Brevet FR2270964A1 — publié le 19751212

La présente invention concerne les éléments préfabriqués utilisés pour le @arnissage des moules pour la coulée des métaux et alliages et, en particulier, pour le garnissage des hauts de lingotières et rehausses de lingotières de façon a réaliser une couche isolante et éventuellement isothermique entre le métal fondu et la linpotière pour retarder la solidification de la nasselotte destinée à alimemter la masse de métal en cours de solidification. Ces éléments préfabriqués sont fréquemment réalisés par moulace par filtration d'un mélange aqueux contenant essentiellement en suspension des charces minérales ou organiques telles que de la silice sous ses diverses formes sable, farine, silice legère fossilex kieselghur, chamotte, de la farine de bois et éventuellement des éléments non-solubles constituant un mélange exothermique tels que du silico-calcium cu du silico-aluminium en melange avec du bioxyde de manganese et/ou des oxydes de fer. La masse moulée résultant de l'essorage par filtration est agglomérée avec des résines ou des liants organiques. Les éléments moules sont ensuite étu vies. Pour conférer à la masse moulée une certaine résistance mé canique tant à vert qu'après étuvage, il est de pratrque usuelle d'ajouter à la composition des fibres diverses notamment-de la pâ- te à papier et des fibres miner aies telles que les fibres de verre, la laine minérale et surtout les fibres d'amiante. Les fibres d'amiante sont mises en oeuvre sous des proportfons variant de 2 à 12% en poids du poids de la composition, non compris les liants. Ces fibres d'amiante sont indispensables dans la mise en forme des éléments -de garnissage par @@ noulage par filtration parce qu'elles assurent le maintion en suspension dans le mélange aqueux, qui peut contenir jusqu'à 400 à 700 parties d'eau pour 100 parties de matières solides, des matières solides. Or les fibres d'aniants sont considérées comme dangereuses par les services d'hygiène et comme suscepthles å la longue d'occasionner des maladies telles que le le cancer. On est donc conduit à éviter leur utilisation dans les compositions que concerne l'invon- ton, Les fibres céramiquès, appelées souvent fibres de verre ou laines minérales, obtonues par division a haute température d'un jet liquide fondu à base essentiellement de silice et d'alumine ou dc silice, d'alumine et d'oxyde de fer ne peuvent remplacer les fibres d'amiante, Si en effet elles assurent à la pie ce moulée certaines caractéristiques mécaniques telles que la résistance â la rupture aussi bien à vert qu'après étuvage et pendant la coulée, elles ne peuvent assurer le maintien en suspension des charges dans la bouillie aqueuse avant essorage. Les fibres organiques mouillables telles que les fibres de cellulose de la pâte à papier n'assurent également que très imparfaitement ce maintion en suspension en raison de leur caractère hydrophile. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvenients en évitant l'utilisation des fibres d'amiante tout en conservant une bonne caractéristique de mise èn suspension des charaes et autres constituants de la composition pour la réalisation des éléments moulés par filtration que concerne l'invention. La composition pour la réalisation d'éléments moulés par filtration pour le garnissage des lingotières d'aciérie ou moules de fonderie conforme à l'invention est caractérisée en ce qutelle comporte un certain pourcentage de fibres organiques synthétiques hydrofuges. Les fibres organiques synthétiques pourraient être toutes les fibres hydrofuges telles que les fibres en polyamides, superpolyamide, vinyle et autres mais pour des raisons économiques on préfère utiliser les fibres de rayonne. Confornément à l'invention la partie fibreuse de la composition est constituee par, outre les fibres cellulosiques sous forme de papier ou de pâte â papier, en poids du total des constituants solides de la composition, à l'exception des liants, 1,C à 6,% de fibres céramiques et 0,5 à 4,0% en poids de fibres organiques synthétiques hydrofuges. Le caractere hydrofuge des fibres organiques synthétiques est nécessaire, d'une part, pour leur assurer le caractère d'agent de mise en suspension des charges minérales et, dtautre-part, pour faciliter leur incorporation dans les mélanges aqueux. La teneur en fibres cellulosiques sous forme de papier est de préférence égale à 2 â 8% en poids du total des constituants solides de la composition, à ltexceptron des liants. Les compositions types pour la réalisation par moulage par filtration de garnissages isolants présentent la composition suivante Silice en airains sous forme de sable siliceux ou chamotte (granulométrie AFS de 65 à 140) 65,0 à 85,0 ,% en poids Kieselgbur ou silice légère fossile 0,0 à 12,0 % en poids Farine de silice 0,0 â 10,0 % en poids Farine de bois 0,0 à 15,0 % en poids Bentonite 0,5 à 3,0 5 en poids Papier 2,0 à 8,0 % en poids Fibres céramiques 1,0 à 6,0 % en poids Fibres de rayonne 0,5 à 4,9 % en poids Lintroduction dans les mélanges d'une bentonite améliore la résistance à la fissuration â chaud et contribue à faciliter le décapage après coulée des linoots.La farine de bois est éventuellement utilisée de façon classique pour assurer une certaine porosité après coulée du métal et un meilleur décapage. On peut ajouter a ce mélange un agent exothermique constitué par un mélange d'un corps oxydable non soluble tel que le silico calcin, le silico-aluminium ou le ferro-cilico-aluminium et d'un oxydant non soluble tel que le bioxyde de manganèse et l'oxyde de fer sous forme de poudre fines (finesse AFS > 120) avec éventuellement des cendres d'aluminium pour améliorer le décochace.La propor- tion du mélange exothermique est variable selon l'effet recherché mais elle correspond en pratique et pour des raisons économiques à environ, en % en nos des constituants solides de la composition à l'exception des liants, 2 a 5 % pour le silico-calcium et le silico-aluminium et 2,5 à 5 % Nouer le bioxyde de manganèse et et l'oxyde de for, l'agent exothermique remplaçant les constituants siliceux, sans modification de pourcentages en papier, fibres céramiques et fibres de rayonne. te liant peut etre constitué par un liant classique connu, par exemple ùne résine phénolique, urée-fornol ou phénol-formol éventuollement avec adjonction d'un liant amylacé tel que la dextrine, la proportion de liant pouvant varier entre 5 ot 12 % du poids des autres constituants de la composition. On préfère toutefois pour des raisons économiques utiliser le liant décrit dans la deman- de de brevet française N 74.15771 liant qui est constitué par 50 à 80% en poide d'une dextrine contenant plus de 50% en poids d'insolubles, 0 à 40% en poids de résine choisie parmi les resines phénoliques, urée-formol ou formol-phénol et 5 à 25% en poids de liant amylacé La composition est mise en susponsion dans 300 à 800% d'eau, brassée et mise en forme avec essorage nar filtration forcée à travers des moules perforés a la forme de l'élément à obtenir. l'élé- ment obtenu est ensuite étuvé selon la pratique usuelle, On décrira ci-apres deux exemples de réalisation préféren- tiels de plaquettes et coins de rehausse avec des compositions con-. formes à l'invention. Exemple 1 On a préparé une composition constituée par Sable siliceux 90 à 140 AFS 76 % en poids Farine de silice - tamis 200 5,5 % en poids Farine de bois 9,0 g en noirs Bentonite sodique 1,5 % en poids Papier 4,0 % en poids Fibres céramiques 3,0 en poids Fibres de rayonne 1,0 % en poids 100,0 % à laquelle on a ajouté comme liant Résine phénolique 1,5 % en poids de la composition Amidon de mais ) 1,0 en poids de la composition Dextrine à plus de 65% d'insolubles 4,0 en poids de la composition 6,5 % La composition a été dispersée dans l'eau à raison de l809 de matières seches par litre, brassée et filtrée sur un tamis dans un moule à la forme des plaquettes sous une pression de 2,6 à 2,8 kg/cm2. Les moulages obtenus ont été étuvés entre 180 et et 2200C. Les édifices obtenus ont une bonne dureté superficielle, leur flexibilité est importante et leurs caractéristiques mecaniques sont bien adaptées pour l'utilisation comme garnissage de rehausses pour les lingots de 4 tonnes. Exemple 2 Pour la réalisation de plaquettes isolantes présentant un pouvoir exothermique moyen, on a préparé un mélange constitué par Sable siliceux (granulométxie AFS 130) 70 % en poids Farine de silice 6,5 % en poids Farine de bois 9,0 % en poids Fer-silicium-aluminium 3,0 % en poids Bioxyde de manganèse 3,5 % en poids Papier 4,0 % en poids Fibres céramiques 3,0 % en poids Fibres de rayonne 1,0%en poids 100,0 % avec comme liant Rétine phénolique en poudre 1,5 % en poids de la composition Amidon de mais 1, O % en poids de la composition Dextrine à 65% dtinsolubles 4,0 % en poids de la composition 6,5 % La composition a été dispersée dans l'eau à raison de 180g de matières sèches par litre d'eau.et utilisée de la même manière qu'à l'exemple 1. Les eléments moulés exothermiques obtenus présentaient une bonne résistance à vert et une bonne flexibilité après étuvage et, en général des propriétés mécaniques équivalentes à celles d'élé- ments contenant 6% de fibres d'amiante R E V E N D I C A T I O N S l.- Une composition pour la réalisation d'éléments moulés par filtration pour le garnissage des lingotières dtaciérie ou moules de fonderie caractérisée en ce qu'elle comporte un certain pourcentage de fibres organiques synthetiques hydrofuges 2.- Une composition selon la revendication l caractérisée en ce que la partie fibreuse de la composition est constituée par, outre les fibres cellulosiques sous forme de papier ou de pâte à papier en poids du total des constituants solides de la composition, à l'exception des liants, 1,0 à 6,0 % de fibres céramiques et 0,5 à 4,0 % en poids de fibres organiques synthétiques hydrofuges. 3,- Une composition selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les fibres organiques hydrofuges sont constituées par des fibres de rayonne. 4.- Une composition selon l'une quelconque des revendication l à 3 caractérisé en ce que la teneur en fibres cellulosiques sous forme de papier est égale à 2 à 8% en poids du total des oensti tuants solides de la composition, à l'exception des liants. 5.- Un élément pour le garnissage des lingotières d'aciérie ou moules de fonderie caractérisé en ce outil contient des fibres organiques synthétiques hydrofuges notamment des fibres de rayonn 6.- Un élément pour le garnissage des lingotiu-res d'aciécie ou moules de fonderie selon la revendication 5 caractérisé en c qu'il contient en outre des fibres céramiques et des fibres de cellulose. 7.- Un élément pour le garnissage des lingotières d'acièri@ ou moules de fonderie selon les revendications precedentes, caractérisé en ce qu'il contient de la bentonite permettant d'éviter les fissurations lors de la coulée de l'acier dans les lingotière