FR 2137854 A1 19721229 FR 7217100 A 19720512 72 17100 1 2137854 Cette invention concerne les améliorations des lingotières et les procédés de fabrication des lingotières, et concerne plus particulièrement un élément de support amélioré destiné à ces moules et des procédés de formage de cet élément de support 5 amélioré qui comporte une pièce encastrée réfractaire à sa surface supérieure. Tous les lingots de métal sont coulés dans ces moules appelés lingotières. un type bien connu de lingotière est un. moule à "gros bout inférieur". Ces moules reposent sur des 10 «apports ou soles appelés "châssis inférieurs", lies châssis inférieurs sont en fait tout simplement de grandes dalles plates généralement rectangulaire s de métal, généralement de fonte, qui servent de support aux faces du moule, et forment également naturellement la partie inférieure du moule. Le» faces latérales 15 du moule s'élargissent généralement, de bas ea haut, autrement dit le âiamètre augmente de bas en haut, un autre type de lingotière est appelé moule "à gros bout supérieur", ces cavités réceptrices du métal, fondu sont en forme de louche, dont la partie inférieure est: formée de pièces non amovibles formant un tout, avec le 2Û «amie dans son ensemble. Divers problèmes se posent généralement lors de l'utilisation de ces lingotières et plus particulièrement en ce qui concerne la surface du châssis inférieur. Tout d'abord, il se produit une érosion rapide et des piqûres de la surface métallique non 25 protégée, en présence des métaux fondus qui dévalent sur leur surface. De larges sillons se produisent dans les portions formant le châssis inférieur par suite des températures élevées et des forces qui se créent au moment de l'écoulement du métal fondu qui entre en contact avec la surface du châssis inférieur. 30 Etant donné que de nombreux moules ont généralement une hauteur voisine de 1,5 m à 2 m, on doit couler le métal depuis une hauteur au moins égale à cette distance et assez souvent on le coule depuis une hauteur même plus élevée, il se produit donc une pression considérable. Ainsi, le métal fondu chaud forme 35 facilement des creux béants dans les éléments formant le support ou châssis inférieur, sous l'action de cette force et à une température égale au moins à la température de liquéfaction du métal fondu. En outre, le problème de la création de piqûres ou de sillons dans les parties formant le support des moules, 40 provoqué par les facteurs mentionnés plus haut, est aggravé par 72 17100 2 2137854 suite du fait que le métal foadu, en particulier au voisinage de la partie inférieure de la lingotière, reste à l'état liquide chaud pendant un laps de temps considérable après la coulée et conserve donc pendant longtemps son caractère érosif. 5 Le métal fondu, par solidification en un lingot, présente ainsi une forme inférieure qui se conforme à la surface érodée indésirable du châssis inférieur ou support du moule ou lingotière. c'est pourquoi une quantité considérable du lingot, lorsqu'on le retire du moule et qu'on le traite ensuite en 10 dalles ou brames, se trouve perdu par suite de la mise au rebut des extrénités de forme irrégulière de la dalle, ceci est naturellement très indésirable, car ceci entraîne une perte inutile de métal utilisable et un accroissement des déchets, qu'on doit ensuite retraiter. 15 Un autre problème extrêmement sérieux et coûteux se pose après que le lingot dans la lingotière s'est solidifié à un degré suffisant pour qu'on puisse le retirer tant des faces latérales du moule que de la plate—forme de base ou châssis inférieur. Dans de nombreux cas, si la surface du châssis inférieur 20 n'est pas protégée ou est protégée d'une façon inadéquate, l'érosion se produit comme décrit plus haut et le lingot a encore plus tendance à rester exactement adhérent au châssis inférieur. Ainsi, après qu'on a détaché le lingot des faces latérales du moule, ce qu'on peut généralement réaliser de façon efficace 25grâce à une mince pellicule d'enduit choisi entre vin grand nombre éPagents de revêtement, on doit détacher le lingot du châssis inférieur en exerçant une grande force. On y parvient normalement en soulevant le lingot et le châssis adhérent, et en les jetant l'un et l'autre contre quelque autre objet plus grand, ce qui 30 permet de détacher le lingot sous l'effet du choc. Dans de nombreux cas, on jette tout simplement le châssis inférieur et le lingot sur le plancher d'une hauteur appropriée. Dans ce cas, le châssis inférieur est souvent cassé en deux ou plusieurs petits morceaux, et on ne peut plus le réutiliser ultérieurement pour couler 35 d'autres lingots. A nouveau, le prix de remplacement de ces châssis inférieurs est élevé, ce qui rend ce mode opératoire dans son ensemble assez peu intéressant. Le même problème se pose en ce qui concerne les moules à gros bout supérieur dans lesquels l'adhérence des lingots se produit plus particulièrement au 40 niveau du support. Les nouveaux moules de ce type sont 72 17100 3 2137854 particulièrement susceptibles d'adhérence par suite de leur surface lisse qui n'est pas protégée par une couche d'oxyde de métal, une liaison étroite métal-métal se produit alors entre la partie inférieure du moule et le lingot. 5 La fissure des moules et en particulier de leur support par suite de la manipulation brutale dont nous venons de parler et qui est due aux agents d'adhérence entre le support et les lingots se trouve également augmentée par les chocs thermiques au cours de la formation des lingots. Les surfaces inférieures 10 du moule non protégées ou protégées de façon inadéquate risquent plus particulièrement de subir ces chocs destructifs. On a proposé dans la technique antérieure de nombreuses solutions pour résoudre les problèmes dont nous venons de parler à propos de l'érosion des éléments inférieurs des lingotières. 15 On a suggéré un certain nombre de revêtements réfractaires, mais ces derniers ne se sont pas révélés entièrement satisfaisants. Une des solutions proposées antérieurement pour résoudre le problème d'érosion des châssis inférieurs des lingotières résidait dans la suggestion qu'on pourrait placer une pièce 20 encastrée réfractaire dans le fond du moule et que cette pièce réfractaire tendrait à réduire au minimum l'érosion. Les pièces encastrées en céramique n'ont pas été couronnées de succès à l'échelle industrielle. Leur principal inconvénient est que, lors de leur utilisation, le métal fondu chemine dans 25 l'espace compris entre la pièce encastrée et le moule lui-même par suite d'une action capillaire et tend à pousser la pièce encastrée en céramique hors de sa cavité. Lorsque ce phénomène se produit, la pièce encastrée en céramique se trouve au-dessus de la surface supérieure du châssis inférieur et tend à être 30 entraînée dans le lingot. Cet entraînement produit des inclusions métalliques dans le lingot, ce qui nécessite une opération coûteuse, à savoir la mise au rebut des extrémités du lingot par suite de leurs défauts. S'il était possible de produire des supports améliorés de 35 moules de lingot ou s'il était possible de réparer les châssis inférieurs érodés et d'améliorer par là-même la durée de vie des lingotières, on réaliserait un progrès important dans la technique de fabrication des lingots. 72 17100 4 213785k La présente invention fournit un procédé de montage d'une pièce réfractaire encastrée à la surface supérieure d'un élément de support d'une lingotière; l'élément de support est initialement creusé d'une cavité dans ladite surface ou alors 5 ladite surface est usée et érodée sous forme d'une cavité; ledit procédé consiste à fixer à demeure au moins deux éléments d'ancrage métalliques de forme irrégulière dans la cavité, à remplir la cavité d'une composition réfractaire plastique thermorésistante, à durcir à la chaleur ladite composition réfractaire 10 plastique, puis à appliquer sur ladite surface supérieure une suspension constituée d'un réfractaire en suspension dans un liant, ladite suspension étant appliquée de façon à former un revêtement d'épaisseur suffisante pour empêcher ladite érosion et empêcher ladite adhérence, et le procédé consiste à laisser sécher ladite 15 suspension, ce qui permet la formation d'un revêtement solide protecteur sur ledit élément de support, ladite suspension étant constituée d'au moins un des réfractaires suivants, à savoir la silice vitreuse, la silice cristalline, le silicate d'aluminium, l'alumine, le graphite, le silicate de zirconium, le silicate de 20 magnésium et l'argile en suspension dans au moins un des liants, des silicates de métaux alcalins en solution aqueuse, des sols de silice, des phosphates acides d'aluminium et le silicate d'éthyle, ledit liant servant à agglomérer les particules de réfractaire les unes avec les autres de façon à former un revêtement adhérent 25 qui est lié à ladite surface. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention deviendront évidents d'après la description suivante avec référence aux dessins annexés : La Figure i est une vue latérale en coupe transversale 30 et horizontale d'un moule érodé qu'on a réparé grâce au procédé de l'invention. La Figure n est une vue supérieure d'un élément de support érodé d'une lingotière. La Figure m est une vue horizontale d'une cavité dans 35 laquelle on voit des barreaux d'ancrage métalliques en forme de z qui sont montés dans cette cavité. Reportons-nous maintenant plus spécialement aux dessins dans lesquels les pièces identiques ont des numéros de repère identiques : on y voit un élément de support d'une 40 lingotière lo de forme sensiblement rectangulaire, cet élément 72 17100 5 2137854 de support ou châssis inférieur a normalement de grandes dimensions et est en fonte, ces châssis inférieurs ont typiquement une épaisseur de 30 Cm ou plus et une longueur de 1,2 à 1,8 m. Les châssis inférieurs qui ont subi une 5 érosion importante peuvent être creusés d'une cavité dont le diamètre peut atteindre 0,9 m et la hauteur peut atteindre 25 cm. Lorsque cette érosion se produit, ces châssis inférieurs sont normalement mis au rebut, car ils ne sont plus adaptés au service. 10 Comme le montrent particulièrement bien les Figures I et XI, le châssis inférieur lo présente une cavité 12 qui est formée à la partie supérieure 14 du châssis inférieur. 72 17100 2137854 Les dessins représentent deux ou plusieurs éléments ou barreaux d'ancrage 18 de forme irrégulière qui sont fixés aux parois latérales 16 de la cavité 12; ces éléments d'ancrage sont représentés sur le dessin en forme de z, c'est-à-dire leur 5 mode de réalisation préférée. Les barres en forme de z représentées sur le dessin sont ancrées sur les parois latérales de la cavité 12 au moyen de goujons filetés 20, qui sont représentés plus en détail sur la Figure III. un procédé approprié d'ancrage de barres en forme de Z ou de forme irrégulière consiste à utiliser 1Q un outil vibreur à cartouche destiné à enfoncer des clous et qui permet l'ancrage rapide des barres en Z dans la cavité. Bien que les barres d'ancrage métalliques soient représentées sous forme d'un Z# il est bien entendu qu'on peut utiliser d'autres éléments de forme irrégulière, à aspect généralement 15 torsadé. Ainsi, on peut utiliser des éléments en forme de tire-bouchon, en forme de L, en forme de V, etc... Lors de l'ancrage des barres d^ancrage â* forme irrégulière, on préfère que la partie inférieure de ces barres d'ancrage qui est en contact avec la cavité du châssis inférieur soit dans le 20 môme plan que la surface et non pas dans un plan perpendiculaire. En d'autres termes, des goujons filetés dans lesquels une extrémité en pointe est fixée dan» un élément de support ne sont pas désirables car l'extrémité du goujon forme un centre de transmission de chaleur qui provoque la formation, d'un point chaud ou 25 uû effet de grillage lorsque la partie supérieure de ce goujon ese «s» «wtact avec le métal fondu. Comme le montrent les dessins, la partie inférieure de la barre en Z est en contact avec la paroi de la cavité, ce qui assure une plus grande surface de transfert de chaleur et réduit par là-même la présence de points 30 chauds localisés dans le moule. Après avoir positionné les barres d'ancrage 18 métalliques de forme irrégulière dans la cavité du moule, on remplit alors la cavité d'une céramique qui est repérée par le numéro 22. cette matière plastique réffactaire doit être thermorésistante 35 et durcissable de façon à fournir une surface dense qui puisse recevoir le métal fondu coulé comme par exemple 1'acier liquide. Comme indiqué, les barres d'ancrage métalliques 18 de forme irrégulière ont de préférence la forme d'un z. On peut les monter à l'intérieur de la cavité 12 de façon à ce qu'elles 40 occupent un grand nombre de positions. Leur nombre doit être 72 17100 7 2137854 suffisant pour assurer un bon ancrage entre les surfaces de la cavité 12 et la composition plastique réfractaire 22. Les compositions plastiques réfractaires qui ont donné des résultats remarquables dans la mise en oeuvre de l'invention 5 sont principalement constituées d'alumine et peuvent contenir d'autres ingrédients tels que les phosphates minéraux, de faibles quantités d'eau, de l'argile, etc... Ces mélanges dits "pisés réfractaires" sont étudiés et décrits dans le Brevet E.U.A. N° 3.547.664 dans lequel on trouve un certain nombre des références 10 citées ici. un pisé réfractaire préféré du type décrit dans ce brevet a la composition suivante : Pourcentage pondéral Alumine lamellaire (3,36 mm) 60 Alumine calcinée ( particules 15 28 Kyanite (295 microns) 5 Kaolin 3 Acide phosphorique (à 85 %) HgP04 4 Fibre de céramique 0,12 20 Eau 4 On tasse les compositions du type ci-dessus par des moyens pneumatiques, etc..., dans la cavité du moule dans laquelle on a préalablement monté les barres d'ancrage métalliques de forme irrégulière. Outre l'utilisation de céramiques du type 25 décrit, l'invention prévoit l'utilisation d'autres céramiques dans la mesure où elles résistent thermiquement lorsqu'elles sont en contact avec le métal fondu. Après avoir rempli la cavité 12, on traite thermiquement la composition plastique réfractaire 22 de façon à ce que la 30 matière réfractaire soit liée et soit d'un seul tenant. On a mis en service les moules ainsi traités et ces derniers ont présenté une durée de vie utile qui dans de nombreux cas dépasse de beaucoup la durée de vie obtenue lorsqu'on utilise les châssis inférieurs en fonte de la technique antérieure. 35 II est évident que les techniques ainsi décrites qui permettent de réparer des châssis inférieurs qui ont subi une érosion peuvent s'adapter à la préparation de nouveaux châssis inférieurs. Lorsqu'on désire produire de nouveaux châssis inférieurs, on produit vin châssis en fonte dont la partie 72 17100 8 2137854 supérieure est creusée d'une cavité appropriée telle que la cavité 12 précitée. Dans la cavité se trouvent montées des barres d'ancrage métalliques 18 de forme irrégulière, et on place dans la cavité la composition plastique réfractaire 22. 5 Si des installations de coulée appropriées sont disponibles, on peut y incorporer dans la cavité préformée les barres d'ancrage métalliques de forme irrégulière grâce au procédé de coulée initial et non pas en utilisant une technique d'ancrage ultérieure. 72 17100 9 2137854 Selon la présente invention, on améliore encore les châssis de dessous produits selon les procédés précédents en plaçant sur ces derniers certaine composition de revêtement qui leur permet de mieux résister à l'érosion, ces compositions réfrac-5 taires sont décrites dans les Brevets E.U.A. suivants, qui sont cités ici à titre de référence : Brevets E.U.A. n° 3.184.815, 3.509.936 et 3.184.813. Ces compositions réfractaires sont appliquées sous forme de suspensions qui contiennent de la silice vitreuse, de la silice cristalline, du silicate de magnésium, 10 du silicate d'aluminium, de l'alumine, du graphite, du silicate de zirconium et de l'argile, ces produits sont tous bien connus et sont tous disponibles dans le commerce. Parmi les silicates d'aluminium types, citons par exemple le mica, type feuilleté de silicate d'aluminium et de mullite, qui est un silicate 15 d'aluminium orthorhombique qu'on trouve dans l'île de Mull ou qu'on fabrique artificiellement en chauffant de 1'andalousite, de la sillimanite ou de la cyanite. Des silicates de magnésium excellents sont la forstérite ou le talc, et un silicate de zirconium intéressant est le zircon. Une silice cristalline type 20 est le quartz. Le réfractaire qui est de beaucoup le "réfractaire préféré et qui sera étudié plus en détail plus loin, est la silice vitreuse. Le liant trtilisé avec l'un quelconque des réfractaires ci-dessus peut être le sol de silice ou système colloïdal dont la phase dispersée est la silice, le phosphate d'aluminium, 25 par exemple ua phosphate acide d'aluminium, le silicate d'éthyle ou un silicate de métal alcalin. On peut également utiliser des mélanges de ces liants. Un des milieux de suspension qu'on préfère de beaucoup pour les réfractaires mentionnés précédemment est le sol de silice ou systèrae colloïdal de silice qu'on étudiera 30 également plus en détail dans un paragraphe ultérieur. La suspension est en quantité suffisante pour former un revêtement: d1 épaisseur- suffisante pour empêcher l'adhérence et l'érosion, dont nous venons de parler, de se produire. Après avoir laissé sécher la suspension avec ou sans application de 35 chaleur, ce qui élimine la phase liquide de la surface de l'élément de support et laisse une pellicule mince de revêtement réfractaire solide, on coule ensuite le métal fondu dans le moule et à la partie supérieure de l'élément de support qui est maintenant enduit. On laisse le métal liquide se solidifier en un lingot, 40 puis on le démoule en le détachant de l'élément de support 72 17100 10 2137854 enduit et des faces latérales du moule. Les liants liquides tels que le phosphate d'aluminium acide sont des produits normalement synthétisés par combinaison chimique avec des sources d'alumine et, d'acide phosphorique. Les produits 5 résultants prennent un grand nombre de formes moléculaires selon les rapports des substances réagissantes eespeetives.Ainsi la meilleure façon de définir les phosphates d'aluminium consiste à les définir en fonction du rapport de ^ A^"2°3* Les phosphates d'aluminium liquides préférés à utiliser dans la 10 mise en oeuvre de l'invention ont un rapport P2°5 i A"*"2°3 comPr^s entre 1;1 et 5:1. Les phosphates d1aluminium sont tous pratiquement acides par nature, et doivent être maintenus sous la forme acide si l'on désire qu'ils restent liquides. En général, les phosphates 15 d'aluminium qui sont appropriés comme liants dans le procédé de la présente invention ont un pH inférieur à 3,0 sous forme de solutions aqueuses à 1 %. Le liant qu'est le phosphate d'aluminium,au moment où on le mélange avec l'un des réfractaires solides précités ou plusieurs de ces derniers de façon à former 20 une suspension, se présente généralement sous forme d'une solution aqueuse. Les solutions de liants préférées contiennent 10 à 65 % en poids de matières solides de phosphate d'aluminium, rapportées au poids total d'une solution aqueuse contenant du phosphate d'aluminium dissous. 25 Des phosphates d'aluminium liquides excellents utilisés «ïnnie. liatnfcs sont disponibles dans le commerce sous la marque "ALK0PH0S". Des exemples types de ces produits sont ceux qui sont vendus sous la marque "ALK0PH0S C" et "ALK0PH0S CE" qui sont des solutions aqueuses limpides ou légèrement colorées de 30 mélanges d'orthophosphates d'aluminium monoacide et diacide. L'analyse des échantillons illustrâtifs de ces deux produits est donnée ci-dessous dans le Tableau I. 72 17100 ii 2137854 tableau i alkophos c alkophos ce Poids moléculaire 318 33,1 % 1110 36,0 % 8,6 % 11,0 % Viscosité à 25° C, centipoises 35-90 1,47 2,6 500-2000 1,60 2,6 Densité, 25-15,5° C pH, solution à 1 % Acidité libre (sous forme de H^PO^) 10 pourcentage de perte à 110° C 6,8 % 48,0 % 0,03 % 32,0 % 50-70 % Solubilité évaluée 50-70 % point de fusion des matières solides 1500-1800°C 1500 - 1800°C Les silicates de métaux alcalins sont une autre classe de liants. Les liants préférés comprennent les silicates de sodium 15 et le silicate de potassium. Entre ces deux silicates, celui qu'on préfère de beaucoup est le silicate de sodium dont le prix de revient est faible et qui est facilement disponible dans le commerce. 20 est un silicate de sodium. Les sources commerciales de ce produit comportent d'environ 25 % à environ 40 % en poids de matières solides de silicate de sodium qui est généralement fourni sous forme aqueuse. Elles contiennent plus typiquement 30 - 40 % en poids de matières solides. Ces silicates disponibles dans le 25 commerce peuvent être quelque peu concentrés ou dilués de façon à donner la teneur en matières solides désirée. Les liants préférés que sont les silicates de métaux alcalins à utiliser dans l'invention sont les liants qui contiennent 5-45 % en poids de silicate de métal alcalin sous forme d'une solution aqueuse. 30 Bien qu'on puisse utiliser l'eau seule comme agent de solubilisation pour le silicate cfe métal alcalin de façon à former les liants liquides de l'invention, il est bien entendu qu'un liant peut contenir d'autres solvants de nature polaire. Il suffit que les solvants organiques soient compatibles avec 35 l'eau et n'altèrent pas le silicate de métal alcalin, par exemple en amorçant la polymérisation de ce dernier sous forme d'une masse vitreuse, solide et inutilisable. Les substances organiques particulièrement préférées utilisées en combinaison avec l'eau comme solvants pour le Comme mentionné ci-dessus, la source préférée de silicate 72 17100 12 2137854 silicate de métal alcalin sont ceux qui abaissent le point de congélation des silicates de métaux alcalins purs par leur mélange avec des solutions aqueuses de silicate, ces produits sont particulièrement utiles au cours des mois les plus froids de 5 l'année lorsqu'on doit les stocker et/ou les utiliser à des températures relativement basses. Les aminés telles que la morpholine, la diéthylamine, etc..., et les matières organiques polyhydroxylées telles que l'éthylène glycol, la glycérine, etc..., sont des produits préférés pour former des solutions de liants 10 (silicate de métal alcalin). Un liant préféré frigélisé contient de 5 à 45 % en poids de silicate de métal alcalin, 10 - 95 % d'eau, et 5 - 50 % en poids d'un composé organique polaire polyhydroxylé compatible avec 1'eau. 15 Que le liant se présente sous forme d'une solution aqueuse relativement pure de silicate de métal alcalin ou sous forme d'un système de solvants contenant à la fois de l'eau et des solvants organiques compatibles avec l'eau du type décrit ci-dessus ou d'autres types, le rapport du réfractaire au liant 20 dans la formation des suspensions de l'invention est compris entre 2 : 1 et 1 : 50. Les suspensions qui sont de beaucoup préférées contiennent un réfractaire", et de préférence de la silice cristalline ou de la silice vitreuse, en suspension dans un ou plusieurs des liants décrits précédemment, dans un rapport 25 compris entre 2 s 1 et 1 : 25. Un autre liant préféré utilisé pour former les suspensions de l'invention est un sol de silice, il s'agit là de produits bien connus des hommes de l'art et disponibles dans le commerce (il en existe plusieurs sources). Un groupe typique de sols de 30 silice disponibles dans le commerce qu'on peut utiliser dans la mise en oeuvre de l'invention sont les sols de silice vendus sous la marque "Nalcoag". Les sols de silice de ce type sont décrits dans le Tableau II suivant. Bol de silica I If pourcentage de silice 15 3Q colloïdale eous forme «Sa pio2 pH 8,6 10,2 Viscosité à 28° C, cent ipoi ses Densité à 20° C 1,09 1,205 Surface spécifique moyenne, 330-430 190-270 m2 par gramme de SiO^ Taille moyenne de# 7,9 11-16 particules, millimiorona Masse voluraique, kg/J. 1,07 1,18 à 20° C pourcentage de Na^O 0,04 0,40 "ï „ 35-36 0,6 1,255 135-190 16-22 1,23 IX 2|-22 3,7 l,Ofi 135-190 16-22 il 04 49-50 9,0 20-30 1,385 120-150 20-25 1,36 VI 35 3,5 6,5 1,255 135-190 16-22 1,23 VI r\D •vj o o H" (jJ 0,10 0,05 0,30 0,01 ro m OJ VI 00 ui ) 72 17100 14 2137854 On peut préparer d'autres sols de silice qu'on peut utiliser en plus de ceux mentionnés plus haut, en utilisant 44verses techniques conventionnelles bien connues des hommes .de l'art. Dans un mode opératoire préféré de mise en oeuvre de la présente 5 invention, on traite les sols de silice par une base appropriée soit au moment de la fabrication, soit juste avant 1'utilisation, de façon à ce que le pH soit d'au moins 11,0 et mieux encore d'au moins 11,5. Ces sols alcalins tendent à favoriser l'adhérence du revetement aux châssis inférieurs. Le procédé qui est peut-être 10 le plus approprié pour fabriquer des sols de silice (système aqueux colloïdal) est décrit dans le Brevet E.U.A. N° 2.244.355 délivré à Bird, dans lequel an met en contact une solution diluée d'un silicate de métal alcalin avec une résine échangeuse de cations sous la forme d'hydrogène, ce qui permet de transformer 15 le silicate sous forme d'un sol de silice ou système colloïdal aqueux dilué de silice, on peut concentrer le sol-dilué de façon à ce que la concentration de matières solides soit telle que le sol paisse être utilisé de façon plus économique du point de vue frais d'expédition et application finale du procédé, en employant 20 les techniques décrites dams l'un ou l'autre des Brevets suivants, à savoir le Brevet E.TJ.Z\. K° 2.574.902 délivré à Bechtold et al, le Brevet E.U.A. b° 2.680.721 délivré à Broge et al, ou encore le Brevet E.U.A. n° 2.601.235 délivré à Alexander et al. un autre type de sol de silice qu'on peut utiliser dans la mise en oeuvre 25 de l'invention est décrit dans le mémoire descriptif du Brevet ïfca 2.856.302 délivré à Renter.Bien qu'on puisse utiliser de la silice colloïdale aqueuse, il est bien entendu qu'on peut employer d'autres formes de silice colloïdale, par exemple les sols qui contiennent une majeure partie de solvants organiques 30 polaires. Les dits sols peuvent Stre appelés des organo-sols, et ont pour type les sols décrits dans le Brevet E.U.A. N° 2.386.247 délivré à Marshall, il est seulement nécessaire de disperser les particules de silice utilisées à l*état colloïdal dans une substance hydrophile, telle que l'eau ou les alcools alkyliques 35 inférieurs et d'autres composés organiques dont la constante diélectrique est relativement élevée. Dans certains cas on peut employer des mélanges d'eau et de substances organiques compatibles avec l'eau comme milieu de suspension pour les particules de silice colloïdale. Les substances 40 organiques qu'on préfère tout particulièrement sont^celles qui 72 17100 15 2137854 abaissent le point de congélation des sols aqueux purs par leur mélange avec ces sols aqueux de silice. Ces sols produits sont particulièrement utiles au cours des mois les plus froids de l'année lorsqu'on doit les stocker et/ou les utiliser à des 5 températures relativement basses. Les aminés telles que la morpholine, la diéthylamine, etc... et les composés organiques polyhydroxylés tels que l'éthylène glycol, la glycérine, etc... sont les produits préférés dans la formation des sols de silice contenant ces substances, sous forme de milieux de suspension 10 de silice colloïdale ou sous forme d'une partie d'ion mélange contenant en outre de l'eau. Un sol préféré frigélisé contient 5-50 parties en poids d'un composé polyhydroxylé tel que l'éthylène glycol, 20-85 parties en poids d'eau et 10-60 parties en poids de silice. 15 Quel que soit le procédé employé pour produire le sol de silice contenant de l'eau, des liquides organiques polaires ou des mélanges de ces substances sous forme d'une phase de suspension continue, il est souhaitable que lesdits sols contiennent des particules de silice qui soient denses, amorphes et aient un 20 diamètre moyen qui ne dépasse pas 150 millimicrons. Comme le prouvent les résultats indiqués dans le Tableau I, tous les sols de silice prévus comme produits de départ ont des particules dont le diamètre moyen est bien inférieur à 150 millimicrons. Les sols de silice de départ ont de préférence des particules 25 dont le diamètre moyen est compris entre lo et 50 millimicrons. La concentration de la silice dans les sols peut être comprise entre o,l % et 60 % en poids de silice exprimée sous forme de Si02• Les sols qui sont de beaucoup préférés contiennent de 3,0 à 60 % en poids de silice et mieux encore de 10 à 60 % en poids. 30 D'autres sols qu'on peut employer comme liants pour le réfractaire de silice sont les sols appelés des sols de silice sans sel. on les préfère tout particulièrement lorsque les milieux de suspension des particules de silice dans le liant lui-même sont seulement un liquide organique polaire ou un mélange d'eau 35 et de liquide organique polaire. Etant donné que la plupart des sols décrits ci-dessus contiennent généralement des composés de métaux alcalins comme stabilisateurs, ils ne sont généralement pas compatibles avec des systèmes organiques, étant donné le fait que les sels présents dans le sol aqueux provoquent la 40 gélification ou la précipitation des particules de silice lorsqu'il 72 17100 16 2137854 y a échange des phases aqueuses et des solvants organiques polaires. On peut éviter ceci en utilisant des sols de silice aqueux sans sel comme produits de départ dans la préparation des organo-sols purs ou des mélanges d'eau et de composés organiques 5 comme véhicules de silice. Afin d'éviter cet effet de gélification, il est nécessaire que les cations qui en sont la cause soient retirés de la surface des particules de silice colloïdale dispersées et de la phase liquide du sol. On peut y parvenir aisément en traitant les sols de silice types du genre décrit dans le Brevet 10 E.U.A. N" 2.574.902 délivré à Bechtold et al, avec une résine échangeuse de cations sous la forme d'hydrogène et une résine échangeuse d'anions fortement basique sous forme d'hydroxyde. ce traitement tend à produire un sol aqueux fini dans lequel la phase aqueuse continue du sol ainsi que les particules de silice 15 sont considérées comme débarrassées de sel. Les sols de silice disponibles dans le commerce qu'on peut désioniser pour produire des sols de silice sans sel sont ceux qui sont décrits dans le Tableau XI ci-dessus. On peut soit utiliser ces sols de silice aqueux sans sel tels quels en combinaison avec un ou plusieurs 20 des réfractaires précités de façon à former un produit de revêtement en suspension ou alors on peut les modifier, ce qui permet l'échange complet ou partiel de la phase aqueuse par un liquide polaire hydrophile tel qu'un alcool, ou on mélange encore l'alcool avec un sol aqueux dans les proportions souhaitées, puis 25 on peut facilement combiner les alcools purs sans sel ou alors les sols de silice mélangés à de l'eau et à un alcool avec un réfractaire, et utiliser la suspension résultante pour enduire les châssis inférieurs des lingotières. Lorsque la taille des particules des sols de silice décrits 30 ci-dessus est dans les gammes spécifiées, les particules de silice présentes dans le sol organique ou le sol aqueux de départ ont une surface spécifique d'au moins 20 m /g et généralement de plus 2 de 100 m /g. En outre, lorsqu'on emploie comme liant des sols désionisés, ils ont généralement une teneur en sel exprimée sous 35 forme de Na^SO^ inférieure à 0,01 %. La suspension est présente en quantité suffisante pour former un revêtement d'épaisseur suffisante pour empêcher l'adhérence et l'érosion mentionnées de se produire. Après avoir laissé sécher la suspension avec ou sans application de chaleur, ce qui élimine 40 par évaporation la phase liquide de la surface de l'élément de 72 17100 17 2137854 support de la lingotière, et laisse une mince pellicule de revêtement réfractaire solide, le métal fondu est alors coulé dans le moule et à la partie supérieure de l'élément de support maintenant enduit. On laisse le métal liquide se solidifier en 5 ion lingot, puis on le démoule en le détachant de l'élément de support enduit et des faces latérales du moule. On applique simplement l'agent de revêtement en suspension sur le châssis inférieur ou partie inférieure du moule selon un grand nombre de procédés. On peut par exemple appliquer la 10 suspension en la faisant s'écouler sur les châssis inférieurs, par pulvérisation, ou par application sur le châssis inférieur à l'aide d'un type quelconque de dispositif d'application, etc... On pense que l'application par pulvérisation est la façon la plus efficace et la plus pratique d'appliquer une suspension. 15 II est plus facile d'appliquer la suspension sur la partie du châssis inférieur des moules à "gros bout inférieur" avant d'y avoir placé les faces latérales du moule. On peut éliminer de même de façon efficace la phase liquide de la suspension du matériau réfractaire solide en utilisant un 20 grand nombre de procédés. On peut par exemple enduire la partie inférieure du moule de la suspension et la laisser sécher progressivement. Un autre procédé pour appliquer une couche de revêtement protecteur mince consiste à appliquer la suspension sur un châssis inférieur de moule déjà chauffé ou sur tin moule 25 formé d'une seule pièce avec le support. On préfère en particulier ce procédé dans le cas où les châssis inférieurs et les faces latérales métalliques du moule ou les moules à "gros bout supérieur" sont généralement déjà chauds avant l'introduction du métal fondu par suite de la chaleur résiduelle provenant de la 3Q coulée antérieure, et dans ce procédé la durée de séchage est une durée très réduite. Une autre façon d'appliquer la pellicule protectrice consiste à revêtir l'élément de support, puis à le chauffer aussi lentement ou rapidement qtfon le désire pour éliminer par évaporation 35 la partie liquide de la suspension. Quel que soit le cas, tout ce qui est nécessaire est de déposer le revêtement d'une quelconque manière après mise en contact de l'élément de support avec la suspension. Dans le procédé préféré, on applique la suspension qui 40 sert de revêtement sur les châssis inférieurs ou éléments 72 17100 18 2137854 de support du moule dont la température est comprise entre la température ambiante et 538° C, ou mieux encore entre 93° C et 427° C. On obtient une meilleure adhérence du revêtement solide sur le châssis inférieur de la lingotière par application 5 de la suspension sur le châssis inférieur à une température comprise entre 93 et 260° C. Pour obtenir de meilleurs résultats, on a déterminé que les films doivent avoir une épaisseur comprise entre 0,254 mm et 76 mm, et mieux encore entre 0,254 mm et 3,175 mm. On pense que le succès obtenu par ce revêtement par 10 utilisation des suspensions décrites plus haut est dû à l'aptitude des suspensions à former un revêtement résistant de céramique même lorsque ces suspensions sont fixées aux éléments de support du moule à des températures relativement basses, tout au moins dans les conditions de fonderie, disons à une température 15 voisine de 260° C ou même moins. Le revêtement résiste parfaitement à tin contact ultérieur avec de l"eau et reste fermement adhérent aux parties de support du moule, même en cas de lavage. Après formation du revêtement, la préparation pour le 20 coulage est complète excepté lorsqu'on utilise des moules à "gros bout inférieur". Dans ces cas, on doit placer les faces latérales du moule sue l'élément de support après le revêtement, au cas où elles ne s'y trouvent pas déjà au cours du revêtement. 25 Après les opérations de revêtement, on coule le métal fondu dans le-«ouïe, on le laisse se solidifier en un lingot, puis on sépare le lingot des surfaces du moule. L'invention n'est pas limitée à l'utilisation avec des faces latérales spécifiques de moule ou avec un fond particulier de moule ou à l'utilisation 30 avec -un quelconque métal fondu particulier. Comme déjà mentionné, deux réfractaires se révèlent extrêmement prometteurs pour le revêtement, ces deux réfractaires sont bien connus des hommes de l'art et n'ont pas besoin d'être étudiés plus à fond. Le premier est un réfractaire de silice 35 cristalline. Les types représentatifs comprennent le sable, la farine de silice cristalline, les grains de silice cristalline, etc... Les réfractaires préférés sont ceux qu'on appelle généralement les silices vitreuses. Il s'agit de modifications 40 vitreuses de silices, obtenues par la fusion de formes 72 17100 19 2137854 cristallines à faible température, et on les appelle souvent du verre de quartz ou du verre de silice. Les silices vitreuses spécifiques comprennent les particules formées de verre de quartz fondu, de verre de silicate, de verre de silice tel que celui 5 connu sous la marque "Vycor", et de verre de silice fondue. En ce qui concerne tous ces produits, le coefficient de dilatation thermique est relativement faible par rapport à celui d'autres réfractaires tels que ceux du type chaux sodée ou verre de plomb. En général ils ont un coefficient de dilatation thermique infé-10 rieur à 5 x 10 cm/c®/0 C. par ailleurs, la teneur en silice de ces produits réfractaires siliceux granulaires est généralement supérieure à 96 % de silice exprimée sous forme de Si©2 et peut s'élever jusqu'à 99,8 % de Si02« Ainsi, par le terme "silice vitreuse", on entend un réfractaire constitué d'un verre de 15 silice dont le coefficient de dilatation thermique et la teneur en Si02 sont compris dans les intervalles précités. On a déterminé que pour obtenir les meilleurs résultats de revêtement de châssis inférieurs de moules, le réfractaire utilisé dans la suspension de silice doit pouvoir résister à 20 des chocs thermiques sévères, par suite des températures extrêmement élevées du métal fondu, lorsqu'on les compare à celles du châssis inférieur du moule môme si ce dernier a été chauffé, il se produit un changement de température particulièrement brusque lorsque le métal entre en contact avec le châssis 25 inférieur du moule. Le revêtement lui-même doit pouvoir résister à ce choc thermique de façon à assurer la protection nécessaire à la base du châssis inférieur. On a émis l'hypothèse que la cause de la défaillance des matériaux de la technique antérieure était au moins en partie leur inaptitude à résister à cet 30 accroissement brutal de la température, ce qui entraîne la fissure du revêtement et l'exposition ultérieure de la surface métallique au métal fondu qui dévale lorsqu'on le coule dans le moule. Etant donné ce qui précède, on pense généralement que les 35 réfractaire préférés sont ceux qui ont la pureté la plus élevée ainsi que le coefficient de dilatation thermique le plus bas. Ces propriétés appartiennent en particulier aux silices vitreuses et plus particulièrement aux silices du type silices fondues, ces derniers réfractaires ont une teneur en silice supérieure à 40 95 % et de préférence supérieure à 97 % de silice exprimée en Si0o 72 17100 20 2137854 et un coefficient de dilatation thermique non supérieur à _7 environ 6 x 10 cm/cm/°C. Une silice fondue type du genre décrit ci-dessus qui est extrêmement utile dans la mise en oeuvre de 1'invention et 5 dont le coefficient de dilatation thermique est voisin de _7 5 x 10 cm/cm/°C, présente l'analyse type suivante : TABLEAU III Ingrédients Pourcentage pondéral Si02 97,3 10 A1203 1,7 Sous-oxydes de silice 1, o On prépare facilement les silices du type ci-dessus en broyant des verres de silice fondue très pure. De même, on peut également broyer les verres de horosilicate et les verres 15 de silice Vycor de façon à produire des réfractaires extrêmement utiles. Un autre réfractaire préféré est l'alumine, il s'agit d'un produit bien connu de l'homme de l'art dont il n'est pas besoin de donner les caractéristiques. On peut par exemple employer 20 l'alumine lamellaire broyée avec grand succès. Une excellente source d'alumine est une alumine finement broyée, à faible teneur en soude, calcinée, dont les particules ont une taille maximale de 43 microns. La taille des particules du réfractaire peut varier 25 dans une large gamme. On préfère toutefois que les particules de réfractaire soient suffisamment petites pour former une dispersion uniforme de réfractaire et de liant. Plus la taille des particules est petite, plus la suspension formée de liant et de réfractaire reste longtemps à l'état homogène. On a 30 déterminé qu'on pouvait utiliser des particules dont la taille est comprise entre 104 microns et une fraction de micron. Les silices vitreuses spécifiques vendues sous la marque "Nalcast" ont des particules dont la taille est comprise dans 1'intervalle précité, et l'emploi de ces silices est couronné de succès, car elles 35 empêchent l'érosion de la base des moules et l'adhérence de la base des moules aux lingots formés. 72 17100 21 2137854 La quantité de liant formant une partie de la suspension de revêtement doit être telle que le liant soit présent en une quantité suffisante pour lier les particules de réfractaire les unes aux autres de façon à former un revêtement adhérent, continu 5 et uniforme qui soit lié solidement à la surface du châssis inférieur du moule. Si la quantité de liant par rapport au réfractaire n'est pas correct, le revêtement résultant, après application et séchage de la suspension, a un aspect de soufflé avec de nombreux trous indésirables qui apparaissent dans le 1q revêtement, ce qui expose des parties du châssis inférieur ou de la base du moule. Pour y parvenir, on a déterminé que la suspension est de préférence composée de 10 à 70 % en poids de réfractaire et de 30 à 90 % en poids de liant. La suspension contient de préférence de 20 à 60 % en poids de réfractaire et 15 âe 4Q à 80 % en poids de liant. lies exemples suivants représentent des façons typiques de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Il est bien entendu naturellement que ces exemples sont simplement donnés à titre d'illustration et que l'invention ne s'y limite pas. 20 L EXEMPLE I 30 50 % de silicate âe sodium 50 % de farine de silice cristalline EXEMPLE II 25 % de silicate de sodium 25 % d'eau 315 50 % de farine de silice cristalline EXEMPLE III 10 % de silicate de sodium 40 % d'eau. 50 % de farine de silice cristalline 72 17100 2137854 EXEMPLE IV ' 1 30 % de silicate de sodium 30 % d'eau 40 % de farine de silice cristalline^. c 5 EXEMPLE V .J " 20 % de silicate de sodium i:: 20 % d'eau 60 % de farine de silice cristalline EXEMPLE VI 10 20 % de silicate de sodium 75 % d'eau 5 % de farine de silice cristalline L'exemple suivant illustre l'efficacité de l'invention qui protège bien la base dtr châssis inférieur du moule de l'érosion 15 et de l'adhérence ultérieure aux lingots formés. EXEMPLE VII On forme une suspension de revêtement, dans les proportions suivantes î Produit Kilogrammes 20 Solution aqueuse à 37,5 % de silicate de sodi'oai 53,07 Eau 12,70 Ethylène glycol 14,06 Farine de silice cristalline 63,50 Bentonite 1,58 25 144,91 On mélange la bentonite utilisée comme agent de dispersion avec environ 3 volumes de la poudre de silice cristalline et on l'ajoute lentement au silicate de sodium qu'on a en outre dilué avec l'eau» On agite pendant 15 minutes, puis on ajoute 30 l'éthylène glycol. Ensuite on agite rapidement le reste de la poudre de silice cristalline jusqu'à obtention d'une suspension lisse.. On peut utiliser de la. silice vitreuse en combinaison avec du silicate de sodium pour former une suspension dont l'efficacité 35 de revêtement est aussi bonne sinon meilleure que celle de la suspension dont nous venons de parler. Une suspension excellente est constituée du produit connu sous le nom de "Nalcast" et de silicate de sodium. Le procédé de cette invention qui permet-de réparer les 72 17100 23 2137854 éléments de support des lingotières ayant subi une érosion, nécessite l'application d'une composition de revêtement sur le châssis inférieur afin de limiter l'érosion, d'empêcher l'adhérence du lingot à la pièce encastrée en matière plastique réfractaire 5 et de remplir les espaces qui se forment entre la pièce encastrée et l'élément de support de la lingotière de façon à empêcher la pénétration de métal et à former une liaison entre la pièce encastrée en plastique et l'élément de support de la lingotière ayant subi une érosion. 10 EXEMPLE VIII Cet exemple permet d'évaluer l'invention. On place dans une cavité de châssis inférieur de moule ayant subi une érosion quatre barreaux en z ayant les dimensions suivantes : 63,5 mm x 76,2 mm x 63,5 mm. On les positionne 15 comme sur la Figure i du dessin, puis on entasse le pisé réfractaire décrit ici. On durcit par la chaleur cette composition à l'aide d'un chalumeau . Puis on prépare le châssis inférieur ainsi préparé en y appliquant un matériau de revêtement de façon à obturer tout 20 espace possible et à empêcher toute pénétration de métal, pour réduire l'érosion, et réduire ou éliminer la possibilité d'adhérence du lingot à la pièce encastrée réfractaire. Le châssis inférieur du moule ainsi réparé a pu subir 26 campagnes de coulée d'acier pendant lesquelles on coule environ 1100 tonnes d'acier. 72 17100 24 2137854 revendications 1. Procédé de montage d'une pièce encastrée réfractaire dans la face supérieure de l'embase d'une lingotière, dans lequel ladite face de l'embase est soit creusée d'une cavité initiale soit usée au point de former une cavité, caractérisé 5 en ce qu'il consiste : à fixer à demeure dans la cavité au moins deux éléments d'ancrage métalliques de forme irrégulière; à remplir la cavité d'une composition réfractaire plastique thermorésistante; à durcir par la chaleur ladite composition réfractaire plastique, puis à appliquer sur ladite face 10 supérieure une suspension constituée d'un réfractaire en suspension dans un liant, ladite suspension étant appliquée de façon à former un revêtement d'épaisseur suffisante pour limiter l'érosion et empêcher 1'adhérence; et à laisser sécher ladite suspension pour qu'un revêtement plein protecteur se forme sur 15 ladite embase, ladite suspension étant constituée d'au moins un des réfractaires que sont la silice vitreuse, la silice cristalline, le silicate d'aluminium, l'alumine, le graphite, le silicate de zirconium, le silicate de magnésium et l'argile, en suspension dans au moins un des liants que sont une solution 20 aqueuse de silicate de métal alcalin, un sol de silice colloïdale, une solution acide de phosphate d'aluminium, et le silicate d'éthyle, lesdits liants servant à agglomérer les particules de réfractaires de façon à former un revêtement très adhérent qui est lié à ladite surface. 25 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'ancrage métalliques de forme irrégulière sont en forme de z et que la partie inférieure desdits éléments en forme de z s'engage dans la face de la lingotière. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 30 en ce que la composition réfractaire plastique est un pisé réfractaire contenant de l'alumine. 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le revêtement réfractaire comprend un sol aqueux de silice colloïdale en tant que liant et la silice vitreuse en 35 tant que réfractaire.