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Prooédé et appareils pour la coulée des tuyaux
Il existe actuellement deux procédés de fabrication des tuyaux : a) le procédé ancien, dans lequel les coquilles et les noyaux sont recouverts d'enduits épais de terres appro- priées maintenues par des tresses de paille ou de fibre de bois: b) le procédé plus récent, dit "centrifuge".
On a essayé maintes fois de couler des tuyaux en co- quilles métalliques, et ce procédé est connu, mais il n'est ,pas entré en pratique car, ou bien par suite du refroidisse- ment rapide à l'intérieur de la coquille, on provoque la texture blanche, caractéristique de l'absence de graphite, correspondant à une fonte dure, mais fragile, ou bien on est obligé de sortir le tuyau à peine solidifié, opération tou- jours très dangereuse, pour que le passage par la températu- re critique de graphiti'sation ait lieu hors de la co @
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quille.
La trempe superficielle n'a pas d'inconvénient et est parfois un avantage pour des objets épais, mais quand il s'agit d'objets de faible épaisseur, comme les tuyaux, elle doit être radicalement proscrite.
On peut, il est vrai, par un reouit long et cou- teux l'atténuer en partie, mais non pas y remédier totalement,
Pour les tuyaux fabriqués par le procédé centri- fuge, cette fragilité constitue, même après recuit, un inconvénient grave auquel on n'a pas encore pu parer de façon certaine.
Le procédé, objet de l'invention, permet.tout en employant le procédé connu des coquilles métalliques, d'évi- ter, quel que soit le temps pendant lequel le tuyau reste après solidification dans l'ensemble coquille-noyau, les phénomènes de trempe de la coulée en coquille ordinaire et du procédé centrifuge, ainsi que l'emploi de machines délicates et onéreuses nécessaires à ce dernier procédé, et évite également les manipulations diverses et les frais oc- casionnées dans le procédé ancien par la garnissage de trouas* de paille et de terres réfractaires.
La description qui va suivre , en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la manière dont l'invention est réalisée.
La figure 1 représente, en coupe vertioale, un système de coquilles et de noyaux, objet de l'invention,à l'intérieur d'un four électrique.
La figure 2 représente, à plus grande échelle, le détail de l'arrivée du courant électrique à la résistance du four.
La figure 3 est une vue, à plus grande échelle, de la partie supérieure du noyau.
La figure 4 est une coupe transversale de la fig. 3.
La figure 5 est une vue partiellement coupée d'une
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variante de réalisation du noyau.
La figure 6 représente, à plus grande échelle, la partie inférieure du noyau muni de son cône de centrage.
Dans le procédé objet de l'invention, la coquille a, en une ou plusieurs parties,les joints tonnant évents b, dans ce dernier cas, est constituée par un métal de composition spéciale,parti- culièrement apte à supporter un grand nombre de coulées dans criquer(acier doux à 12% de chrome,par exemple., simplement re- couvert d'un enduit particulier,apte à subir un début de vitri- fication et à ralentir les échanges de chaleur entre le tuyau et la coquille,cet enduit étant constitué,par exemple,par un badi- geon de noir de graphite,délayé dans une solution de silicate de soude.La coquille ja est posés sur un socle c approprié, qui en forme la partie inférieure en formant l'emboîtement,s'il y a lieu On place dans l'axe de cette coquille un noyau métallique d,plein ou creux,muni le cas échéant,
de dispositifs permettant le libre dégagement de gaz occlus dans la fonte;ces dispositifs peuvent consister en évents ou en rainures ± hélicoïdales (fig.5),ou rec- tilignes (fi g.3).On peut, par exemple,pour maintenir libre tout ou partie de ces rainures ou de ces évents,enrouler sur ce noyau rainuré une simple feuille de papier e(partie gauche de la fig.3 et fig. 6)sur laquelle on étend un badigeon.Après carbonisation, la feuille de papier e forme gaine d'échappement des gaz. On peut aussi couvrir la feuille de papier d'une couche de 1 ou 2 m/m,au plus, d'un enduit spécial f (fig.6) réfractaire et relativement poreux, formé, par exemple,d'un mélange d'argile réfractaire et de sable fin siliceux.
Grâce aux rainures longitudinales ou aux évente, les gaz pourront s'échapper;grâce aux rainures hélicoïdales, on pourra, de plus, extraire facilement le noyau,en le dévissant en quelque sorte.Dès que le mouvement d'extraction du-noyau commence, l'en- duit spécial f se pulvérise, pénètre en partie dans les rainures g, et la sortie du noyau devient de plus en plus facile jusqu'à la
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fin de l'opération. Dans certains cas,on peut rendre le noyau rétractile avec on système de coins et de cales approprié. On peut également le refroidir intérieurement,par un courant de fluide convenable ±' (fig. 5), pour en faciliter la contraction et 1* extraction.
Enfin, on peut, toujours, dans le but de faciliter l'extraction, constituer un noyau: par des couches cylindriques successives de plusieurs métaux, possédant des coefficients de dilatations dif- férentes, le métal qui se trouve à ltextérieur, c* est-à-dire en contact avec la fonte du tuyau, devant avoir le plus grand coeffi- cient de dilatation.
Les coquilles a et le noyau d,préparés comme il a été dit ci-dessus,sont introduits,sans séchage préalable,dans une encein- te chauffante,à température réglable et constituant un accumula- teur de chaleur,mais avec la condition primordiale qu'il commu- nique à la coquille une température uniforme sur toute sa lon- gueur.
Sous cette réserve,cette enceinte peut consister,par exem- ple : -soit dans un bain de métal ou de sels métalliques fondus, par exemple du plomb fondu; - soit dans un four à gaz, chauffage direct ou indirect,cons- titué par exemple sur le principe des fours à coke, c'est-à-dire comportant une chambre centrale de chauffage du moule en vase clos et une chambre périphérique où se trouvent les brûleurs;des récupérateurs de chaleur étant prévus; -soit,et c'est ce qui a donné les meilleurs résultats, en un four électrique spécial constitué, par exemple,comme il est indi- qué fig. l.
Ce four comporte une première chambre cylindrique h,d'un diamètre légèrement supérieur au di-amètre extérieur des coquilles
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a et dont la paroi i est en produits réfractaires; autour de cette chambre h est une deuxième enceinte 1, distante de la pre- mière i de quelques centimètres; entre les deux, on tasse du charbon de cornue k ,du graphite ou tout autre genre de charbon employé dans les fours électriques.
Les entrées et sorties de courant sont agencées d'une façon spéciale excluant tout échauffement, grâce à une di- minution graduelle de la section résistante. On remarque, en effet, qu'aux deux extrémités du four, la section de l'enoeinte contrant le charbon k est conique et va en s'évasant (fig. 1 et 2). Cette disposition permet au charbon de la partie supérieure de se tasser vers l'intérieur pour compenser les pertes pouvant résulter de combustions partielles, ou de la non étanchéité des parois. Ltensemble est enveloppé d'une gâîne calorifuge 1 et contenu dans une enveloppe cylindrique èe tôle m éventuellement frettée. Il repose dans une fosse ou en- ceinte bétonnée n, laissant une chambre d'air et de vent o, autour de la gaine m.
L'arrivée de courant se fait en ± à la partie supérieure (fig. 2).L'autre borne r traverse la gaine isolante 1 et vient en contact avec la couronne inférieure de contact 8¯ (fig. 1).
Ce four constitue une sorte de 'pit électrique en même temps qu'un accumulateur de chaleur. Il est fermé par un couvercle fretté réfractaire p.
La résistance à charbon k peut être remplacée d'ailleurs par une résistance métallique ou une résistance' granulaire quelconque (carborundum, etc...)
La paroi interne, réfractaire et chauffante i est aussi prohhe que possible de la coquille a et la réchauffe ainsi que le noyau intérieur d. jusqu'à la tempé- rature voulue, qui doit varier dans des limites très étroites selon la fonte employée.
Lors de la coulée, la -résistance k. est mise hors
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circuit et l'ensemble du four absorbe une partie de la cha- leur de solidification et de refroidissement de la fonte coulée. Bien que l'on opère avec une température de réchauf- fage des coquilles qu'on considérait jusqu'à présente comme prohibitive, à cause de la difficulté de calmer la fonte dans des coquilles aussi chaudes, les épaisseurs de la coquille et la composition de fonte employées assurent au cours de la coulée une fonte absolument calme et tranquille.
On détermine d'après la nature et l'épaisseur des coquilles et noyaux, d'après la nature et la température de la fonte liquide, la température, variant du rouge sombre au rouge cerise, à laquelle doit être initialement porté le four ou le bain ci-dessus avant la coulée pour que :
1)-11 n'y ait aucune trempe.
2) L'élévation de température après la coulée ne dépasse pas certaines limites compromettant la qualité du produit fini et la durée d'existence des coquilles et du four lui-même.
De toutes façons, les températures de réchauffage déterminées sont largement suffisantes pour assurer le séchage des enduits. Dès que la pièce coulée est solidifiée, la coquille, le noyau et le tuyau sont sortis du four et le noyau extrait comme il a été dit ci-dessus.
Les coquilles peuvent immédiatement resservir; tout au plus, faut-il un nouveau badigeonnage avec l'enduit spécial qui comporte un liant apte à sa vitrification et supporte le plus souvent plusieurs coulées, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un grattage.
Il va de soi que sans sortir du domaine de l'invention, on pourrait lui faire subir des modifications de détail.
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