Brevet FR2209623A1 — publié le 19740705

La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication de plaques ou gaines de masselotte de réserve pour couler du métal fondu, particulièrement de l'acier et du fer, et plus particulièrement au procédé pour réaliser les gaines ou plaques en faisant thermodurcir le liant de résine thermodurcissable à l'aide de la chaleur de combustion de matériaux inflammables. Lorsqu'on coule du métal fondu à l'intérieur d'un moule pour former un produit moulé, il est important de conserver le métal dans la masselotte de réserve (partie supérieure chaude du moule) assez longtemps à l'état fondu pour alimenter la cavité de retrait habituellement connue sous le nom de tube en empêchant la déperdition de chaleur du métal de la masselotte. Dans la pratique, on double la tête du moule faisant masselotte, ou on double une boite de masselotte finee au moule, à l'aide d'une ou de plusieurs gaines ou plaques qui contiennent des ingrédients quiréagissent exothermiquement à la température de coulée, ou à l'aide d'une ou~plusieurs gaines ou plaques d'isolation thermique comportant un matériau réfractaire, un matériau fibreux et un liant. Jusqu' présent, lesdites gaines ou plaques étaient généralement fabriquées par mélange du liant et de matériaux efficaces pour masselotte à rétention de chaleur, en effectuant des gaines ou plaques crues par moulage de ladite composition mélangée suivant des modèles types de gaine ou de plaques, puis en solidifiant et en séchant lesdites gaines ou plaques crues dans un four chauffant. Cependant, la capacité de production des gaines ou plaques est faible, du fait que leur fabrication prend un temps important par le procédé conventionnel utilisant le four chauffant et l'efficacité du travail est mauvaise. De plus, du fait que les gaines ou plaques fabriquées par le procédé sont fragiles et hygroscopiques, elles sont peu aptes au transport, à la pose et au stockage. Un objet principal de la présente invention consiste à réduire à un minimum ou à éliminer les inconvénients précités du procédé de fabrication et les caractéristiques indésirables des gaines ou plaques. Selon la présente invention, un procédé de fabrication de gaines ou plaques de masselotte consiste à (1) mélanger le liant de résine thermodurcissable, un matériau inflammable, et un ou plusieurs types de matériaux efficaces pour masselotte à rétention de chaleur (2) à réaliser des gaines ou plaques crues à partir de ladite composition mélangée et (3) à effectuer le thermodurcissement de ladite résine en brûlant ledit matériau inflammable et en solidifiant par conséquent les gaines ou plaques crues. La caractéristique de la présente invention est la solidification de la plaque ou gaine crue en thermodurcissant le liant de résine thermodurcissable à l'aide de la chaleur de combustion du matériau inflammable. Le présent procédé rend possible l'accroissement de la productivité et l'abaissement du coût de fabrication, grâce à la simplicité du procédé et à la courte durée du temps de fabrication. La résine thermodurcissable comme liant peut par exemple être une résine phénol-formaldéhyde, une résine urée-formaldéhyde, une résine au silicone ou une résine de furanne. De préférence, ces liants résineux sont dissous par un solvant dans le cas ot ils sont solides ou dilués par un solvant dans le cas où ils sont liquides. En particulier, selon la présente invention, il est préféré que le solvant soit un matériau inflammable. Le matériau inflammable peut être la benzine, l'alcool méthylique, l'alcool éthylique, l'alcool minéral ou la ligrolne. De préférence le point d'ignition du matériau inflammable utilisé dans la présente invention est situé à moins de 50qu. Le matériau efficace pour masselotte à rétention de chaleur peut être l'un des matériaux qui sont utilisés pour la rétention de la chaleur de la masselotte, par exemple : les matériaux réfractaires, les métaux oxydables, les agents oxydants, les matériaux fibreux, les matériaux carbonés ou les fluorures, etc.. Le matériau réfractaire peut être un des matériaux réfractaires non-poreux tels que le sable de silice, le quartz, la magnésie, l'alumine, la dolomite, la magnésite, la chaux, la chamotte, le corindon et le matériau connu sous la dénomination commerciale d'Alundum etc.-. et l'un des matériaux réfractaires poreux tels que la terre à diatomées, les lapilli, la vermiculite expansée, le schiste expansé, l'obsidienne expansée, la perlite expansée, la pechblende expansée, etc..I1 est également possible d'utiliser la.vrmiculite naturelle, le schiste naturel, l'obsidienne naturelle, la perlite naturelle et la pechblende naturelle etc.. Les métaux oxydables convenables comprennent l'aluminium,le magnésium, l'alliage aluminium-magnésium, l'alliage calcium-silicium, ou l'alliage ferro-silicium. Les métaux réagissent exothermiquement avec un agent oxydant. L'agent oxydant peut être parmi les oxydes métalliques tels que l'oxyde ferreux, l'oxyde ferrique, l'oxyde magnétique de fer, le dioxyde de man ganèse, l'oxyde chromique, etc. et les nitrates tels que le nitrate de potassium, le nitrate de sodium, le nitrate de baryum, etc.. Les matériaux fibreux peuvent être parmi l'amiante, la laine minérale, la laine de scorie, la laine de verre, et autres fibres inorganiques de matériau réfractaire. I1 est également possible. d'utiliser des matériaux organiques fibreux tels que de la pulpe de papier, de la pulpe de bois, de la matière cellulosique faite en papier battu, sciure, etc.. si on ne les utilise qu'en petites quantités. Les matériaux carbonés peuvent par exemple être du coke, du charbon de bois, du charbon, ou du graphite, etc.. Un fluorure convenable peut être le fluorure de sodium, le fluorure de calcium, la cryolite, etc.. Ils accélèrent la réaction d'oxydation du métal oxydable. Lorsque la gaine ou plaque contient le métal oxydable et l'agent oxydant, elle dégage beaucoup de fumée, de poussière et de gaz, de façon soudaine, et en même temps provoque l'ébullition du métal fondu, du fait que sa réaction exothermique est violente. C'est pourquoi elle n'est pas favorable à la coulée. Dans ce cas il est souhaitable que la gaine ou plaque soit fabriquée selon 1 Les particules de matériau réfractaire poreux sont revêtues d'une résine thermodurcissable et de matière inflammable en les mélangeant tous ensemble. Les particules revêtues sont ensuite mêlées à un mélange comprenant le métal oxydable, l'agent oxydant et d'autres ingrédients. En conséquence, les particules de matériau poreux sont revêtues par ledit mélange. Puis une gaine ou plaque crue est réalisée à l'aide de ladite composition revêtue. Ensuite, une gaine ou plaque est réalisée en solidifiant et en séchant ladite gaine ouplaque crue à l'aide de la chaleur de combustion dudit matériau inflammable La gaine ou plaque fabriquée par ce procédé ne dégage que peu de fumée et de poussière, du fait que les particules de matériau poreux agissent comme filtres et en même temps la réaction exothermique n'est pas active. L'invention- va maintenant être mieux décrite en se référant à l'exemple -suivant de gaines exothermiques Pourcentage de composition des gaines Aluminium 15 % en poids Oxyde ferrique 10 % en poids Nitrate de Potassium 3 % en poids Fluorure de sodium 2 % en poids Obsidienne expansée 40 % en poids Sable de silice 20 % en poids Résine phénol-formaldéhyde 10 % en poids La résine phénol-formaldéhyde a été dissoute dans de l'alcool méthylique comme matériau inflammable. Tout d'abord les particules d'obsidienne expansée ont été revêtue d'alcool méthylique contenant de la résine phénolformaldéhyde, en les mélangeant de façon complète. Les particules revêtues ont ensuite été mêlées à un mélange de la composition ci-dessus ne comportant pas ladite résine ni ladite obsidienne. Puis les gaines crues ont été réalisée en moulant ladite composition mêlée en un modèle type de gaine. Ensuite, les gaines ont été réalisées en solidifiant et en séchant lesdites gaines crues à l'aide de la chaleur de combustion de l'alcool méthylique. La taille des gaines était de 140 mm de diamètre interne, 140 mm de hauteur et 25 mm d'épaisseur. Dans ce procédé de fabrication le temps de fabrication a été court et le procédé a été très simple en comparaison du procédé conventionnel de solidification et de séchage par un four chauffant. D'autre part, les gaines fabriqués à l'aide de ce procédé étaient assez solides pour supporter une pression aussi importante que 50 kg/cm2 alors que la gaine conventionnelle était de façon générale brisée à environ 45 kg/cm2. Par conséquent les gaines selon l'invention sont faciles à transporter ou à poser. Les essais de coulée effectués en utilisant ces gaines sur un corps de 101,2 kg d'un produit de coulée en acier ont été effectués à 10 reprises. Le résultat obtenu a été un accroissement du rendement moyen de production d'environ 3 % en comparaison de la coulée utilisant une gaine conventionnelle. De plus, alors que la gaine conventionnelle dégageait beaucoup de fumée et de poussière pendant la réaction exothermique entravant le travail de coulée, ces gaines donnèrent peu de fumée et de poussière. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication de gaines ou plaques de masselotte caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant- a mélanger un liant de résine thermodurcissable, une matière inflammable, et un ou plusieurs types de matériaux efficaces pour masselotte à rétention de chaleur, réalis-tor des gaines ou plaques crues à partir de ladite composition mêlée, et thermodurcir ladite résine en brûlant ladite matière inflammable, et ensuite en solidifiant lesdites plaques ou gaines crues. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le liant de résine thermodurcissable est de la résine phénol-formaldéhyde, de la résine urée-formaldéhyde, de la résine au silicone ou de la résine de furanne. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la matière inflammable est de la benzine, de l'alcool méthylique, de l'alcool éthylique, de l'alcool minéral ou de la ligroine. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les matériaux efficaces pour masselotte à rétention de chaleur comprennent un métal oxydable, un agent oxydant, et un matériau réfractaire poreux. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le métal oxydable est l'aluminium, le magnésium, un alliage aluminium-magnésium, un alliage calcium-silicium ou un alliage ferro-silicium. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'agent oxydant est l'oxyde ferreur, l'oxyde ferrique, l'oxyde magnétique de fer, le dioxyde de manganèse, l'oxyde chromique, le nitrate de potassium, le nitrate de sodium, ou le nitrate de baryum. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que le matériau réfractaire poreux est la terre à diatomées, les lapilli, la vermiculite expansée, le schiste expansé, l'obsidienne expansée, la perlite expansée ou la pechblende expansée.