Brevet FR2088004A1 — publié le 19720107

La présente invention se rapporte de façon générale à la techni que de l'aciérie et de la fonderie et concerne plus spécialement les masselottes ou revetements utilisés par exemple dans les lingotières pour retarder la solidification de l'acier liquide ou pour provoquer sa refusion en vue d'éviter autant que possible la formation de re assures et de réduire en conséquence la chute en tête du lingot. Il est déjà connu de fabriquer des plaques de revêtement ou garnissage en matières exothermiques et (ou) isolantes et (ou) réfractaires et de fixer ces plaques dans la partie supérieure des lin gotières avant la coulée de l'acier, afin de former une masselotte Il est connu également de réaliser de telles masselottes par exmm- ple au moyen de manchons ou d'une manière équivalente. D'une façon générale, ces plaques et manchons sont fabriqués par pressage et chauffage d'un mélange de composition convenable,pré paré le plus souvent à l'état hlbmide. Pour la fabrication, on presse généralenient les mélanges préparés sous une pression qui souvent dépasse 20 kg/cm2 et on chauffe à une température généralement supérieure à îooo C pendant un laps de temps qui normalement est d'au moins 20 minutes. On conçoit- que ce mode de fabrication exige un laps de temps relativement long et qu'il en résulte, pour une production à l'échel le industrielle, un encombrement au sol et un investissement importants. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients et de créer un procédé pour la fabrication de plaques de revetement formant masselottes pouvant être mis en oeuvre de façon beaucoup plus rapide et permettant une fabrication à un prix de revient nettement abaissé. On a déjà proposé d'utiliser le chauffage diélectrique à haute fréquence pour le séchage de noyaux de fonderie, afin de provoquer par exemple la polymérisation d'une résine apropriée, incorporée au mélange constituant le noyau. Il s'agit dans ce cas du séchage de pièces individuelles, qui sont placées entre deux électrodes afin d' être chauffées par effet capacitif.L'application d'un tel mode de sé^kage à des plaques de revêtement exirerait une installation encom brante et aboutirait à une fabrication coûteuse étant donné qu'il faudrait proeeder normalement à une fabrication par plaques-sueces- vives ou concevoir des moyens assez complexes pour parvenir à une fabrication en grandes longueurs ou en continu. Il est maintenant connu d'employer le chauffage par hyperré- quences pour certaines applications industrielles. COmme le chauffage à'haute fréquence, le chauffage hyperfréquentiel résulte du frottement intermoléculaire créé par un champ alternatif. Toutefois,par opposition à ce qui est le cas dans le chauffage à haute frécluence, le chauffage aux hyperfréquences est assuré en dirigeant des microondes électromagnétiques émises par une antenne et canalisées à travers des guides vers une ou plusieurs cavités de traitemer't. Ainsi, on a déjà appliqué ce chauffage hyperfréquentiel à la polymérisation de résines à l'état de films ou même de produits formés par de tels résines. Bes fréquences utilisées vont de quelques centaines de iUIz à plusieurs dizaines de milliers de MHz. Toutefois, il ne paraissait pas évident de pouvoir utiliser un tel mode de chauffage pour des plaques de revêtement formant masselottes en fonderie ou en aciérie, compte tenu du fait que ces plaques renferment, outre une résine servant de liant, qui peut être présent de façon connue, une ou plusieurs matières qui, du fait m- me de leur nature (réfractaire, isolant, aluminium et ses composés), peuvent soit absorber les ondes incidentes et en conséquence s'oppo- ser à un séchage à coeur des plaques soit même s'opposer à la pénétration des ondes et les renvoyer à l'écart des plaques les recherches qui ont abouti à l'invention ont montré que,con- trairement aux craintes exprimées par les techniCiens spéciaXisés dans ce domaine, une telle application était possible, et que ltef- fet avantageux obtenu pouvait même être augmenté. L'invention est matérialisée dans un procédé pour la fabrication de plaques de revêtement formant masselottes utilisables en aciérie et en fonderie, caractérisé en ce qu'on verse dans un moule ou sur un couloir un mélange formé d'une ou plusieurs matières exothermiques et (ou) isolantes et (ou) réfractaires i d'au moins une résine polymérisable par les hyperfréquences, on fait passer le moule ainsi rempli ou bien le couloir chargé dans un tunnel comprenant une zone irradiée par des micro-ondes hyperfréquentielles et, après refroidissement, on démoule les plaques ou on dégage le produit du couloir et si nécessaire on le découpe en plaques. On voit que ce procédé permet de réaliser une fabrication à sec sans pressage et si désiré en continu, ou bien par plaques individu elles. La fabrication à sec sans pressage permet d'obtenir à à la sortie du tunnel des produits dont la densité est sensiblement égale à la densité apparente du mélange versé dans le moule ou sur le couloir. Bes résines pouvant être utilisées avec avantage pour la fabrication de plaques suivant l'invention sont les résines du type phé nol-formaldéhyde, dont la polymérisation est assurée très rapidement aux hyperfréquences. Les recherches effectuées ont montré que cette fabrication pouvait être réalisée en un laps de temps très court et que ce procédé permettait la fabrication de plaques en toutes dimensions désirées, notamment en très grandes longueurs, en vue d'un découpage ultérieur aux dimensions requises. En outre, l'encombrement au sol de l'installation nécessaire pour cette fabrication est nettement abaissé par la rapidité même du séchage. les moyens requis par cette fabrication sont également très simples, du fait de l'absence de pressage et de maintien dans des fours à des températures relativement é levée s. Pour cette fabrication, il suffit en fait de prévoir un tunnel pouvant recevoir les moules, qui sont acheminés de toute façon appropriée, ou le couloir chargé de mélange pulvérulent, ce tunnel pouvant être équipé, pour le chauffage hyperfréouentiel, d'appareils de type existant tels que des magnétrons ou des klystrons, d'une puissance adaptée aux besoins. Il existe déjà divers types d'appareils de ce genre, en {diverses puissances, fournissant les fréquences de micro-ondes optimales pour le travail envisagé. Suivant une particularité de l'invention, on incorpore au mélan ge servant à la fabrication des plaques de l'aluminium à l'état divisé, par exemple sous forme de particules, de poudre ou de grenaille. D'un façon en soi remarquable et inattendue, les particules d'aluni- nium présentes dans le mélange jouent dans celui-ci le rôle de ré lecteurs de micro-ondes et améliorent de ce fait la pénétration ho mcgène des micro-ondes dans l'ensemble de la masse, en accélérant par suite le processus de polvvmérisation de la résine incorporée au mélange. Suivant une autre particularité, on incorpore à ce mélange des substances conductrices comme de l'stade de fer ou du carbone. tes recherches effectuées ont montré que la présence d'un faible pourcentage de telles substances conductrices améliore également la dif fusion des micro-ondes dans l'ensemble de la masse et accélère en conséquence la polymérisation de la résine, Comme indiqué précédemment, une résine utilisable de façon avantageuse dans le mélange pour la production des plaques de rev- tement est une résine phénol-formaldéhydeO Ce type de ravine subit en effet, au contact de l'acier liquide versé dans les lingotières, une cokéfaction telle que la résine continue encore de jouer à haute température le rôle de liant, ce qui évite en conséquence un effritement prématuré des plaques et l'adhérence des matières qui les constituent à la surface de l'acier en cours ie solidification,d'wle manière capable de faire apparaître des défauts à la surface du lingot ou sur les produits du laminage. Suivant une autre particularité importanté de l'invention, on peut incorporer au mélange pour la fabrication des plaques de reveA tement de la crasse d'aluminium. Le produit connu sous cette dénomination est constitué par les résidus provenant du decrassage des fours de fusion utilisés dans les fonderies d'aluminium0 I1 s'agit d'un produit hétérogène renfermant de l'aluminium, ainsi que des sels utilisés au cours de la fusion de l'aluminium, notamment des fluorures et des nitrures d'aluminium. 1e prix de la crasse d'aluminium est faible et, compte tenu de la présence d'hl, capable de four nir au contact de l'acier liquide un effet exothermique assurant la refusion de l'acier de la façon connue, son utilisation pour la fabrication de revêtements formant masselottes parait désirable. Toutefois, l'emploi de ce produit pose des problèmes de fabrication car du fait de la présence des sels précités, en particulier des nitrures, la crasse subit au contact de l'eau un échauffement qui provoque sa prise en masse d'un façon trop rapide pour permettre une utilisation industrielle.Etant donné que le procédé faisant l'objet de l'invention permet de travailler à sec, il devient ainsi possible d' incorporer an mélange de la crasse La crasse normale présente généralement la composition indiquée ci-après et fournit des résultats avantageux. Toutefois, ces résultats sont encore améliorés par l'utilisation de crasse lavée, dont la composition usuelle est également indiquée dans le tableau ci-après. Tableau Crasse normale Crasse lavée % % Al 25 25 Al2O3 65,5-55 72-68 CîNa 5 - 10 0,5 - 1 F6AlEa 2-5 1-2 MgO, Fe, Cu, Ca,traces 1 - 2 1 - 2 SiO2 1-2 1-2 Nitrures d'al 0,5- 1 0,5 - l La densité de la crasse est généralement comprise entre 1;2 et 1,3 selon la granulométrie. La présence d'Al à l'état de particules dans le mélange fournitl'effet de réflexion précité, avec accélération de la polymérisation. tes exemples donnés ci-après à titre non limitatif, indiquant diverses compositions possibles de mélanges utilisables pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, permettront de mieux comprendre cette dernière. les proportions sont indiquées en pourcentages en poids. Exemples no 1 à 5 On prépare chaque ?ois uil mélange sec à partir des ingrédients indiqués dans le tableau ci-après et on verse ce mélange dans des moules ou sur un couloir, puis on fait passer ledit mélange dans un tunnel de chauffage aux hyperfréquences, on laisse refroidir à la sor tie du tunnel, et si désiré on découpe en plaques de dimensions requises. Le temps de chauffage pour provoquer la polymérisation est en moyenne ae 2 minutes environ. Exemple n 1 2 3 4 5 Crasse à 25% d'Al 80 85 80 72 75 KClO3 3 3 3 3 AI fin (tamis no 200) 2 2 2 2 Oxyde de fer Fe304 4 5 5 5 5 Amiante bleue (fibres de 5-10 mm) 8 3 Pate à papier 5 Carton black ou graphite 5 5 Résine 8 5 10 5 TO La résine utilisée dans ces exemples est une résine phénol-formaldéhyde du type connu sous la dénomination "Polypliène" vendue par la Société Reicholdt, Mais il est également possible de préparer des mélanges à partir d'autres substances, sans utiliser de la crasse d'aluminium, et on donnera ci-après d'autres exemples de mélanges de ce genre Exemples n0 6 à 9 Be mode d'uyilisation de ces compositions est le même que celui indiqué précédemment et les résultats obtenus sont analogues. Exemple n 6 7 8 9 Al 23 Al2O3 (densité 0,35) 37 Oxyde de fer Fe3O4 2 Fibres d'amiante (5-10 mm) 3 3 Pate à papier 10 lO Carbon black ou graphite 5 5 Sable 72 Silice végétale 88 Perlite 18 Fibres de bois 12 Cryolithe 5 Spath fluor 3 Résine 10 7 12 10 La résine utilisée au our de cei exemples peut etre du même type que celle indiquée précédemment. On voit que les mélanges ainsi préparés ont un effet exothermique, isolant; réfractaire ou composite, selon les constituants qu'ils renferment. L'invention ccncerne également les plaques -de revêtement pour masselottes, manchons ou produits équivalents, obtenus par le procédé décrit ci-avant et constitués par les compositions spécifiées. Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre, dans le domaine des équivalences techgiques, sans s'écarter de l'invention. Revendications 1.- Procédé pour la fabrication de plaques de revêtement ou autres éléments formant masselottes en aciérie et en fonderie, caractérisé en ce qu'on verse dans un moule OU sur un couloir un mélange formé par une ou plusieurs matières exothermiques et (ou) isolantes et (ou réfractaires et par au moins une résine polymérisable par les hyper Irenuences, on fait passer le moule ainsi rempli ou bien le couloir chargé dans un tunnel comprenant une zone-irradiée par des micro-ondes, hyperfréquentielles, et après refroidissement on démoule les plaques ou on dégaè le produit du couloir et si nécessaire on décou pe ce produit en plaques. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la résine incorporée au mélange est une résine phénol-formaldéhyde. 9o- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on incorpore au mélange servant à la fabrication des plaques de l'alu- minium à l'état divisé, sous forme de particules, de grenaille ou de poudre, à l'état pur ou impur. 4.- Procédé suivant l'une auelconotue des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on incorpore au mélange des substances conductrices comte de l'oxyde de fer ou de carbone. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes; caractérisé en ce qu'on utilise dans le mélange pour la fabrication des plaques de la crasse d'aluminium, provenant par exemple des résidus de décrassage des fours de fonderie de l'aluminium. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce aue le mélange pour la fabrication des plaques renferme au moins 70% de crasse d'a~-aminium. 7.- Procédé suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on utilie pour la fabrication des plaques un mélange renfermant de la crasse d'aluminium lavée afin d'éliminer la plus grande partie des chlorures et d'augmenter la teneur en A1203. 8.- Procédé suivant l'une quelconque de-s revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on incorpore au mélange de fabrication une ou plusieurs des matières ci-après : fibres végétales, fibres minérales sable, silice végétale, perlite, cryolithe et spath fluor, ainsi que des oxydants tels que SOlO. .- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le mélange renferme du carbon black ou du graphite. lOe Procédé suivant l'une quelconque des revend cations précéden tes,caractérisé en ce qu'on acbemine le moule ou le couloir chargé jusqu'au tunnel directement après le remplissage, sans pressage in termédiaire, afin d'obtenir pour les plaques terminées une densité sensiblerlent égale à la densité apparente du mélange chargé. 11.- Plaques de revêtement ou éléments équivalents formant rnasseldH tes utilisables en fonderie ou r aciérie, obtenus par ]e procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.