Procédé pour la fabrication de plaques de garnissage pour lingotières ou moules
I1 est bien connu, en aciérie et en fonderie, d'utiliser par exemple dans des lingotières ou dans des moules des plaques de garnissage qui peuvent être de type isolant et (ou) réfractaire et (ou) exothermique. Ces plaques ont pour but d'agir sur le métal en fusion de façon à retarder son refroidissement et à former une masse de métal liquide comblant les retassures résultant du retrait du métal au cours de sa solidification. Ce moyen maintenant bien connu permet de réduire la chute en tête du lingot et d'obtenir des pièoes saines.
On a déjà proposé par ailleurs de réaliser des ques de garnissage isolantes en fibres cellulosiques végétales à partir de déchets de papier. Selon le procédé connu, on défibre des déchets de papier, par exemple de vieux journaux, par brassage mécanique dans un bain d'eau. La quantité d'eau alors employée varie généralement de 100 à 300 O/o par rapport aux déchets de papier. On obtient ainsi une masse imprégnée d'eau dans laquelle les fibres sont enchevêtrées au hasard. Par divers procédés, on exprime ensuite partiellement l'eau de cette masse, ce qui Idonne un feutre humide, qui contient généralement de 25 à 30 oxo d'eau et que l'on met en forme et qu'on étuve si désiré après avoir ajouté un ou plusieurs liants et (ou) une ou plusieurs matières de charge.
Un inconvénient de ce procédé connu résulte, comme on le conçoit aisément, de la quantité importante d'eau qui doit être éliminée de la masse résultant du défibrage dans l'eau des déchets de papier. Par ailleurs, cette quantité d'eau importante peut être à l'origine d'une absence d'homogénéité du feutre formant les plaques obtenues.
Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient du procédé connu et de créer un procédé de fabrication permettant d'obtenir des plaques de garnissage de structure uniforme à partir de déchets de papier et offrant en outre la possibilité de donner à ces plaques des caractéristiques améliorées et en particulier une condition de surface favorable à la coulée.
Le procédé selon l'invention pour la fabrication de plaques de garnissage pour lingotières ou moules est caractérisé en ce qu'on presse une masse renfermant une matière fibreuse, un liant élastique et une charge et on sèche, puis on traite par imprégnation la partie extérieure de la plaque résultant du pressage pour augmenter sa dureté de surface et pour lui conférer une résistance accrue à l'érosion et au choc thermique.
Suivant un mode de mise en oeuvre, on effectue un déchiquetage à sec de déchets de papier, de façon à en libérer les fibres on brasse ensuite la masse déchiquetée fibreuse obtenue avec une faible quantité d'eau, nettement inférieure au poids de cette masse, ce qui fournit une masse pâteuse dans laquelle les fibres sont enchevêtrées au hasard et qui est analogue à un feutre, on ajoute à cette masse un liant élastique tel qu'une résine thermoplastique et une charge, on presse cette masse pour former une plaque et on soumet cette plaque à une cuisson ou à un étuvage.
La quantité d'eau ajoutée à la masse déchiquetée à sec est de préférence comprise entre 10 et 20 oxo en poids par rapport à la quantité de déchets de papier déchiquetés. On conçoit aisément que cette opération de déchiquetage à sec et la très faible quantité d'eau ajoutée pour produire le feutrage par brassage, par exemple dans un broyeur à marteaux mobiles, remédient à l'inconvénient résultant de la présence dans la masse d'une quantité d'eau imporlante telle que celle qui résulte d'un défibrage par brassage mécanique en milieu humide.
Dans l'ensemble de ce texte, on doit entendre par l'expression déchiquetage à sec une opération effectuée dans des conditions complètement sèches ou bien dans des conditions correspondant éventuellement à un très faible pourcentage d'eau ou d'humidité, qui doivent être différenciées absolument de la quantité d'eau importante présente selon le procédé connu.
On peut ajouter à la masse humide soumise au brassage un adjuvant et (ou) un agent mouillant, pour faciliter l'opération. On peut également ajouter à la masse sèche ou humide des fibres minérales, comme des fibres d'amiante.
Comme indiqué ci-avant, on ajoute avantageusement à la masse humide soumise au brassage, analogue à un feutre, un liant qui est destiné à retenir les fibres enchevêtrées en donnant du a corps à vert à la masse. Ce liant peut être avantageusement une colle, de l'amidon, de la dextrine, un liant synthétique, ou bien un liant minéral tel que de l'argile. Une quantité d'argile allant de 1 à 5 O/o par exemple par rapport à la quantité de déchets de papier semble donner des résultats satisfaisants.
On incorpore également à la masse humide au moins une charge, par exemple du sable fin, qui a pour but d'augmenter la résistance au choc thermique et à l'érosion. On peut utiliser, par exemple, une quantité de charge, notamment de sable fin, allant de 10 à 100 oxo en poids par rapport à la quantité de déchets de papier.
Pour la fabrication des plaques proprement dites, on introduit la masse obtenue dans un moule dont les parois peuvent être perforées, et on injecte dans ce moule un gaz sous pression, par exemple de l'air comprimé, pour chasser l'eau. Du fait de la faible quantité d'eau présente, cette opération peut être effectuée aisément.
On obtient alors une plaque de garnissage isolante ayant une bonne résistance à la flexion, à la torsion et la traction, mais conservant toutefois une souplesse suffisante.
Suivant une autre particularité du procédé, on modifie au moins la partie superficielle des plaques, afin d'améliorer leur résistance à l'action du métal en fusion, par exemple à l'érosion, et la qualité de surface du métal après solidification. Suivant un mode de mise en oeuvre paraissant avantageux, on imprègne la partie superficielle des plaques, avant cuisson ou étuvage, avec une composition ou substance modifiant en partie la caractéristique de la masse feutrée formant ces plaques.
Ainsi, on peut imprégner les plaques avec une composition à base de silicate, qui provoque une vitrification des parties superficielles des plaques, ou bien avec une matière plastique, par exemple avec une résine phénolformol telle qu'une bakélite (marque déposée) liquide, qui plastifie les surfaces, ou encore avec une composition formée d'huile de lin, de brai et de mazout ou gas oil. On effectue avantageusement cette impré gnation de telle sorte que la structure des plaques soit modifiée au voisinage de leur surface, par exemple sur une profondeur de 5 à 6 mu. Comme indiqué précédemment, cette modification de structure superficielle améliore les résultats obtenus lors de la coulée, en particulier en ce qui concerne l'état de surface du métal solidifié,
tout en conservant à l'intérieur des plaques les qualités désirées de résistance à la flexion, à la torsion et à la traction jointes à une souplesse suffisante comme mentionné ci-avant.
L'imprégnation peut être effectuée de différentes manières, mais une solution intéressante consiste à placer les plaques pressées sur une bande transporteuse les faisant passer dans un bain d'imprégnation, la durée d'immersion des plaques étant calculée de façon à obtenir la profondeur de pénétration chaque fois désirable.
Si désiré, les plaques fabriquées suivant le présent procédé peuvent être armées intérieurement afin d'augmenter encore leur résistance mécanique.
Suivant une variante, une matière exothermique peut être incorporée aux plaques, par exemple avant séchage, ou bien les plaques peuvent, en cours de fabrication, être réunies à une couche de matière exothermique, afin d'obtenir sous l'action du métal en fusion un dégagement de chaleur refondant le métal ou retardant sa solidification pour combler les retassures.
La cuisson des plaques peut être effectuée de toute manière désirée, mais une solution avantageuse consiste à faire passer les plaques dans un four à micro-ondes.
Process for the manufacture of lining plates for ingot molds or molds
It is well known, in steelworks and foundries, to use, for example, in ingot molds or in molds, lining plates which can be of the insulating and (or) refractory and (or) exothermic type. The purpose of these plates is to act on the molten metal so as to delay its cooling and to form a mass of liquid metal filling in the shrinkage resulting from the withdrawal of the metal during its solidification. This now well known means makes it possible to reduce the drop at the top of the ingot and to obtain sound coins.
It has also already been proposed to produce insulating lining ques of plant cellulosic fibers from waste paper. According to the known process, waste paper, for example old newspapers, is de-fiber by mechanical stirring in a water bath. The quantity of water then employed generally varies from 100 to 300 O / o compared to the waste paper. A mass impregnated with water is thus obtained in which the fibers are entangled at random. By various methods, the water is then partially expressed from this mass, resulting in a wet felt, which generally contains 25 to 30 oxo of water and which is shaped and baked if desired after having added one or more binders and (or) one or more fillers.
A drawback of this known process results, as can be easily understood, from the large quantity of water which must be removed from the mass resulting from the defibration of waste paper in water. Furthermore, this large quantity of water can be the cause of an absence of homogeneity of the felt forming the plates obtained.
The aim of the invention is to remedy this drawback of the known process and to create a manufacturing process which makes it possible to obtain lining plates of uniform structure from waste paper and also offering the possibility of giving these plates improved characteristics and in particular a surface condition favorable to casting.
The process according to the invention for the manufacture of lining plates for ingot molds or molds is characterized in that a mass comprising a fibrous material, an elastic binder and a filler is pressed and the outer part is dried and then treated by impregnation. of the plate resulting from the pressing to increase its surface hardness and to give it increased resistance to erosion and thermal shock.
According to one embodiment, a dry shredding of waste paper is carried out, so as to free the fibers therefrom, the shredded fibrous mass obtained is then stirred with a small quantity of water, clearly less than the weight of this mass, which provides a pasty mass in which the fibers are randomly entangled and which is analogous to a felt, to this mass is added an elastic binder such as a thermoplastic resin and a filler, this mass is pressed to form a plate and subjects this plate to baking or steaming.
The amount of water added to the dry shredded mass is preferably between 10 and 20 oxo by weight based on the amount of shredded waste paper. It is easy to see that this dry shredding operation and the very small amount of water added to produce the felting by stirring, for example in a mobile hammer mill, overcomes the drawback resulting from the presence in the mass of a large quantity of water such as that resulting from defibration by mechanical stirring in a humid environment.
Throughout this text, the expression dry shredding should be understood to mean an operation carried out under completely dry conditions or else under conditions possibly corresponding to a very low percentage of water or humidity, which must be distinguished absolutely of the large quantity of water present according to the known process.
An adjuvant and (or) a wetting agent can be added to the wet mass subjected to stirring, to facilitate the operation. It is also possible to add to the dry or wet mass mineral fibers, such as asbestos fibers.
As indicated above, is advantageously added to the wet mass subjected to stirring, similar to a felt, a binder which is intended to retain the entangled fibers while giving a body to green to the mass. This binder can advantageously be an adhesive, starch, dextrin, a synthetic binder, or else an inorganic binder such as clay. An amount of clay ranging from 1 to 5 O / o, for example, relative to the amount of waste paper seems to give satisfactory results.
At least one filler, for example fine sand, is also incorporated into the wet mass, the purpose of which is to increase resistance to thermal shock and to erosion. It is possible, for example, to use an amount of filler, in particular fine sand, ranging from 10 to 100 oxo by weight relative to the amount of waste paper.
For the manufacture of the actual plates, the mass obtained is introduced into a mold, the walls of which can be perforated, and a pressurized gas, for example compressed air, is injected into this mold to drive off the water. Due to the small amount of water present, this operation can be carried out easily.
An insulating lining plate is then obtained having good resistance to bending, torsion and traction, but nevertheless retaining sufficient flexibility.
According to another feature of the process, at least the surface part of the plates is modified in order to improve their resistance to the action of molten metal, for example to erosion, and the surface quality of the metal after solidification. According to an embodiment which appears to be advantageous, the surface part of the plates is impregnated, before cooking or steaming, with a composition or substance partially modifying the characteristic of the felted mass forming these plates.
Thus, the plates can be impregnated with a silicate-based composition, which causes vitrification of the surface parts of the plates, or else with a plastic material, for example with a phenolformol resin such as a liquid bakelite (registered trademark), which plasticizes surfaces, or with a composition formed from linseed oil, pitch and fuel oil or gas oil. This impregnation is advantageously carried out so that the structure of the plates is modified in the vicinity of their surface, for example to a depth of 5 to 6 μm. As indicated above, this modification of the surface structure improves the results obtained during the casting, in particular as regards the surface condition of the solidified metal,
while retaining inside the plates the desired qualities of resistance to bending, torsion and traction together with sufficient flexibility as mentioned above.
Impregnation can be carried out in different ways, but an interesting solution is to place the pressed plates on a conveyor belt passing them through an impregnation bath, the immersion time of the plates being calculated so as to obtain the depth of penetration every time desirable.
If desired, the plates made by the present process can be internally reinforced in order to further increase their mechanical strength.
According to a variant, an exothermic material can be incorporated into the plates, for example before drying, or else the plates can, during manufacture, be joined to a layer of exothermic material, in order to obtain under the action of the molten metal a release of heat remelting the metal or delaying its solidification to fill the shrinkage.
The cooking of the plates can be carried out in any desired manner, but an advantageous solution is to place the plates in a microwave oven.