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"PROCEDE ET APPAREIL POUR LA COULEE
DES LINGOTS" formée par
Edwin Chapin WASHBURN
Cette invention a trait à un lingot, et plus particulièrement à un procédé pour couler un lingot d'a- cier de façon qu'on obtienne un lingot plus parfait et possédant une proportion plus grande de matière utilisable.
Dans la coulée des lingots d'acier, il était jusqu'à ce jour de pratique courante de couler le métal dans une lingotière pyramidale. Les lingots se refroidis- sent dans les lingotières et en sont ensuite éjectés. A mesure que le métal du lingot se refroidit, les impuretés se précipitent et tendent à s'élever jusqu'au sommet. Comme
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le lingot possède une section transversale plus petite au voisinage de son sommet, le métal tend naturellement à se refroidir plus rapidement a cet endroit et plus par- ticulièrement aux coins du lingot, En raison de ce re- froidissement ou solidification du métal, il arrive souvent que les impuretés n'atteignent pas le s#nmet du lingot et qu'une certaine partie du lingot devient par conséquent inutilisable.
Si le lingot est maintenu plus longtemps 1"éta-t chaud dans sa partie supérieure, on obtient un lingot dont le Métal est plus pur près de sa partie'supé- rieure et l'extrémité qui doit en être découpée et rejetée est moins grande qu'antérieurement , L'invention a principalement pour objet des procédés et appareils présentant un ou plusieurs des buts et avantages suivants: La base du lingot se refroidit avant son sommet.
Un agent réfrigérat est appliqué à la base de la lingotière et du lingot, la chaleur étant conservée au sommet du lingot.
Pendant qu'on refroidit la base du lingot, on fait circuler la chaleur du dit lingot autour de sa, partie supérieure, en particulier aux coins, Un agent réfrigérant est appliqué à la partie inférieure de la lingotière et du lingot, et la chaleur de la partie supérieure du lingot est retenue et mise en circulation autour de la dite partie.
Ces divers buts et avantages de 10invention seront mis en évidence au cours de la description donnée ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels ; Fig.l montre en coupe verticale centrale une lin- gotiére et un appareil appliqué avec cette lingotière, Fig.2 est une coupe verticale centrale à 90 par rapport la f ig.1 .
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fig.3 est une coupe horizontale suivant 3-3 (fig. 2), en regardant dans le sens des flèches.
Fig.4 est une coupe de l'appareil et de la lin- gotière et montre une autre forme de réalisation de l'in- vention.
Fig.5 est une coupe verticale suivant 5-5 (fig.4), . en regardant dans le sens des flèches.
Fig. 6 est une vue, partie en coupe verticale et partie en élévation, d'une autre forme d'appareilo Fig,7 montre une variante, partie en élévation et partie en coupe verticale .
Dans ces figures, et en particulier dans les fig.l, 2 et 3, 10 représente une lingotière possédant la forme pyramidale usuelle et munie d'un socle distinct 11 sur lequel elle repose. Le socle 11 est supporté dans cet exemple par une série de poutrelles transversales 12 s'étendant entre les côtés ou murs 13a d'une fosse 13 supposée dans ce cas en maçonnerie.
Une enveloppe 14 possédant un contour analogue à la lingotière 10 et une forme pyramidale dont l'inclinaison est sensiblement la même que celle de la lingotière est munie à sa base de rebords 14a agencés pour reposer sur les murs 13a L'enveloppe 14 est percée latéralement d'ouvertures ou fentes 14b prèsde son extrémité inférieure et, comme représenté, cette enveloppe est ouverte au sommet et se termine à une distance assez grande au-dessous de l'extré- mité supérieure de la lingotière 10.
Une autre enveloppe ou chapeau 15 dont lecontour est analogueà celuide la lingotière 10, c'est--dire sensiblement carré dans le présent exemple, est prévu à l'extrémité supérieure de la lingotière, la paroi supérieure de cette enveloppe présen- tant intérieurement des saillies 15a disposées en un point
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compris entre les angles de l'enveloppe et s'étendant vers le bas pour reposer sur le sommet de la lingotière 10, leur épaisseur ou largeur étant sensiblement égale à celle de la paroi de la lingotière 10 Le chapeau 15 est en outre muni à son extrémité inférieure de saillies internes
15b disposées ehtre ses angles et s'étendant vers l'intérieur de façon à entrer sensiblement en contact avec les côtés de la lingotière 10.
L'enveloppe 15 est munie d'une poignée
15c à l'aide de laquelle elle peut être manipulée et mise en position .
Dans le fonctionnement de l'appareil des fig.
1 à 3, on coule le métal dans la lingotière 10 de la manière usuelle, la lingotière ayant préalablement été dis- posée dans l'enveloppe 14 . Après avoir coulé le métal dans la lingotière, on place le chapeau 15 sur son extrémité supérieure. De l'air refoulé à travers la fosse 13 s'é- lève entre les pièces 12 et pénètre dans l'extrémité inférieure de l'enveloppe 14. Cet air, qui est froid, passe autour de la partie inférieure de la lingotière 10 et tend à la refroidir. De l'air sera aussi aspiré à l'inté- rieur de l'ouverture ou des fentes 14b par le courant d'air qui s'élève entre la lingotière et l'enveloppe 14, et cet air ,conjointement avec l'air refoulé à travers l'enve- loppe, s'échappera à la partie supérieure de l'enveloppe 14 . Cet air qui circule autour de la partie inférieure de la lingotière refroidira cette partie.
A la partie supérieure du lingot, la chaleur sera emprisonnée et con- servée par le chapeau 15. Cette chaleur passera à l'exté- rieur de la partie supérieure de'la lingotière , passera entre les saillies 15a et autour des coins de la lingotière et s'échappera à la partie inférieure du chapeau 15, entre les saillies 15* . Par conséquent, les saillies 15a et 15b
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agissent de façon à faire circuler la chaleur autour des coins de la lingotière et empêchent le refroidissement rapide de ces coins. La chaleur est conservée autour de la partie supérieure entière de la lingotière, et le re- froidissement de cette partie de la lingotière est consi- dérablement retardé.
La chaleur du lingot sera absorbée par les saillies 15b et, comme les dimensions de ces saillies sont assez grandes, cette chaleur sera conservée par la partie voisine de la lingotière et du lingot. Les impure- tésqui s'élèvent dans la lingotière auront par conséquent la possibilité d'atteindre un point très élevé de cette lingotière, et la partie supérieure de cette dernière ne se refroidira pas plus rapidement que sa base comme cela avait lieu dans les procédés appliqués jusqu'à ce jour.
Les impuretés sont ainsi mieux placées et l'on obtient un effet réfrigérant et une disposition bien meilleurs du métal. Le lingot obtenu est perfectionné et l'extrémité qui doit en être découpée et rejetée est moins haute ou moins longue que jusqu'à ce jour .
Les fig. 4 et 5 représentent un autre appareil pouvant être appliqué pour réaliser le procédé suivant l'invention. Dans ces figures, 10 désigne des lingotières montées sur des socles 11 qui sont, dans cet exemple, représentés sur la plate-forme d'un chariot 16 dont les roues 17 roulent sur une voie 18.
La voie 18 passe à travers un tunnel 19 qui présente à sa partie supérieure une chambre 19a constituée par des saillies internes 19b munies d'extrémités 190 .Un conduit 19d prévu latéralement à la chambre 19a est relié à cette chambre par des conduits espacés 19e Avec la disposition des fig.4 et 5, on coule le lingot comme d'ordinaire et l'on fait alors rouler le chariot 16 dans le tunnel 19 jusqu'à la position repré- sentée dans laquelle on permet à ce chariot et aux lingo-
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tièresqu'il supported'y séjourner pendant une certaine période de temps. La section transversale du tunnel 19 est plus grande à la partie inférieure de la lingotière, de sorte que cette partie peut se refroidir aisément.
Par contre, la chaleur de la partie supérieure de la lingotière sera retenue dans la chambre 19a et par suite conservée, ce qui retardera le refroidissement de cette partie de la lingotière et du lingot. Dans la partie inférieure du tunnel 19, l'air sera aussi chauffépar lerayonnement des lingots et des lingotières, et une partie de cet air s'élèvera dans la chambre 19a Une température élevée sera ainsi maintenue dans la chambre 19a ,et si on le désire, de l'air pourra être retiré de cette chambre par le con- duit 19d Cet air possédera une température élevée et pourra être appliqué pour chauffer tout espace ou appareil désiré, par exemple un four 'ou des chaudières.
Dans la fig.7, la lingotière 10 et son socle 11 . sont aussi disposés sur un chariot 16 et la lingotière est disposée dans une enveloppe 20 de contour analogue. Les parois de l'enveloppe 20 sont percées de fentes 20a près de son extrémité inférieure et d'autres fentes 20b en un point voisin de l'extrémité supérieure . Au-dessus des fentes 30 , les parois de l'enveloppe sont plus épaisses comme représenté en 20c pour constituer une chambre con- tractée à l'extrémité supérieure de l'enveloppe.
Un cou- vercle 21 est agencé pour reposer sur la partie supérieure de l'enveloppe 20, ce couverale étant muni d'un rebord inféreiur ainsi que d'une poignée de manoeuvre 21a
Pour réaliser le procédé avec l'appareil de fig.?, on coule le métal dans la lingotière pendant que celle-ci est disposée dans l'enveloppe 20 et l'on place alors le couvercle 21 sur la lignotière l'air est aspire dans l'en
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veloppe 20 pa,r les ouvertures inférieures 20a et s'échappe
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35l 6 par les cuvextures supérieures Ob . De l'air froid circu- lera par suite dans la partie inférieure de la lingotière qui sera refroidie relativement rapidement.
La chaleur de la partie supérieure de la lingotière 12 sera conservée en raison du fait qu'elle est entourée par les parois épaisses.âQC et sera retenue dans la chambre rétrécie cons- tituée entre les dites parois, de sorte qu'elle sera, contrainte de rayonner vers le bas, comme représenté. Le refroidissement de la partie supérieure de la lingotière sera ainsi considérablement retardé, et sa partie infé- r i eure sera par suite refroidie la première.
Dans la fig.6, on a représenté un autre appare.Ll permettant de réaliser le présent procédé. La lingotière représentée dans cette figure est 00oaée ie sections séparables gg et 23 . Chacune de ces sections va en se rétrécissant vers . son extrémité, , et les deux sections sont reliées par leurs grandes bases dont la forme et les dimensions sont les mémes, Dans la pratique, des moyens .:::i:::T"####################- relier et fixer les sections 22 et 23 entre elles.
Ces lin- gotières sont entourées pa,r une enveloppe ,24 munie d'une paroi inférieure 24a destinée recevoir et contenir l'ex- trémité inférieure de la section inférieure L'enveloppe M reçoit un contour analogue à celui des sections de lin- gotière et &2 et est munie vers le milieu hauteur fentes espacées verticalement qui traversent les Parois de l'enveloppe en des points compris entre ses an- 6l.a. L- enveloppe ..ei... gles. L'enveloppe &! s'élève aU-dessus de la partie supé- rieure da la section de lingotière 2 et l'on pxévoit un couvercle 5 agericé pour reposer sur l'extrémité supérieure de la dite enveloppe, Ce couvercle étant muni d'un rebord inférieur entourant dite extrémité . Cou- vercle .5 est ,muni d'une poignée 25a permettant le manoeuvrer. "¯" Permettant
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L'appareil de fig.6 est appliqué de la façon suivante.
On coule le métal dans la lingotière composée des sections 22 et 23 pendant que la lingotière se trouve dans l'enveloppe 24, et l'on pose alors le couvercle 25
L'air environnant circule à travers l'enveloppe 24 et à travers les ouvertures 24b et la partie inférieure de la lingotière se refroidit. Le refroidissement de la partie inférieure de la lingotière sera très uniforme jusqu'en un point situé sensiblement en son milieu. Par contre, à la partie supérieure de la lingotière, la chaleur sera retenue et conservée dans l'enveloppe 24 et le refroidissement de cette partie de la lingotière et du lingot sera considérablement retardé.
Le fait que la lin- gotière va en se rétrécissant vers ses deux extrémités produit un lingot très efficace , étant donné que les divers éléments du métal tendent à s'élever dans la masse de métal fondu immédiatement après la coulée et ne sont pas retardés par les parois convergentes à la partie infé- rieure du lingot, de sorte qu'on obtient un lingot dont le métal est très pur En outre, la majeure partie du métal se trouve dans la partie médiande la lingotière, et comme cette partie est maintenue fluide, les impuretés ont la possibilité de se séparer et de s'élever. Il s'ensuit que le métal sera moins refroidi près des parois et que le lingot refroidi sera moins sujet à présenter des fissu- res transversales.
On a souvent trouvé, en examinant les lingots, que ceux-ci présentent des fissures transversales au milieu de leur hauteur. Ces fissures sont souvent dues au refroidissement auquel le métal est soumisprès de la Paroi de la lingotière et à un effet de cristallisation s'étendant vers l'intérieur à partir de la partie refroidie voisine de la paroi. En prévoyant la section supplémentaire de
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métal au centre de la lingotière, comme représenté dans la fig.6, la tendance au refroidissement est moindre et les fissures sont moins sujettes à s'étendre d'une dis- tance appréciable vers l'intérieur du lingot.
Tant que la lingotière appliquée pour la coulée a peu servi, sa surfaceinterne est trèslisse, maisdès qu'elle a servi un petit nombre de fois, sa surface de vient rayée et piquée par suite de l'extraction du lingot et de la manutention de la lingotière. Ces rayures et pi- qûres de la surface de la lingotière tendent à soumettre le métal à une action de cristallisation s'étendant de la surface vers l'intérieur. Cette rugosité de la surface de la lingotière tend par conséquent à produire des fissures dans le lingot. La présente invention comprend par conséquent le: fait de lisser la surface des lingotières par tout dispositif convenable avant de couler le métal dans ces lingotières.
Il ressort de la description qui précède qu'on obtient un procédé et un appareil simples et perfectionnés pour couler un lingot et obtenir un produit perfectionné.
L'appareil employé est très simple, son application n'en- traîne guère de difficultés ni de dépenses, et la coulée des lingots peut être effectuée à peu près aussi rapide- ment que jusqu'à ce jour. Les présents perfectionnements permettent d'obtenir des lingots beaucoup plus avantageux et efficaces.
Bien entendu, l'invention est susceptible de recevoir d'autres formes de réalisation et de nombreuses modifications en ce qui concerne les détails, la disposi- tion et la proportion des pièces sans s'écarter de l'es- prit de l'invention .