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La présente invention due à Messieurs Jean Daubersy et Albert Schlemmer concerne la technique de la coulée des métaux.
Il est à l'heure actuelle bien connu :
1) de couler de manière discontinue des corps creux de section circulaire dans des moules animés d'une rotation rapide; c'est ce qu'on appelle la coulée centrifuge, utili- sée en sidérurgie pour la coulée de tuyaux en fonte et en acier, spécialement pour les aciers difficiles à couler (acier inoxydable etc.);
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2) de couldes de façon continue les métaux non fer- reux dans des moules refroidis, fixes ou animes de mouve- ments rectilignes appropries. Divers procédés de coulée continue répondant à cette définition, commencent à être appliqués pour la coulée de l'acier.
Ces procédés présentent un très grand intérêt industriel mais voient leur développement freiné par la difficulté qu'il y a d'extraire suffisamment vite la grande quantité de chaleur correspondant à la solidifica- tion et par le fait de la température élevée de l'acier -en fusion. Il en résulte une très grande difficulté d'ex- traire du moule un acier suffisamment figé ne présentant pas de criques ou autres défauts superficiels et ne don- nant pas lieu à des incidents graves de percée au cours de l'extraction.
D'autres sources d'ennuis résultent de la difficulté d'éviter les entraînements d'inclusions déjà formées et de l'impossibilité d'extraire celles qui résultent du refroidissement et de la solidification de l'acier.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et d'indiquer un procédé de coulée continue dans lequel on utilise la force centrifuge pour faciliter l'épuration du métal en fusion et pour aider à refouler vers l'extérieur le métal solidifié.
Du fait de la centrifugation, la section coulée est, de préférence, mais pas obligatoirement, une couronne circulaire. Cependant, le but industriel du procédé n'est pas limité à la fabrication de tuyauteries.
Un autre but, plus important encore, est d'obtenir
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au départ de ces couronnes des demi-produits pour l'alimen- tation des laminoir, à chaud, à tûles et spécialement des laminoirs continus.
Les demi-produits sont obtenus à partir des couron- nes circulaires centrifugées en refendant celles-ci longitudinalement selon une ou plusieurs génératrices et en déceintrant les éléments obtenus par l'intermédiaire de mécanismes adéquats.
On peut également avoir recours à un refendage en spirale. Il est aussi possible d'obtenir au départ du moule deux ou plusieurs plaques séparées, ceci en plaçant des cloisons entre moule intérieur et extérieur.
Le procédé peut être utilisé pour obtenir au départ du moule des couronnes polygonales ou quelconques. Cepen- dant, pour la simplicité de l'exposé, il ne sera parlé que de couronnes circulaires, étant entendu que l'invention revendique également tous les aucres profils.
En vue de la réalisation des buts ci-dessus indi- qués, le procédé, objet de l'invention, est caractérisé essentiellement en ce qu'on utilise deux moules circulaires refroidis, l'un extérieur, l'autre intérieur, tous les deux animés d'un même mouvement de rotation et qu'on uti- lise la force centrifuge pour faciliter le passage de l'acier dans l'espace compris entre les deux moules.
Dans la réalisation pratique de l'invention, l'acier liquide est versé dans une cnambre d'alimentation communi- quant avec l'espace annulaire compris entre les moules.
Les moules, la chambre d'alimentation et l'acier tant liquide que solide contenu dans cet ensemble sont animés
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d'un mouvement de rotation rapide, en vue d'assurer l'épu- ration de l'acier par centrifugation et de réaliser une pression capable d'assurer au moins partiellement le filage de l'acier entre les deux moules.
Si le tuyau figé, à sa sortie de la lingotière, est, comme dans toute coulée continue, saisi par un dispositif mécanique approprié qui lui donne un avance- ment à vitesse déterminée, la force centrifuge est utilisée pour pousser l'acier à travers le moule.
L'extrusion se fait donc au moins partiellement . par filage sous l'action de cette force centrifuge.
Cette pression de filage est à la fois dépendante du niveau atteint par l'acier en fusion dans la chambre d'alimentation et de la vitesse à laquelle on fait tourner cette même chambre autour de son axe.
Les dessins ci-joints montrent des exemples de réalisation du procédé suivant l'invention.
La fig. 1 montre en coupe schématique un dispositif pour la réalisation du procédé.
La fig. 2 est une vue correspondante à plus grande échelle montrant la chambre d'alimentation.
La fig. 3 montre en coupe une manière de réaliser mécaniquement le montage de la chambre selon l'invention.
La fig. est une coupe par l'axe X-X' de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en élévation de côté avec coupe partielle d'une poche d'alimentation en métal fondu, du dispositif montré fig. 1, 2, 3 et 4.
La fig. 6 est une vue analogue du dispositif montré fig. 5 dans la position d'alimentation.
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La fig. 7 montre schématiquement en coupe dispo- sitif pour assurer la sortie régulière de la matière coulée.
La fig. 8 est une coupe faite par le plan VI-VI de la fig.7.
La fig. 9 est une coupe suivant le plan VII-VII de la fig. 7.
La fige '10 est une vue schématique d'un dispositif pouvant s'ouvrir pour dégager un tuyau formé et coupé.
Comme le montrent ces figures, le dispositif comporte .un moule extérieur (1) et un moule intérieur (2) qui sont animés par un moyen quelconque, d'un mouvement de rotation autour d'un axe (A).
L'acier est coulé par une goulotte (3) et atteint dans une chambre d'alimentation et de décantation (4) une hauteur (h). Sous l'action de la force centrifuge, l'acier se purifie et cette même force centrifuge presse fortement le métal à travers l'intervalle laissé entre le moule extérieur (1) et le moule intérieur (2). Cette pression est réglable puisqu'elle est fonction de deux éléments que l'on peut modifier, c'est-à-dire la hauteur (h) de métal dans la chambre (4) et la vitesse de rotation des moules.
Cette chambre (4) peut être revêtue en tout ou partie de matériaux réfractaires, fig. 3 (5 et 6), afin de régler la vitesse de refroidissement de l'acier selon les besoins.
Les moules extérieur et intérieur 1 et 2 sont énergiquement refroidis par circulation d'eau ou par tout
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autre moyen. L'acier se solidifie etson extrusion se fait dans le sens de la flèche (B), l'effort nécessaire à ce travail étant au moins en partie fourni par la force exercée par la colonne (h) de métal soumise à l'action de la force centrifuge. Un dispositif de soufflage (non représenté) permet l'évacuation rapide des gaz formés à l'intérieur du tuyau par le refroidissement. Ce disposi- tif est prévu aussi bien pour souffler de l'air que pour introduire tout gaz neutre ou ayant une action bien déterminée et désirée sur le métal.
L'acier solidifié tourne avec le moule et est main- tenu selon son axe par des moyens mécaniques appropriés, non repris aux fig. 1 et 2, permettant à la fois le mouve- ment de rotation et celui de translation dans le sens de la flèche B. Tous moyens sont, d'autre part, utilisés (non représentés aux fig. 1 et 2) pour amortir rapidement les oscillations qui pourraient être engendrées par un balourd accidentel, et pour permettre de sectionner le tuyau en marche à toute longueur souhaitée et d'évacuer, en la freinant, la partie sectionnée.
Le dispositif de centrifugation continue, selon l'invention, répond donc aux données suivantes :
1. L'épuration de l'acier par centrifugation dans la chambre (4).
2. Le réglage de la pression de "filage", c'est-à- dire de la pression qui tend à expulser l'acier du moule, cette pression dépend non seulement des caractéristiques du mouvement centrifuge, mais également de la surpression résultant de la hauteur (h) de la colonne liquide existant
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dans la chambre d'alimentation (4).
3. Le réglage de l'intensité des refroidissements internes et externes.
4. Le maintien à l'abri de l'air des faces internes et externes de la couronne non solidifiée.
5. Un refroidissement très facile et très rapide de la surface interne de l'acier solidifié sortant du moule.
L'eau vient en effet s'appliquer fortement par suite de la force centrifuge contre la face interne du tuyau, éliminant tout effet de caléfaction nuisible au bon refroidissement.
6. La possibilité d'utilisation d'un dispositif de soufflage pour air ou gaz appropriés.
En ce qui concerne le processus de solidification représenté à la figure 2, il y a lieu de faire les remar- ques suivantes :
Les cristaux d'acier en cours de refroidissement ont une densité supérieure à celle de l'acier liquide et par suite de la force centrifuge tendent donc à s'accumuler sur la facé externe du tuyau. Dans.la coulée centrifuge non continue habituelle, ceci est le point de départ des défaits- graves dans l'acier, lorsque la cro@@@ solidifiée et oxydée à la surface interne du tuyau pénètre dans le liquide non encore solidifié.
Avec le dispositif suivant l'invention, la partie interne du moule évite l'oxydation, mais la force centri- fuge tend toujours à précipiter en tout ou en parti@ vers la paroi extérieure) les cristaux de fer solid mar
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refroidissement au contact de la paroi intérieure. Cepen- dant, cet effet qui n'a plus aucun caractère nocif du fait de l'absence d'oxydation superficielle, peut encore être modéré en ne faisant pas usage de vitesses de rota- tion aussi élevées que dans les coulées centrifuges non continues. La pression de filage peut toujours être obte- nue par l'augmentation de la hauteur (h), laquelle à un effet considérable.
Comme le représente la fig. 2, on aura donc géné- ralement une épaisseur solidifiée plus considérable sur la paroi extérieure que sur la paroi intérieure, il en résulte que le danger de percée, principalement dû à une pression excessive du liquide s'exerçant à l'intérieur du moule, sur une section imparfaitement solidifiée, n'existe que vers l'intérieur du tuyau, ce qui limite considérablement les dangers et les dégats causés par cet accident éventuel.
L'acier s'échappe vers l'intérieur du conduit entre les moules sous l'action de (h), se colle aux parois sous l'effet de la force centrifuge et se solidifie sous l'action du liquide de refroidissement, causant une sur épaisseur à cet endroit.
L'écoulement cesse de lui-même très rapidement et automatiquement par suite de la diminution de la hauteur (h) dans la chambre d'alimentation.
Il y a lieu de noter également qu'on peut, par un profil approprié, par exemple la profil (fig. 2) de la forme extérieure de la chambre d'alimentation 4, forcer les cristaux d'acier qui se formeraient dans cette chambre
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à cheminer le long de la paroi sous l'action de la force centrifuge pour venir se concentrer à la paroi externe du moule.
L'évacuation des inclusions, scories, crasses, concentrées par la centrifugation à la surface du bain dans la chambre 4, peut être prévue par des moyens mécani- ques appropriés (raclettes etc..) ou simplement par trop plein.
Il est prévu, en cas de besoin, de percer de petits trous dans la paroi des moules aux endroits appropriés et d'injecter par ces trous de l'huile ou toute autre matière capable de lubrifier ou d'améliorer le travail. L'alimen- tation en huile du moule intérieur ne présente pas de difficultés, cette alimentation pouvant se faire sous pres- sion à travers l'axe. Il n'en est pas de même pour le moule extérieur pour lequel il semble, à première vue, difficile d'assurer un joint entre une conduite extérieure fixe et le moule en rotation. Cette difficulté peut être résolue par exemple par le dispositif suivant : une ou plusieurs pompes sont placées sur le moule lui-même et participent donc au mouvement de rotation de l'ensemble.
Les pompes sont actionnées par courant électrique ou même mécaniquement par le mouvement de rotation de l'en- semble à l'intervention d'un engrenage prenant appui sur une couronne dentée fixe.
L'huile venant d'une conduite fixe s'écoule dans une couronne circulaire fixée au moule, dans laquelle elle est maintenue par la force centrifuge et qui sert de réser- voir d'alimentation aux pompes.
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Pour assurer une alimentation en acier liquide de la chambre 4, il est fait usage de préférence d'une poche telle que représentée aux fig. 5 et 6.
Dans ces figures, une poche 7 garnie de réfractaire et équipée pour maintenir l'acier à bonne température sert de volant. Elle est éventuellement chauffée. Sa caractéristique est d'être à différence de niveau 8 constante entre le trou de coulée et le niveau de l'acier.
Cette constance dans le niveau est réalisée en pivotant la cuve sur deux tourillons 9 situés dans l'axe du trou de coulée 10 et par un flotteur 11 qui actionne un dis- tributeur 12 lequel commande un cylindre hydraulique 13.
L'acier est amené à cette poche par les moyens habituels 14 et le décrassage est permis en faisant débor- der la cuve vers l'arrière dans un wagonnet 15 prévu à cet effet.
L'acier en fusion sortant de l'orifice 10 tombe sur une goulotte 3 (fig. 1 et 7) appropriée qui l'introduit dans la chambre d'alimentation 4. Cette chambre correspond à la description précédemment donnée aux figures 1, 2 et 3.
Les parois des moules sont fabriquées au moyen de métaux ou,alliage bon conducteur de la chaleur et sont fortement refroidies par arrosage ou circulation de liquide de refroidissement. Au contraire, les parois qui engendrent la chambre d'alime ation sont de préférence garnies de matériaux réfractaires et mauvais conducteurs de la chaleur 5 et 6, fig. 3, car en effet, selon l'inven- tion, l'acier doit rester liquide dans cette chambre afin
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de s'épurer par suite de la force centrifuge avant d'être filé et refroidi rapidement dans l'espace compris entre les flancs des moules 1 et 2. Le niveau atteint par l'acier liquide dans la chambre d'alimentation % est réglé par un palpeur à air soufflé ou tout autre dispositif de contrôle de niveau 16.
Ce dispositif peut agir sur la vitesse de coulée ou sur le mécanisme qui fait suite et extrait le métal, réalisant une plus ou moins grande vitesse d'ex- traction afin de maintenir la hauteur (h) constante dans la chambre d'alimentation.
Pour assurer la sortie 'régulière de la matière coulée, plusieurs dispositifs peuvent être utilisés. L'un d'eux (fig. 7 et 8) consiste en deux colliers à serrage hydraulique 17 et 18 repris dans des bâtis tournants 19 et 20.
Ces colliers 17 et 18 sont animés en outre d'un mouvement de va-et-vient suivant l'axe d'extraction. Ces mouvements sont synchronisés de manière à ce que toujours au moins un des colliers se trouv en prise dans le sens de l'extrusion (flèche B). Les colliers règlent donc l'extraction en se relayant l'un l'autre. Le mouvement résultant peut être continu, présenter des discontinuités ou des variations de vitesse.
D'autre part, les colliers hydrauliques assurant le serrage, sont reliés entre eux par des conduits où le liquide se trouve freiné, de telle manière qu'un désaxage accidentel pouvant provenir d'un balourd dans le tuyau soit immédiatement contrebalancé par des forces capables de réduire cet accident (principe des amortisseurs hydrau- liques). Ces colliers et bâtis sont représentés en coupe
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schématique à la fig. 8.
L'extraction régulière étant ainsi assurée, des supports sont nécessaires pour soutenir, avant le tron- çonnage, la. longueur de tuyau désirée. Ces supports peu- vent être constitués par des rouleaux 21 supportés eux- mêmes par des cylindres hydrauliques 22 (fig. 7 et 9).
Les rouleaux 21 pouvant osciller et pivoter autour de leur axe s'alignent automatiquement selon la vitesse de rotation et de déplacement du tuyau coulé.
Un dispositif montré en 23 (figure 7) représente un équipement qui peut s'accrocher sur le tuyau à la manière des dispositifs 17 et 18 (figure 7). Une fois accroché, ce dispositif est entrainé par le tuyau lui- même. Il porte un organe 24 capable de sectionner le tuyau soit mécaniquement, soit par chalumeau coupeur. Une fois le tuyau sectionné, ce dispositif est décalé et ramené en arrière afin d'être prêt à assurer une nouvelle coupe.
Son fonctionnement peut se prévoir, soit automati- quement par l'usage de butées adéquates, soit manuellement.
Une fois sectionné, le tuyau est reçu par des rou- leaux supports (fig. 10) identiques aux rouleaux supports décrits précédemment figure 7 (21)(22), mais ils sont montés de manière à pouvoir s'ouvrir et dégager le tuyau comme le fait ressortir la fig. 10, grâce à un bras oscil- lant 25 agissant sous l'action d'un piston 26 ou de tout autre moyen approprié.
Ces dispositifs sont en nombre suffisant pour supporter l'ébauche et assurent son évacuation sur une rampe fixe 27 une fois le sectionnement terminé.
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La réalisation schématique de la mécanique de l'en- semble des moules rotatifs est reprise aux figures 3 et 4.
Elle a pour but de montrer une possibilité de réalisation mécanique du procédé décrit avec moyens de refroidissement par des canalisations 28 et des ailettes 29 largement arrosées.
Le moule extérieur 1 (fig. 3) est soutenu par une bande de roulements (30) sur des galets (31) et un système de butée par galets horizontaux (32) reprend les efforts latéraux.
Le moule intérieur 2 (fig. 3) est soutenu d'une part par l'anneau d'acier en cours d'élaboration qui s'appuie lui-même sur le moule extérieur 1 et, d'autre part, par un palier à butée (33) extérieur au dispositif. Le man- chon (3-) reliant ce palier au moule intérieur proprement dit est creux de manière à permettre le passage du liquide de refroidissement par le dispositif d'alimentation rota- tif (35) et les tuyauteries (28).
D'autres tuyauteries pour le soufflage d'air ou de gaz ainsi que pour l'amenée d'huile de lubrification sont également prévues dans ce manchon (34); elles ne sont pas représentées.
Une autre possibilité consiste à relier le moule intérieur au moule extérieur par une série de bras (non représentés) traversant donc la chambre d'alimentation, là où l'acier est encore liquide; ces bras sont protégés par des réfractaires et amènent le liquide de refroidissement au moule intérieur.
Le refroidissement est prévu par circulation ou par
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arrosage ou les deux combinés. Lo système par circulation est plus difficile à réaliser mais permet la récupération des calories enlevées par le liquide de refroidissement.
Pour permettre le laminage de slabs, le tuyau, comme déjà dit, est ouvert selon une ou plusieurs de ses génératrices soit avant, soit après réchauffage.
Le travail de déceintrage ne requiert pas de machine bien particulière puisqu'il est l'inverse des machines à fermer les tubes. Par exemple, un socle profilé de manière adéquate et garni de rouleaux, dans lequel on fait passer le tube, après l'avoir fendu en.longueur pour assurer le travail.
Il est à noter que ces procédés et appareillages conçus spécialement pour l'acier conviennent cependant, suivant l'invention, pour d'autres métaux.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour la coulée des métaux par voie cen- trifuge et continue caractérisé en ce qu'on utilise deux moules circulaires refroidis, l'un extérieur, l'autre intérieur, tous les deux animés d'un même mouvement de rotation et qu'on utilise la force centrifuge pour facili- ter le passage de l'acier dans l'espace compris entre les deux moules.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention, due to Messrs. Jean Daubersy and Albert Schlemmer, relates to the technique of metal casting.
It is currently well known:
1) to cast hollow bodies of circular section discontinuously in molds which rotate rapidly; this is called centrifugal casting, used in the steel industry for the casting of cast iron and steel pipes, especially for steels difficult to cast (stainless steel etc.);
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2) continuously couldes non-ferrous metals in molds which are cooled, stationary or animated by suitable rectilinear movements. Various continuous casting processes meeting this definition are beginning to be applied for the casting of steel.
These processes are of great industrial interest but see their development slowed down by the difficulty of extracting the large quantity of heat corresponding to solidification quickly enough and by the fact of the high temperature of the steel - in fusion. This results in a very great difficulty in extracting from the mold a sufficiently fixed steel which does not exhibit cracks or other surface defects and does not give rise to serious breakthrough incidents during extraction.
Other sources of trouble result from the difficulty of avoiding the entrainment of inclusions already formed and from the impossibility of extracting those which result from the cooling and solidification of the steel.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to indicate a continuous casting process in which centrifugal force is used to facilitate the purification of the molten metal and to help push the solidified metal outwards.
Due to centrifugation, the cast section is preferably, but not necessarily, a circular crown. However, the industrial aim of the process is not limited to the manufacture of pipes.
Another goal, more important still, is to obtain
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from these crowns, semi-finished products for supplying hot rolling mills, sheet rollers and especially continuous rolling mills.
Semi-finished products are obtained from centrifuged circular crowns by slitting them longitudinally along one or more generatrices and by de-centering the elements obtained by means of suitable mechanisms.
Spiral slitting can also be used. It is also possible to obtain two or more separate plates from the mold, by placing partitions between the interior and exterior molds.
The process can be used to obtain polygonal or arbitrary crowns from the mold. However, for the sake of simplicity of the description, only circular crowns will be spoken of, it being understood that the invention also claims all the other profiles.
With a view to achieving the above-indicated objects, the method, object of the invention, is characterized essentially in that two cooled circular molds are used, one exterior, the other interior, both. animated by the same rotational movement and that centrifugal force is used to facilitate the passage of the steel through the space between the two molds.
In the practical embodiment of the invention, the liquid steel is poured into a feed tube communicating with the annular space between the molds.
The molds, feed chamber and both liquid and solid steel contained in this set are animated
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of a rapid rotational movement, in order to ensure the purification of the steel by centrifugation and to produce a pressure capable of at least partially ensuring the extrusion of the steel between the two molds.
If the frozen pipe, on leaving the mold, is, as in any continuous casting, gripped by an appropriate mechanical device which gives it an advance at a determined speed, centrifugal force is used to push the steel through the mold. mold.
Extrusion therefore takes place at least partially. by spinning under the action of this centrifugal force.
This spinning pressure is both dependent on the level reached by the molten steel in the feed chamber and on the speed at which this same chamber is rotated around its axis.
The accompanying drawings show exemplary embodiments of the process according to the invention.
Fig. 1 shows in schematic section a device for carrying out the process.
Fig. 2 is a corresponding view on a larger scale showing the feed chamber.
Fig. 3 shows in section a way of mechanically mounting the chamber according to the invention.
Fig. is a section through the axis X-X 'of FIG. 3.
Fig. 5 is a side elevational view, partially in section, of a molten metal feed ladle of the device shown in FIG. 1, 2, 3 and 4.
Fig. 6 is a similar view of the device shown in FIG. 5 in the feed position.
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Fig. 7 shows schematically in section a device for ensuring the regular exit of the cast material.
Fig. 8 is a section taken by the plane VI-VI of fig.7.
Fig. 9 is a section taken along the plane VII-VII of FIG. 7.
Fig '10 is a schematic view of a device openable to disengage a formed and cut pipe.
As shown in these figures, the device comprises. An outer mold (1) and an inner mold (2) which are driven by any means whatsoever, with a rotational movement about an axis (A).
The steel is poured through a chute (3) and reaches a height (h) in a feed and settling chamber (4). Under the action of centrifugal force, the steel is purified and this same centrifugal force strongly presses the metal through the gap left between the outer mold (1) and the inner mold (2). This pressure is adjustable since it is a function of two elements that can be modified, that is to say the height (h) of metal in the chamber (4) and the rotational speed of the molds.
This chamber (4) can be completely or partially covered with refractory materials, fig. 3 (5 and 6), in order to adjust the rate of cooling of the steel as required.
The exterior and interior molds 1 and 2 are energetically cooled by circulating water or by any
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other way. The steel solidifies and its extrusion takes place in the direction of arrow (B), the force necessary for this work being at least in part provided by the force exerted by the column (h) of metal subjected to the action of the centrifugal force. A blowing device (not shown) allows the rapid evacuation of the gases formed inside the pipe by the cooling. This device is provided both for blowing air and for introducing any gas that is neutral or has a well-defined and desired action on the metal.
The solidified steel rotates with the mold and is held along its axis by suitable mechanical means, not shown in FIGS. 1 and 2, allowing both the rotational and translational movement in the direction of arrow B. All means are, on the other hand, used (not shown in Figs. 1 and 2) to rapidly dampen the oscillations which could be generated by an accidental unbalance, and to allow the cutting of the running pipe to any desired length and to evacuate, by braking it, the cut part.
The continuous centrifugation device according to the invention therefore responds to the following data:
1. The purification of the steel by centrifugation in the chamber (4).
2. The adjustment of the "spinning" pressure, that is to say the pressure which tends to expel the steel from the mold, this pressure depends not only on the characteristics of the centrifugal movement, but also on the overpressure resulting from the height (h) of the existing liquid column
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in the feed chamber (4).
3. Adjustment of the intensity of internal and external cooling.
4. Keeping the internal and external faces of the non-solidified crown away from air.
5. Very easy and very fast cooling of the internal surface of the solidified steel coming out of the mold.
The water is in fact applied strongly as a result of the centrifugal force against the internal face of the pipe, eliminating any heating effect harmful to good cooling.
6. The possibility of using a blowing device for suitable air or gas.
Regarding the solidification process shown in figure 2, the following remarks should be made:
The steel crystals during cooling have a density greater than that of liquid steel and as a result of the centrifugal force therefore tend to accumulate on the external face of the pipe. In the usual non-continuous centrifugal casting, this is the starting point for serious failures in steel, when the solidified and oxidized hook on the inner surface of the pipe enters the not yet solidified liquid.
With the device according to the invention, the internal part of the mold prevents oxidation, but the centrifugal force always tends to precipitate all or part (towards the external wall) the solid iron crystals.
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cooling in contact with the inner wall. However, this effect, which no longer has any harmful character owing to the absence of surface oxidation, can still be moderated by not making use of rotational speeds as high as in non-continuous centrifugal castings. The spinning pressure can still be obtained by increasing the height (h), which has a considerable effect.
As shown in fig. 2, there will therefore generally be a greater solidified thickness on the outer wall than on the inner wall, as a result of the danger of breakthrough, mainly due to excessive liquid pressure exerted inside the mold, on an imperfectly solidified section, only exists towards the inside of the pipe, which considerably limits the dangers and damage caused by this possible accident.
The steel escapes towards the inside of the duct between the molds under the action of (h), sticks to the walls under the effect of centrifugal force and solidifies under the action of the coolant, causing a on thickness at this location.
The flow ceases by itself very quickly and automatically due to the decrease in height (h) in the feed chamber.
It should also be noted that it is possible, by a suitable profile, for example the profile (fig. 2) of the outer shape of the feed chamber 4, to force the steel crystals which would form in this chamber.
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to travel along the wall under the action of centrifugal force to come to concentrate on the outer wall of the mold.
The evacuation of inclusions, slag, dross, concentrated by centrifugation on the surface of the bath in chamber 4, can be provided by appropriate mechanical means (scrapers, etc.) or simply by overflow.
It is planned, if necessary, to drill small holes in the wall of the molds at the appropriate places and to inject through these holes oil or any other material capable of lubricating or improving the work. The supply of oil to the inner mold does not present any difficulties, this supply being able to take place under pressure through the axis. The same is not true for the outer mold for which it seems, at first glance, difficult to ensure a seal between a fixed outer pipe and the rotating mold. This difficulty can be solved for example by the following device: one or more pumps are placed on the mold itself and therefore participate in the rotational movement of the assembly.
The pumps are actuated by electric current or even mechanically by the rotational movement of the assembly through the intervention of a gear resting on a fixed ring gear.
The oil coming from a fixed line flows through a circular ring fixed to the mold, in which it is held by centrifugal force and which serves as a supply tank to the pumps.
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To ensure a supply of liquid steel to the chamber 4, use is preferably made of a pocket as shown in FIGS. 5 and 6.
In these figures, a pocket 7 lined with refractory and equipped to maintain the steel at the right temperature serves as a flywheel. It is possibly heated. Its characteristic is that it has a constant level difference 8 between the tap hole and the level of the steel.
This consistency in the level is achieved by pivoting the tank on two journals 9 located in the axis of the tap hole 10 and by a float 11 which actuates a distributor 12 which controls a hydraulic cylinder 13.
The steel is brought to this pocket by the usual means 14 and scrubbing is permitted by overflowing the tank towards the rear in a wagon 15 provided for this purpose.
The molten steel coming out of the orifice 10 falls on a suitable chute 3 (fig. 1 and 7) which introduces it into the supply chamber 4. This chamber corresponds to the description previously given in Figures 1, 2 and 3.
The walls of the molds are made from metals or alloys which are good heat conductors and are strongly cooled by spraying or circulating coolant. On the contrary, the walls which generate the feed chamber are preferably lined with refractory materials and poor heat conductors 5 and 6, fig. 3, because in fact, according to the invention, the steel must remain liquid in this chamber in order to
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to purify itself as a result of centrifugal force before being extruded and cooled rapidly in the space between the sides of the molds 1 and 2. The level reached by the liquid steel in the feed chamber% is regulated by a forced air probe or other level 16 control device.
This device can act on the casting speed or on the mechanism which follows and extracts the metal, achieving a more or less high extraction speed in order to keep the height (h) constant in the feed chamber.
To ensure the regular output of the cast material, several devices can be used. One of them (fig. 7 and 8) consists of two hydraulic clamps 17 and 18 taken up in rotating frames 19 and 20.
These collars 17 and 18 are furthermore driven by a reciprocating movement along the extraction axis. These movements are synchronized so that always at least one of the collars is engaged in the direction of extrusion (arrow B). The collars therefore regulate the extraction by relaying each other. The resulting movement can be continuous, have discontinuities or variations in speed.
On the other hand, the hydraulic clamps ensuring the tightening, are interconnected by conduits where the liquid is braked, in such a way that an accidental misalignment which may result from an imbalance in the pipe is immediately counterbalanced by forces capable to reduce this accident (principle of hydraulic shock absorbers). These collars and frames are shown in section
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schematic in fig. 8.
The regular extraction being thus ensured, supports are necessary to support, before cutting, the. desired length of pipe. These supports can be constituted by rollers 21 which are themselves supported by hydraulic cylinders 22 (Figs. 7 and 9).
The rollers 21 which can oscillate and pivot about their axis are automatically aligned according to the speed of rotation and movement of the cast pipe.
A device shown at 23 (Figure 7) shows equipment which can hook onto the pipe in the manner of devices 17 and 18 (Figure 7). Once attached, this device is driven by the pipe itself. It carries a member 24 capable of cutting the pipe either mechanically or by cutting torch. Once the pipe has been cut, this device is shifted and brought back in order to be ready to ensure a new cut.
Its operation can be foreseen, either automatically by the use of suitable stops, or manually.
Once cut, the pipe is received by support rollers (fig. 10) identical to the support rollers previously described in figure 7 (21) (22), but they are mounted so as to be able to open and release the pipe as highlights in fig. 10, by means of an oscillating arm 25 acting under the action of a piston 26 or any other suitable means.
These devices are sufficient in number to support the blank and ensure its evacuation on a fixed ramp 27 once the sectioning is completed.
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The schematic embodiment of the mechanics of all the rotary molds is shown in Figures 3 and 4.
Its purpose is to show a possibility of mechanically carrying out the process described with cooling means via pipes 28 and fins 29 which are largely watered.
The outer mold 1 (fig. 3) is supported by a rolling strip (30) on rollers (31) and a stop system by horizontal rollers (32) takes up the lateral forces.
The inner mold 2 (fig. 3) is supported on the one hand by the steel ring under development which itself rests on the outer mold 1 and, on the other hand, by a bearing. stop (33) outside the device. The sleeve (3-) connecting this bearing to the inner mold proper is hollow so as to allow the passage of the cooling liquid through the rotary feed device (35) and the pipes (28).
Other pipes for blowing air or gas as well as for supplying lubricating oil are also provided in this sleeve (34); they are not represented.
Another possibility consists in connecting the inner mold to the outer mold by a series of arms (not shown) therefore passing through the feed chamber, where the steel is still liquid; these arms are protected by refractories and bring the cooling liquid to the inner mold.
Cooling is provided by circulation or by
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watering or both combined. The circulation system is more difficult to achieve but allows the recovery of the calories removed by the coolant.
To allow the rolling of slabs, the pipe, as already stated, is opened along one or more of its generators either before or after reheating.
The de-bending work does not require a very special machine since it is the reverse of the tube closing machines. For example, a suitably profiled base lined with rollers, through which the tube is passed, after having slit it lengthwise to ensure the work.
It should be noted that these methods and equipment designed especially for steel are however suitable, according to the invention, for other metals.
CLAIMS.
1. Process for the casting of metals by centrifugal and continuous means, characterized in that two cooled circular molds are used, one exterior, the other interior, both animated by the same rotational movement and that Centrifugal force is used to facilitate passage of the steel through the space between the two molds.
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