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Publication number: BE664749A
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Description


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  Production de gueuses, de saumons et de lingots de métaux. 



   La présente invention concerne la production de lingots par un procédé suivant lequel le métal est coulé dans des lingo-   tières   métalliques et plus spécialement la production de gueuses d'acier ou de saumons et de lingots de cuivre, de nickel ou d'alliages de ces métaux. 



   Au cours de la coulée de l'acier en fusion dans une lingotière métallique, une couche d'oxyde tend à se former à la surface du courant de métal en fusion exposé à l'atmosphère. Cette formation d'oxyde est plus marquée dans le cas des lingots coulés par le dessus, étant donné qu'au moment où le métal atteint le fond de la lingotière ou bien où la surface du métal coulé   s'élève,

     

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 des   éclaboussures   de métal sont   projetées     sur     les     pareil   de la lin- gotière et   subsistent   à   l'état   de   gouttelettes     aplatira   à   surface     oxydée   La   plupart   de   ces     gouttelettes     ondées   ne peuvent se dans la masse du métal de la lingotière et, en subsis-   tant, forment   des défauts à la surface du lingot et parfois des inclusions dans la masse de celui-ci.

   De même, l'oxyde flottant à la   sur,:race     du.   Métal qui   relevé   lorsque le'métal en fusion est versé dans la lingotière peut être retenu entre le métal en fu- sion et les parois de la lingotière, ce qui   est 4   l'origine de   défauts   analogues. 



   On sait qu'on peut utiliser des agents ou additifs de démoulage qui atténuent l'oxydation du métal en fusion parce qu'ils agissent comme fondants ou réducteur et   empêchent   l'appa- rition de ces défauts., Par exemple on dispose d'une part de laitiers ayant   un   point de   fusion   beaucoup intérieur à celui du métal coulé et   formant     sur   la surface du métal coulé qui s'élève une couche de fondant en fusion et, d'autre part. d' agents de démoulage des types   ordinaires,   notamment ceux à base de   compositions   de goudron, de brai ou d'huile lourde.

   Ces der- nières créent l'atmosphère réductrice requise,mais ont l'inconvé-   nient.de   conduire la formation de grandes quantités de fumée et de suie pendant la coulée et, en outre, d'être d'une application gênante. 



   La production de saumons et de lingots d'alliages à base de cuivre et à base de nickel conduit à des difficultés analogues. 



   L'invention a pour but de procurer des moyens permettant une protection excellente et parfois complète contre la forma- tion de défauts par oxydation dans les gueuses d'acier et dans les saumons et les lingots à base de cuivre et à base de nickel. 



   L'invention procure par conséquent un procédé de produc- tion de gueuses d'acier ou de saumons et de lingots de cuivre, , de 

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 nickel ou d'alliages de ces métaux,suivant lequel on verse le métal en fusion dans une lingotière, caractérisé en ce qu'on introduit 
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 dans lë lingotiére une substance chimique r.rcyolique qui compre du carbone, de l'hydrogène et éventuellement aussi de l'oxygène et/ou de l'azote et qui, en brûlante forme sur les parois de la lingotière un dépôt de particules de carbone qui adhèrent à ces parois en raison de l'effet adhésif d'une partie de la subs- tance ou d'un produit de combustion de celle-ci qui se dépose sur les parois de la lingotière par sublimation ou condensation ou qui existe à l'état de revêtement sur les particules de car-   bone,

  la   combustion de la substance engendrant un gaz ou une vapeur non oxydant et non corrosif, et on fait brûler la substance pour créer le dépôt avant ou pendant la coulée du métal en fusion dans la lingotière. 



   La substance peut être un composé chimique organique unique ou un mélange de composés de ce genre. Il s'est parfois révélé préférable d'utiliser une substance qui est un solide stable à des températures atteignant 80 C mais qui, plus parti-   culièrement,   reste solide jusqu'à des températures atteignant 140 C. En variante, on peut utiliser une substance qui existe à l'état de gaz dense à des températures de 80 C et davantage, mais qui est liquide ou solide à la température ambiante. Si la substance choisie a un point de fusion inférieur à 140 C, il est en général préférable qu'elle ait un domaine peu étendu d'existence à l'état fondu,   c'est-à-dire   que l'intervalle de température entre son point de fusion et son point d'ébullition sous la pression ordinaire soit de l'ordre de 30 C ou même moins. 



   La substance choisie n'est de préférence ni déliques- cente ni hygroscopique,étant donné que les substances de ce genre ont tendance à introduire de la vapeur d'eau dans la lingotière, Il   s'est   révélé généralement préférable d'utiliser un composé aroma- tique dont la molécule a une haute teneur en carbone. 

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   De nombreux composés peuvent être utilisés pour   exécuter !   le procédé suivant l'invention. Ce sont des hydrocarbures carbo-      cycliques comme le naphtalène, le phénanthrène, l'anthracène, le   biphénylène,   le naphtacène, le   rubrène,   le   pentacène,   l'hepta- cène, le pyrène, le pérylène et   l'acénaphtène.   D'autres substances appropriées sont des composés phénoliques (par exemple le résorci- nol, l'hydroquinone, l'a- et le ss-naphtols, l'anthraquinone et le quinol), des esters d'acides carbocycliques (par exemple les esters du pentaérythritol et du glycérol avec des colophanes, comme la gomme ester), des, composés terpéniques (comme le camphre, le bor- néol, le pinène ou l'acide abiétique),

   ou certaines résines natu-   Telles   ou synthétiques à groupes carbocycliques (par exemple les résines de phénol-formaldéhyde, de copal et de terpène et les rési- nes alkydes). On peut utiliser également des composés azotés comme   l'c-naphtylamine   et les aminoanthraquinones. Les substances halogénées, les acides aromatiques et les anhydrides ne sont pas au nombre des substances préférées, parce qu'ils tendent à pro- voquer la corrosion. 



   La liste ci-dessus de substances qu'on peut utiliser suivant l'invention ne peut être considérée comme exhaustive, étant donné que toute substance carbocyclique organique donnant le revêtement de particules de carbone et ayant les autres effets désirés comme indiqué peut être utilisée également. L'efficacité d'un composé quelconque peut être appréciée facilement par simple essai. 



   Il s'est révélé que de très petites quantités de ces substances sont suffisantes pour obtenir l'effet recherché. Il convient de noter sous ce rapport que ces mêmes substances incor- porées à des sables de moulage utilisés pour la production de pièces coulées améliorent la fluidité du métal en fusion. Toute- fois, la quantité minimum de substance volatile qui est nécessaire est habituellement de l'ordre de   0,01%   du poids du métal a couler. 



   La présente invention,qui concerne uniquement la coulée d'acier et 

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 de métaux à base de cuivre et de nickel dans ces lingotières métal- liques refroidies,permet d'utiliser des quantités encore plus pe- tites, c'est-à-dire inférieures à 0,01% et souvent atteignant à peine 0,002% ou même moins. Ainsi, pour la production de gueuses . d'acier une quantité de substance de l'ordre de 56 g par tonne de métal coulé suffit d'habitude. 



   Des mélanges de différentes substances organiques comme indiqué ci-dessus peuvent être utilisés, si on le désire, des mélanges très appropriés étant les suivants: 
A. Mélanges de gomme ester et de résine phénol-formal- déhyde ou mélamine-formaldéhyde (avec ou sans charge telle que de la sciure de bois) et contenant éventuellement aussi du noir      de carbone. 



   Des intervalles de concentration appropriés de ces constituants sont: 
Gomme ester 65 à 95 parties en poids 
Résine   (corne   défini 5 à   30   parties en poids ci-dessus) 
Noir de carbone 0 à 5 parties en poids 
Une classe préférée d'additifs ce cet intervalle sont ceux ayant les compositions suivantes :   Gomme   ester 80 à 90 parties en poids 
Résine (comme défini 15 à 5 parties en poids ci-dessus) 
Noir de carbone 0 à 5 parties en poids 
B, Mélanges de camphre et de naphtalène contenant      éventuellement aussi de l'urée. 



   Des intervalles de concentration appropriés pour ces constituants sont : 
Camphre 5 à 95 parties en poids 
Naphtalène 95 à 5 parties en poids 
Urée 0 à 10 parties en poids 
Une classe préférée d'additifs de cet intervalle sont ceux ayant les compositions suivantes : 

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 camphre 75 à 85 parties en poids 
Naphtalène 10 à 20 parties en poias 
Urée 0 à 10 parties en poids 
Une composition spécifique de cette classe comprend:

   
Camphre 80 parties en poids 
Naphtalène 10 parties en poids 
Urée 10 parties en poids 
La substance peut être utilisée à l'état de poudre ou de   comprimés.   Toutefois, il s'est révélé que   l'état   physique de l'additif a un effet important sur les résultats obtenus,en particulier lorsque l'additif est utilisé pour la production   de .   gros lingots, par exemple de plus de 3 tonnes.

   Dans le cas des gros lingots, l'additif tend parfois, s'il est utilisé à l'état   de po@   dre ou sous une autre forme finement   divisée, à   se volatliser trop vite, de façon que son effet sur les parties supérieures du lingot est rendu minime, Cette difficulté n'est pas évitée facilement en utilisant diverses quantités d'additif a différentes hauteurs dans' la lingotière, mais on a découvert qu'on peut obtenir des résul- tats satisfaisants en utilisant   l'additif   sous la forme d'un comprime; d'un bloc ou d'une briquette. Sous cette forme de l'ad- ditif, la volatilisation est ralentie.

   Pour obtenir les meilleurs résultats dans les conditions indiquées, il est désirable que le comprimée le bloc ou la briquette ait une densité apparente approximativement égale à la densité vraie de la matière ou de ses constituants. Ainsi, lorsque 'le comprimé, le bloc ou la briquette qu'on utilise est formé par compression de l'additif dans un moule, il est désirable de recourir à une pres- sion suffisamment élevée pour que la quantité d'air occlus dans le comprimé, le bloc ou la briquette soit faible'sinon nulle. 



   Lorsque l'additif peut être fondu avant la volatilisa- tion, on préfère beaucoup utiliser le produit sous la forme du bloc obtenu par fusion, étant donné qu'on obtient ainsi un produit 

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 ayant la compacité la plus élevée possible. En outre, ce procédé est particulièrement intéressant lorsque l'additif n'est pas de nature à se prêter facilement au façonnage par compression. 



   Par exemple, un additif particulièrement intéressant contient de la gomme ester et une résine phénol-formaldéhyde, par exemple dans les proportions suivantes: 
Gomme ester 85 parties en poids 
Résine phénol-formaldéhyde 15 parties en poids 
Une telle composition ne peut être pressée facilement mais peut être fondue commodément puis refroidie, après quoi le produit solidifié est transformé en blocs de la dimension convenable. 



   A l'état de blocs formés par fusion, la volatilisation est telle que même pour de gros   lingo@s   la matière continue à   s'évaporer pendant toute la coulée, de sorte que la partie supérieure du lingot présente la surface améliorée résultant de   l'utilisation des additifs. La matière utilisée à l'état de blocs formés par fusion a un temps de volatilisation qui vaut envi- ron 1,5 fois celui de   la,   matière comprimée'et qui est beaucoup supé- rieur à celui de la matière pulvérulente. A l'état de bloc for-, mé par fusion, l'additif est beaucoup plus avantageux à utili- ser et beaucoup plus facile   à'manipuler.   L'utilisation de blocs formés par fusion permet également une plus grande économie, étant donné que la mise en oeuvre d'une quantité prédéterminée est facile.

   Les blocs formés par fusion peuvent être utilisés pour des lingots de toute dimension,à partir des plus petits tandis que des additifs pulvérulents ou comprimés sont utilisés de préférence uniquement pour des lingots   jusqu'à.   3 tonnes. 



  Les additions peuvent être les mêmes pour les comprimés et pour les poudres,mais dans le cas des blocs,formés par fusion, les additions peuvent être parfois plus petites. Lorsqu'on utilise des poudres, des additions multiples peuvent être quelquefois 

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 . nécessaires mais dans le cas des blocs formés par fusion, il suffit en général à'ajouter la quantité requise au début de la coulée, la dimension du bloc étant telle qu'il subsiste de l'aduitif jus- qu'à ce que la lingotière soit remplie.

   Des additions   recomman-   dées sont les suivantes : 
Pour des lingots jusqu'à 230 kg 56 à 112 g/tonne 
Pour   de?   lingots de 230 kg à 112 à 280 g/tonne 
5 tonnes 
Pour des lingots de plus de 168 g/tonne 
5 tonnes et sur des aciers   tendant   l'incrustation 
Pour exécuter le procédé suivant l'invention, la   quan-,   tité requise de substance est posée au fond de la lingotière en métal. On peut allumer la substance et la laisser brûler avant d'introduire le métal en fusion, mais en variante la combustion peut être amorcée par l'introduction du métal fondu dans la lingo-   tiëre.   La substance se décompose de façon à remplir la lingotière de sa vapeur ou des vapeurs de ses produits de décomposition et forme un dépôt adhérent de carbone sur les parois.

   Lorsque les substances se volatilisent ou se décomposent complètement, il   n'est   pas possible d'être gêné par les inconvénients des additifs déjà connus, c'est-à-dire qu'il est impossible que l'acier coulé contienne des inclusions provenant ae l'additif et qu'il subsiste à la surface du métal coulé du laitier d'aucune   espace.   



   Les difficultés résultant de la formation de fumée sont petites sinon nulles. En outre, la simplicité d'application est un avan- tage marqué sur les procédés normaux d'application des agents de démoulage. 



   L'invention peut être appliquée avec succès dans le cas de la coulée de gueuses d'acier de toute nature mais en particulier d'aciers alliés, en effet des gueuses carrées ayant des dimensions de 76 à 458 mm (environ 34 kg à 2   tenues)   ont été traitées avec un succès absolu à l'aide ces   additifs@pul-   

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   vérulents   et des gueuses de 3 a 6 tonnes ont été traitées avec succès a l'aide des additifs présentés en blocs formés par fusion. 



    REVENDICATIONS   
1.- Procéda de'production de gueuses d'acier ou de saumons et de lingots de cuivre, de nickel ou d'alliages de ces métaux, suivant leouel on verse le métal en fusion dans une lingo..   tière,   caractérisé en ce qu'on introduit dans la lingotière'une substance chimique   carbocycliquequi   comprend du carbone, de l'hy-      drogène et éventuellement aussi de   l'oxygène   et/ou de l'azote et qui, en brûlant,

   forme sur les parois de la lingotière un dépôt de particules de carbone qui adhèrent à ces parois en rai- son de l'effet adhésif d'une partie de la substance ou d'un pro- duit de combustion de celle-ci qui se dépose sur les parois de la lingotière par sublimation ou condensation ou qui existe à   l'état   de revêtement sur les particules de carbone, la combustion de la substance engendrant un gaz ou une vapeur non oxydant et non corrosif, et on fait brûler la substance pour créer le dépôt avant ou pendant la coulée du métal en fusion dans la lingotière.

Claims

2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la substance est ou comprend un hydrocarbure carbo- cyclique.

3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la substance est ou comprend du naphtalène.

4'.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la substance est ou comprend un composé terpénique.

5. - Procédé suivant la revendication 4. caractérisé en ce que la substance est ou comprend du camphre..

6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la substance est ou comprend un ester d'un acide carbocyclique.

7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la substance est ou comprend de la gomme ester. <Desc/Clms Page number 10>

8.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la substance est ou comprend une résine naturelle ou synthétique contenant un.groupe carbocyclique.

* 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé, en ce que la substance est ou comprend une résine alkyde.

10.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tions1 à 9, caractérisé en ce que la substance utilisée pour la production de gueuses d'acier est présente dans la lingotière à raison de 0,002 à 0,01% du poids de l'acier coulé.

11.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tiens 1 à 10, caractérisé en ce que la substance est utilisée " sous la forme d'une poudre.

12. - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 1 à 10, caractérisé en ce que la substance est utilisée sous la forme d'un comprimé, 13. - Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la substance peut être fondue et est utilisée à l'état de comprimé formé par fusion.

14..- Procédé suivant la revendication 1, en substance comme décrit ci-dessus.

15. - Gueuses d'acier et saumons ou lingots de métaux à base de cuivre et de nickel obtenus par un procédé suivant l'une ou l'autre des revendications ci-dessus, en substance comme décrit.

16. - Additif à utiliser dans le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en mélange de la gomme ester, une résine phénol-formaldéhyde ou mélamine-formal- déhyde avec ou sans charges et éventuellement du noir de carbone.

17.- Additif suivant la revendication 16, caractérisé en ce qu'il a la composition : Gomme ester 65 à 95 parties en poids Résine (comme défini ci- 5 à 30 parties en poids dessus) Noir de carbone 0 à 5 parties en poids <Desc/Clms Page number 11> 18.- Additif suivant la revendication 16, caractérisé en ce qu'il a la composition : Gomme ester 80 à 90 parties en poids Résine (comme défini 15 à 5 parties en poids ci-dessus) .Noir de carbone 0 à 5 parties en poids 19.- Additif à utiliser dans le procédé suivant la reven.. dication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en mélange du cam- phre, du naphtalène et éventuellement aussi de l'urée 20.- Additif suivant la revendication 19, caractérisé en ce qu'il a la composition :

Camphre 5 à 95 parties en poids Naphtalène 95 à. 5 parties en poids Urée ,' , 0 à 10 parties en poids 21,- Additif suivant la revendication 19, caractérisé en ,ce qu'il a la composition : Camphre 75 à 85 parties en poids Naphtaline 10 à 20 parties en poids Urée 0 à 10 parties en poids 22. - Additif suivant la revendication 19,, caractérisé en ce qu'il a la composition Camphre 80 parties en poids Naphtalène 10 parties en poids Urée 10 parties en poids