Procédé de garnissage d'une lingotière et plaquette pour la mise en aeuvre de ce procédé Le présent brevet comprend un procédé de garnissage d'une lingotière et une plaquette<I>pour</I> la mise en oeuvre de ce procédé.
On sait que, dans la coulée des pièces de fonderie, en particulier des lingots de métal, on doit main tenir en fusion la tête du lingot ou masselotte, de façon que le métal en fusion vienne alimen ter le corps du lingot, au fur et à mesure qu'il se solidifie en se retirant.
Pour réaliser cette prolongation de l'état liquide dans la tête de la masselotte, on utilise, soit des garnissages isolants réfractaires, soit des garnissages exothermiques ou encore des garnissage présentant des parties isolantes et réfractaires et des parties exothermiques.
On connaît déjà des garnissages en produits exothermiques agglomérables, dans lesquels le produit exothermique se présente sous la forme d'un revêtement de la paroi du châssis de mas- selotte ou de la lingotière, de manière à mettre le revêtement en contact avec le métal en fu sion constituant la masselotte, une couche d'un matériau isolant étant interposée entre le pro duit exothermique et la paroi de la lingotière.
Or, il est évident que dans les lingotières dont le revêtement est formé de produits .exo thermiques, il suffit que la combustion débute au moment où le métal constituant la masse- lotte a tendance à se solidifier et qu'elle se poursuive au moins jusqu'au moment où, le métal de la lingotière s'étant complètement solidifié, il n'y a plus besoin d'apport de métal liquide à partir de la masselotte. Il faut, en outre, que l'apport en calories soit suffisant pour maintenir le métal de la masselotte en fusion.
On sait également qu'on peut calculer ma thématiquement le poids du produit exother mique nécessaire pour le réchauffage de la masselotte de façon à assurer une alimentation intégrale du lingot, c'est-à-dire pour satisfaire à la dernière condition mentionnée ci-dessus. Tout produit exothermique possède, en effet, un pouvoir calorifique utile défini, mais ledit produit doit posséder, indépendamment du pou voir calorifique, des caractéristiques particu- lières selon le cas envisagé, ces caractéristiques étant la réactivité, c'est-à-dire le temps au bout duquel le produit exothermique entre en com bustion, et la durée de la combustion.
Or, il est établi que dans les produits exo thermiques, plus la durée du démarrage de la réaction est grande, c'est-à-dire plus faible est la réactivité, plus longue est la durée de com bustion du produit et plus petite est la quantité de calories qu'une masse déterminée de ce produit est capable de libérer. Il s'ensuit que l'apport en calories étant défini ainsi que la durée de combustion, il est presque obligatoi rement nécessaire que la combustion débute bien avant le moment où son action aurait été utile et qu'elle se termine après la période utile.
Il est donc apparu indispensable de rendre indépendants, d'une part, la réactivité, c'est- à-dire le temps au bout duquel la combustion démarre sous l'effet de la chaleur dégagée par le métal en fusion et, d'autre part, le pouvoir calorifique du produit exothermique et la durée de la combustion.
Le présent breveta pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Le procédé de garnissage d'une lingotière est ca ractérisé<I>par le</I> fait qu'on garnit la partie de la lingotière dans laquelle se forme la masse- lotte d'une couche de produit exothermique, et qu'on isole cette dernière de l'espace dans lequel est versé le métal en fusion formant la masselotte par une couche de produit isolant.
On peut interposer également entre la face externe de la couche de produit exothermique et le métal de la lingotière une couche de produit isolant.
La couche de produit isolant placée entre la couche de produit exothermique et l'espace dans lequel est versé le métal en fusion formant la masselotte a pour but de retarder la trans mission de la chaleur du métal en fusion jus qu'au produit exothermique et donc l'inflam mation de ce dernier. La couche de produit isolant placée entre la couche de produit exo- thermique et le métal de la lingotière a pour but d'éviter la perte de calories par transmission de celles-ci à la lingotière.
Le brevet a également pour objet une pla quette pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus. Cette plaquette est caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un élément moulé comprenant une couche de produit exo thermique revêtue d'une couche de produit iso lant.
La couche de produit exothermique peut être enrobée complètement dans une masse formée par la couche de produit isolant. Le dessin annexé illustre quelques exemples de mises en aeuvre du procédé objet d'une des inventions. La fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un châssis de masselotte avec son garnissage, de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue ën coupe verticale du châssis représenté à la fig. 1, de la deuxième forme d'exécution. La fig. 3 est une demi-vue en coupe, sui vant la ligne<I>111-l11</I> de la fig. 4, du côté gau che du châssis de masselotte avec son garnis sage, de la troisième forme d'exécution.
La fig. 4 est une vue en coupe en plan, suivant la ligne<I>IV-IV</I> de la fig. 3, représen tant un quart du châssis de masselotte.
La fig. 5 est une demi-vue en coupe en élévation du côté droit du châssis, correspon- dant à la fig. 3, de la quatrième forme d'exé cution. La fig. 6 est une coupe verticale d'une a- gotière revêtue de plaquettes dont la couche de produit exothermique est intérieure.
Dans les formes d'exécution représentées aux fig. 1 à 5, un châssis de masselotte 1, en forme de tronc de pyramide à section hori zontale carrée, est monté sur une lingotière 2, l'embase 3 dudit châssis reposant sur le bord supérieur de la lingotière. Cette embase 3 se prolonge de cinq à dix millimètres vers l'inté rieur du châssis, de manière à former une bande continue 4, en saillie autour de la base.
Les faces internes du châssis de masselotte présentent des bandes 5, orientées perpendi culairement auxdites faces et de même sur- épaisseur que la bande 4. A sa partie supé rieure, le châssis de masselotte présente un rebord intérieur 6, destiné à limiter l'ouverture utile de la rehausse.
Dans la première forme d'exécution, quatre plaquettes, de forme trapézoïdale, comprennent chacune une couche 7 (fig. 1) de produit iso lant, placée du côté intérieur de la lingotière et doublée du côté du châssis 1 par une cou che 8 de produit exothermique. Le produit exothermique pourrait être appliqué directement contre la paroi de la rehausse mais, pour éviter les déperditions calorifiques trop importantes, il est préférable de ménager entre le produit exothermique et ladite paroi une lame d'air 9, limitée latéralement par les bandes 4 et 5 en saillie, ladite lame étant destinée à agir comme isolant calorifique.
Dans la deuxième forme d'exécution (fig. 2), on retrouve la même disposition de pièces que celle représentée à la fig. 1, la couche de pro duit exothermique étant cependant limitée à la hauteur du revêtement comprise entre le niveau supérieur 10 du métal lors de la coulée du lingot, et le niveau inférieur 11 du métal après solidification.
Dans la troisième forme d'exécution (fig. 3 et 4), chacune des plaquettes comprend une masse 12, formée d'un produit isolant, dans laquelle est englobée une couche 13 de produit exothermique, sur une partie de la hauteur de ladite plaquette. L'épaisseur de cette couche de produit exothermique, constante sur toute la hauteur de la plaquette, est ainsi limitée du côté intérieur du moule par une couche 14 de produit isolant et, du côté de la paroi du châssis de masselotte, par une couche 15 de produit isolant, dans laquelle sont percés des orifices 16 pour faciliter l'évacuation des gaz de combustion.
Les bords latéraux des plaquettes sont, comme dans les formes d'exécution précéden tes, chanfreinés à 450 de manière à permettre leur assemblage dans le châssis, et présentent un congé prononcé au point de jonction entre deux plaquettes dont le bord inférieur 17 est également chanfreiné.
Dans la quatrième forme d'exécution, repré sentée à la fig. 5, l'épaisseur de la couche 13a de produit exothermique va en croissant depuis sa partie supérieure jusqu'à sa partie inférieure, ladite couche présentant, en coupe, une section trapézoïdale.
D'une façon analogue à ce qui a été décrit dans la deuxième forme d'exécution (fig. 2), la partie supérieure de la couche 13a de produit exothermique dépasse légèrement le niveau supérieur 10 du métal dans le châssis de rehausse à la fin de la coulée du lingot et la partie inférieure de ladite couche est située légèrement au-dessous du niveau inférieur 11 du métal après solidification de celui-ci. Le matériau isolant constituant la plaquette est, de préférence, du sable de fonderie agglo méré ou un produit utilisé en fonderie pour la fabrication des moules.
De ce fait, le métal versé dans le moule est en contact, soit avec le métal de la lingotière, soit avec une couche de sable à moule de fonderie ou analogue, et l'on constate que l'aspect de surface du lingot obtenu est partout satisfaisant du point de vue technique.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 6, la lingotière 18, en forme générale usuelle de tronc de pyramide, présente à sa partie supérieure un évasement 19. Dans cette section élargie de la lingotière est placé un revêtement intérieur, constitué par un matériau isolant 20, en sable de fonderie aggloméré, .revêtement dans l'épaisseur duquel est incluse une couche 21 de produit exothermique dont la hauteur est limitée à la partie comprise entre le niveau supérieur 22 atteint par le métal en fusion lors du remplissage de la lingotière, et le ni veau inférieur 23 atteint après solidification du lingot.
Dans les formes d'exécution de plaquettes qui viennent d'être décrites, le temps au bout duquel démarrera la combustion du produit exothermique est donc fonction de la nature, et plus spécialement du coefficient de conduc- tibilité calorifique, du produit isolant et de l'épaisseur de la couche de ce produit. Cette durée peut donc être rendue, de cette manière, indépendante des caractéristiques du produit exothermique lui-même.
Le revêtement de la paroi du châssis de masselotte ou de la lingotière est suceptible de produire un triple effet, lorsqu'il comporte à partir de la paroi de la lingotière en allant vers l'intérieur, successivement, une couche d'un produit isolant, une couche de produit exo thermique et une couche d'un produit isolant.
Dans ce cas, on limite également la hauteur du produit exothermique à la zone comprise entre le niveau maximum supérieur et le niveau maximum inférieur du métal dans la tête de la lingotière. On a constaté, en effet, qu'avec un revêtement constitué par les plaquettes dé crites, le métal descend en présentant un niveau supérieur plat et qu'il est inutile d'apporter des calories en dehors de ladite zone.
De plus, étant donné que la durée pendant laquelle les calories sont apportées au métal peut correspondre uniquement à la durée pen dant laquelle le métal de la masselotte se trouve au niveau de la partie <I>de la</I> rehausse de lin- gotière garnie de produit exothermique, il est possible de réduire la durée de combustion du produit exothermique dans la partie haute que le métal abandonne dès que le lingot se fige.
En conséquence, la couche de produit exother mique a une épaisseur croissante du niveau maximum supérieur du métal en fusion jus qu'au niveau inférieur du métal après solidifi cation du lingot.