélan-
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ges amiante-eau-laitier sur les parois intérieures d'une lingotière.
L'amiante utilisé'est du chrysotile qualité 7A classification de l'Association des Producteurs d'Amiante de Québec). On utilise de l'amiante obtenu par voie humide ou par voie sèche. L'amiante pos- s.de -une structure fibreuse glissante et les fibres d'amiante sépa- rées ont environ 30 mm de longueur et 1 à 3 microns de diamètre.
On mélange l'amiante et l'eau à la main au moyen de palettes. Le làitier de coulée utilisé a la composition suivante en poids: .
EMI16.1
<tb> 44% <SEP> de <SEP> silice
<tb>
<tb> 35% <SEP> d'oxyde <SEP> de <SEP> calcium
<tb>
<tb>
<tb> 30% <SEP> d'oxyde <SEP> de <SEP> magnésium
<tb>
<tb>
<tb> 7% <SEP> d'oxyde <SEP> de <SEP> titane
<tb>
<tb>
<tb> 6% <SEP> de <SEP> fluorure <SEP> de <SEP> calots
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 'd'oxyde <SEP> de <SEP> manganèse
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> d'oxyde <SEP> ferreux
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> d'oxyde <SEP> d'aluminium
<tb>
Le point de fusion du laitier est d'environ 1200 C et la granulo- métrie des particules de laitier est inférieure à 48 mesh (0,297 mm), 85% environ des particules de laitier atteignant 100 mesh (0,149 mm) ' ou moins (crible Tyler).
On applique les différents mélanges par pistolage sur les parois intérieures de lingotières classiques à extrémité ouver- te (1,52 mètre de hauteur) en une seule couche pour former une coquille de 1,6 à 3,2'mm d'épaisseur à une vitesse de dépôt suffi- sante pour couvrir environ 0,46 m2 de surface de lingotière par minute. L'eau contenue dans les mélanges se vaporise instantané- ment lorsque le revêtement vient en contact avec la paroi de la lingotière et l'amiante ainsi que le laitier adhèrent fermement à la paroi de la lingotière, formant ainsi une coquille continue renforcée par la lingotière.
Lorsque toute la surface intérieure de la lingotière a été revêtue, le métal en fusion à couler est versé dans la lingotière à raison de 1,02 mètre par minute'et à'une température d'environ 1593 C. Le tableau suivant donne les
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pourcentages d'amiante et de laitier dans les différents mélanges,- la température des parois intérieures de la lingotière, la dimension de la lingotière, le métal coulé et la quantité de mélange d'amiante et de laitier déposé, sur'les parois de la lingotière.
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EMI18.1
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Métal <SEP> Dim@nsion <SEP> Température <SEP> Poids <SEP> du <SEP> mélange <SEP> Laiti <SEP> r <SEP> appliqué <SEP> Procé <SEP> é <SEP> ou
<tb> coulé <SEP> de <SEP> la <SEP> de <SEP> la <SEP> lingotière <SEP> en%. <SEP> sur <SEP> la <SEP> paroi <SEP> préparation
<tb> lingotière <SEP> C <SEP> Amiante <SEP> Laitière <SEP> de <SEP> la <SEP> lingoti#re <SEP> de <SEP> l'amiante
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<tb> X <SEP> 56 <SEP> Rds. <SEP> 426-538 <SEP> 1,2 <SEP> 30,8 <SEP> 4,1 <SEP> sec
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<tb> L <SEP> 56 <SEP> Rds. <SEP> 426-538 <SEP> 1,5 <SEP> 49,3 <SEP> 2,7-2,9
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<SEP> 426-538 <SEP> 1,5 <SEP> ' <SEP> 49,3 <SEP> 2,7-2,9
<tb> Métaux <SEP> coulés
<tb> L
<tb> Ni <SEP> 47 <SEP> 10 <SEP>
<tb> Cr <SEP> 22 <SEP> 20
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<tb> C <SEP> -- <SEP> 0,15 <SEP> max.
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W <SEP> -- <SEP> 15
<tb> Cb <SEP> --
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Tableau IV
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Dans chaque cas, la surface du lingot résultant est en substance exempte de dartres et d'autres défauts et est prête à subir d'autres traitements.
Quoique plusieurs forces d'exécution spécifiques de l'invention aient-été représentées et décrites, l'invention n'est en aucune façon limitée aux'détails décrits. Par exemple, le pro- cédé a été décrit d'une manière générale avec référence a la coulée de lingots dans des lingotières standards cylindriques ou coniques mais il peut également s'appliquer à la coulée d'autres pièces que des lingots comprenant des pièces de différentes formes.
Quoique le procédé de l'invention ait été décrit avec référence à la coulée de lingots dans des lingotières permanentes, le terme lingotières s'applique également à l'utilisation de moules de fonderie en général, de moules pour la coulée sous pression, de moules de soufflage, de moules pour la coulée à cire perdue, etc, que ces moules soient permanents ou temporaires et en général à n'importe quelle opération de coulée de métaux dans la quel le la coulée peut' s'effectuer dans une garniture de moule fluide.