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Dispositif pour la coulée sous pression de matière fluide solidifiable dans des moules.
L'invention se rapporte a la coulée de matières fluides dans des moules où elles se solidifient pour produire une pièce moulée et, plus particulièrement, à des moyens nouveaux pour forcer les matières à travers un tube de coulée au moyen d'une différence de pressions.
Selon les procédés antérieurs, notamment lors de la coulée de métaux en fusion tels que l'acier, on créait dans la poche une pressior positive et/ou dans le moule une pression négative afin d'obliger l'acier en fusion à s'écouler par un tube de coulée dans le moule.
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Les tubes de coulée antérieurement connus étaient généralement disposés de manière à relier au moule la chambre de pression de la poche contenant le métal en fusion au moule. Ces tubes avaient, notamment lors de la coulée d'acier, une durée de service très courte par suite du choc thermique qu'ils subissaient et de la nécessité de les manipuler entre les chaudes. De plus, lors de l'introduction des tubes connus dans l'acier en fusion,'les scories avaient tendance à pénétrer dans le fond de ceux-ci.
Parmi les autres inconvénients des tubes antérieurs, il convient de noter leur fragilité, la nécessité d'un joint spécial autour de l'ouverture par laquelle le tube pénètre dans la chambre de pression et le risque que le gaz sous pression dans la chambre puisse passer à travers la paroi du tube et être entraîné dans l'acier en fusion s'écoulant vers le moule.
De nombreuses tentatives ont été faites pour re- médier à certains ou à tous les inconvénients ci-dessus en montant le tube de coulée à l'extérieur de la chambre de pression, ce qui simplifie la confection du'joint étanche entre le tube et la poche ou le récipient conte- nant l'acier en fusion et permet d'augmenter sa solidité.
Toutefois, ces tentatives ont créé de nouveaux problèmes comme, par exemple, la nécessité d'un mécanisme à soupape pour empêcher l'acier en fusion de pénétrer dans le tube jusqu'à ce que les opérateurs soient prêts à couler la charge. De plus, avec les tubes extérieurs antérieurs, un léger retard dans le cycle de coulée, après que celui- ci a commencé, peut avoir pour conséquence une solidifi-
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cation de l'acier dans le tube, ce qui entraîne la perte de toute la chaude. De plus, les tubes extérieurs connus ne peuvent être remplacés lorsque le cycle de coulée a commencé.
Un autre inconvénient des tubes extérieurs connus est la difficulté que l'on rencontre pour empêcher les pertes de chaleur avant la coulée, pour éliminer le laitier et l'acier résiduel de la chambre de pression après l'achèvement du cycle de coulée et l'incommodité du transport de l'acier en fusion d'un endroit à l'au- tre après qu'il a été versé dans la chambre de pression.
En conséquence, le but principal de l'invention est de procurer un tube de coulée extérieur n'ayant pas les inconvénients ci-dessus, et qui est conçu de manière à pouvoir traiter efficacement des charges égales ou supérieures à 150 tonnes d'acier en fusion, qui sont courantes dans la sidérurgie pour produire des lingots destinés au laminage.
Le dispositif de coulée sous pression, conforme à l'invention, qui comprend une poche ayant ue chambre intérieure et montée à rotation autour d'un axe sensi- blement horizontal, comporte fondamentalement une trappe pour introduire la matière en fusion dans la chambre, un orifice destiné à être raccordé au tube de coulée et des moyens pour faire tourner cette poche entre une position de remplissage et une position de coulée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation particulièrement avantageux du dispositif conforme à l'invention. Dans ce dessin : -
La figure 1 est une vue par dessus d'une poche
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de coulée conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe par 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en bout avec coupe , partielle par 3-3 de la figure 1 ; la figure 4 est une vue partielle, en élévation latérale, de la poche avec ses appareillages de bascu- lement et de mise sous pression ; les figures 5 à 7 sont des vues schématiques re- présentant la nouvelle poche dans trois positions de rotation, savoir , la figuré.5, en position de rem- plissage, la figure 6 , en position de coulée sous pression et la figure 7 , en posi.tion de vidange.
Dans chaque figure, certains détails ont été omis lorsqu'ils apparaissaient plus clairement dans d'autres.
Telle qu'elle est représentée, et plus particu- lièrement par la fig. 2, la poche de coulée 2 conforme à l'invention a, de préférence, une forme cylindrique, et comporte une chambre intérieure 3 et des tourillons coaxiaux 4 et 6 . Elle est munie d'un garnissage ré- fractaire approprié 10 et d'un orifice 12 qui, en posi- tion de coulée (Fig. 1 à 4 et 6) est située à la base de la poche, sous le plan horizontal A- (Fig.2) défini par l'axe de rotation X de la poche 2 autour de ses tourillons 4 et 6 . De préférence, l'orifice 12 est alors divisé par le plan vertical B-B passant également par cet axe X.
L'orifice 12 est raccordé à un tube de coulée amo- vible 14 composé de sections cylindriques 16 et 17
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pourvues de brides 18 et qui sont maintenues assemblées par des colliers de serrage divisés 20. La partie in- férieure 17 du tube a la forme d'un coude et comporte une bride 22 permettant de la fixer par des boulons 24 à une bride correspondante 26 soudée ou fixée de toute autre matière à la poche 2.
La-partie inférieure 17 du tube de coulée contient- une rondelle 28 en matière réfractaire peu perméable, par exemple, en:argile réfractaire plastique dense ou autre, matière analogue, qui s'applique contre une rondelle analogue 30 prévue dans la bride 26 afin d'éta- blie un joint étanche aux fluides entre le tube 14 et l'orifice 12 .Au besoin, un ciment réfractaire ou une argile réfractaire plastique pourrait être utilisé pour former le joint entre le tube et la poche, afin d'éviter la nécessité d'un ajustement étanche entre les éléments réfractaires de ces derniers.
Les sections 16 et 17 du tube contiennent un garnissage réfractaire 32 entouré d'un adossement ré- fractaire hautement perméable, par exemple, en sable lié au silicate de sodium, soufflé au C02 et ces sections sont pourvues d'évents 36 destinés au dégagement des gaz qui se développent dans l'adossement 34 sous l'action de la chaleur de l'acier en fusion versé par le tube dans un moule 38 raccordé à l'extrémité supérieure de celui-ci. Les évents 36 ont également pour but de lais- ser s'échapper l'air comprimé qui se fraye un chemin à travers la matière réfractaire peu perméable située la jonction entre le tube et la poche.
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Le tube est soutenu par un support 40 fixé à la poche 2 par des vis ou des soudures (non représentées).
'Dans sa partie qui se trouve au-dessus du plan horizontal A-A quand la poche occupe la position de coulée représentée par les figures 1 à 4 , la poche est pourvue d'une trappe de remplissage et d'accès 42 fermée par un couvercle amovible serré contre un joint 46 par un dispositif de fermeture 48 .
La poche est également pourvue d'un trou de vidange 50 qui, dans la position représentée par les figures 1 à 4, se trouve au-dessus du niveau supérieur de la trappe 42, comme le,montre clairement la figure 2 . Le trou de vidange est fermé par un couvercle amovible 52 comprimé contre un joint 54 par une vis de serrage 56 manoeuvrable à la main, vissée dans un support 58 dont l'une des extré- mités est articulée en 60 sur la poche 2 . L'extrémité opposée du support 58 est fixée de façon amovible à la poche 2 au moyen d'une goupille à extraction rapide 62. Le joint 54 assure l'étanchéité aux gaz de la fermeture du trou 50, de la même manière que le joint 46 autour de la trappe 42.
Un gaz comprimé est injecté dans la poche 2 par un orifice 64 qui, dans la position de coulée représentée par les figures 1 à 4 , est plus éloigné du plan B-P que le bord supérieur du trou de vidange 50 pour des rai- sons qui seront expliquées par la suite. Une conduite de gaz 66 (Fig. 4) est raccordée à l'orifice 64 et traverse un trou axial percé dans le tourillon 6 . L'extrémité extérieure du conduit 66 est reliée % un raccord articulé étanche 68 qui, de son côté, est relié à une source de gaz
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comprimé destiné à augmenter la pression dans la poche 2 à une vitesse déterminée afin de refouler ainsi le métal en fusion hors de la poche 2, par le tube 14, dans le moule 38.
La poche peut être amenée à pivoter au moyen d'une couronne dentée 70 fixée sur la poche et coopérant avec un pignon 72 mû par un moteur 74 (Fig.4) par l'in- termédiaire d'un réducteur de vitesse 76.
En se reportant à nouveau à la figure 2, on voit que dans la position de coulée de la poche 2, les bords supérieur et inférieur de l'ouverture 42 sont délimités par des rayons 78 et 80 formant entre eux un angle de l'ordre de 40 .Le rayon 78 fait un angle aigu de l'ordre de 35 avec le plan B-B , tandis que le rayon 80 fait un angle obtus de l'ordre de 105 avec ce même plan.
Comme le montre clairement la figure 3, quand la poche de coulée 2 occupe sa position de coulée, le bord supérieur du trou de vidange 50 est coupé par un rayon 82 situé d'un c8té du plan B-B et qui fait un angle de l'ordre de 165 avec un rayon 84 qui coupe l'orifice 12 au point de celui-ci qui est le plus éloigné du plan B-B du côté opposé de ce dernier.
En se référant maintenant aux vues schématiques des figures 5 à 7, on comprend que la poche 2 est tout d'abord supportée par une grue ou par un wagonnet sur rails (non représenté) dans la position de remplissage de la Fig. 5, où elle reçoit une charge de métal en fusion 86, tel que de l'acier, versée par la trappe 42.
Pour éviter les déperditions de chaleur quand la poche est remplie de métal en fusion, on peut projeter la
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flamme d'un brûoeur à travers la trappe 42 sur le laitier surnageant'--, jusqu'au moment où le métal doit être versé dans les moules, après quoi on insère les tourillons 4 et 6 dans les supports 8, puis on met en marche le moteur 74 afin de faire tourner la poche dans le sens des aiguilles d'une montre selon les figures 5 et
6, dans la position de coulée de la figure 6 . Ce ¯mouvement de'rotation de la poche vers sa position de coulée est fiel qu'il empêche le laitier de pénétrer dans l'orifice 12.
Au surplus, cet orifice pourrait au besoin être initialement fermé par un tampon combustible ou à bas point de fusion, qui brûle ou fond rapidement quand la poche est dans la position de la figure 6 .
On ferme ensuite le trou de vidange 50 et la trappe 42 comme il a été décrit plus haut et on injecte un gaz sous pression dans la poche 2 par l'orifice 64 jusqu'à ce qu'un moule 38 ait été rempli, après quoi on diminue la pression de façon que le niveau du métal reste inférieur au sommet du tube'14 jusqu'à ce qu'un autre moule ait été raccordé au tube de coulée 14. On remplit ainsi un moule après l'autre jusqu'à ce qu'il ne reste plus dans la poche que du laitier et un petit résidu de métal en fusion.
Si, avant que la poche soit vide, un retard se produit dans le cycle de coulée, la poche 2 peut être temporairement ramenée par rotation dans le sens con- ' traire des aiguilles d'une montre, selon les figures 5-
6, à la position de la figure 5 afin d'éviter la soli- dification de l'acier en fusion dans le tube et, au
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besoin, pendant ce temps, le métal peut être chauffé à tra- vers la trappe comme il a été décrit plus haut ; à ce moment le tube pourrait être, réparé ou remplacé s'il y avait lieu.
Quand la poche est vide, on enlève le couvercle 52 du trou de vidange 50 et on bascule la poche dans le sens con- traire des aiguilles d'une montre selon les figures 5 et 6, de la position de coulée de la figure 6 à la position de vidange de la figure 7.On. poursuit-cette rotation jusqu'à ce que la poche soit.complètement ,vidangée du laitier et du métal en fusion résiduel qu'elle contenait encore-* Il est à remarquer que l'orifice 64 est disposé de telle sorte, par rapport au trou de vidange 50 que le laitier et l'acier résiduel s'é- coulant par le trou de vidange 50 ne pénètrent pas dans l'ori- fice 64 pendant qu'on vidange de la poche, comme le montre la figure 7.
Après que la poche a été ainsi vidangée,elle est prête à recevoir une nouvelle charge de métal 86 en vue de re- commencer un autre cycle de coulée.
Il est à remarquer que le garnissage réfractaire 10 est perméable à l'air de sorte que la pression agissant con- tre celui-ci est pratiquement égalisée.Au besoin, des canaux circonférentiels et longitudinaux pourraient être creusés dans la surface extérieure du garnissage 10 pour faciliter cette égalisation des pressions.Toutefois, il a été mentionné plus haut, ce moyen, s'il est avantageux pour la durée du garnissage réfractaire, risque de produire des fuites d'air entre les garnissages 10 et 34.
L'écoulement vers le haut de cet air sous pression à travers le garnissage réfractaire 34 vers l'extrémité supérieure du tube 14 pourrait créer des différences de pressions susceptibles d'être la cause de l'entraînement d'air dans l'acier en fusion s'écoulant par le tube jusqu'à l'extrémité supérieure de ce dernier. Les évents 36 suppriment ce risque.