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Dispositif pour la coulée continue de billettes métalliques.
La présente invention a pour objet un mandrin et un dispositif pour la coulée continue de billettes creuses de mé- taux tels que le cuivre, le laiton ou l'aluminium.
Les dispositifs pour la coulée continue de billettes métalliques creuses comportent en général un moule muni d'un re- vêtement intérieur de graphite, un mandrin en graphite suspendu dans ledit moule, de sorte qu'il existe, entre le revêtement et le mandrin, un espace vertical annulaire dans lequel on verse le métal et dans lequel le métal se solidifie, des moyens pour lu- brifier les surfaces de graphite et des moyens pour refroidir et vibrer le moule et en retirer la billette refroidie. On peut uti-
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liser avantageusement le mandrin selon l'invention dans un disposi- tif de coulée de ce type; le mandrin constitue un moyen amélioré pour amener le métal en fusion dans l'espace de.coulée.
Le mandrin selon l'invention est constituée par du graphite,il estprévu pour'être supporté à l'intérieur d'un moule vertical et il est muni, à son extrémité supérieure, d'un évi- dement en forme de coupelle destiné à recevoir le métal en fu- sion et d'une pluralité de conduits disposés latéralement de- puis l'extrémité inférieure de ladite coupelle en direction de la surface du mandrin de façon à diriger el métal vers l'espace compris entre le mandrin et le moule. Le métal en fusion est versé dans la coupelle au moyen d'un siphon. La profondeur de cette coupelle est une condition importante du taux de coulée peur maintenir un niveau désiré de métal liquide dans ladite coupelle et dans l'espace entourant le mandrin.
La descente du métal liquide dans la coupelle et dans les conduits radiaux pré' vus à son fond entraîne un écoulement doux et uniforme du métal dans l'espace-de coulée. Le mandrin comporte de préférence, à son extrémité supérieure, un rebord radial disposé au-dessus des conduits précités.
Le dispositif selon l'invention comporte des moyens 'pour supporter, maintenir et protéger un mandrin en graphite si- tué à l'intérieur d'un moule en graphite. Le moule en graphite est fixé à l'intérieur d'un support et le dispositif pour supporter le mandrin est fixé, de façon amovible, au support du moule et il est réalisé de façon à fixer et 'à centrer le mandrin dans le moule.
L'invention peut être appliquée, de façon avantageuse, à des man- drins munis, à leur sommet, d'un rebord comme mentionné plus haut.
Le dispositif comporte, de préférence, un couvercle ou analogue ayant une ouverture qui permet au siphon de pénétrer dans
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la tête creuse du mandrin. Il est nécessaire que la partie supé- rieure ou tête du mandrin s'étende au-dessus du niveau du liqui- de dans le.moule afin que le métal soit maintenu dans ladite tê- te et qu'il puisse s'écouler dans le moule. La tête qui s'étend ainsi au-dessus du niveau du liquide sert à délimiter l'espace entre le moule et le mandrin de telle sorte que la billette creuse puisse commencer à se former là où le métal est en fu- sion.
Ce mode de construction laisse une partie de la tête du mandrin exposée à l'atmosphère et étant donné que le mandrin est en contact avec un métal chaud, par exemple 10000C environ dans le cas du cuivre, la partie du mandrin qui est exposée à l'atmosphère est susceptible de s'oxyder et par conséquent de se détériorer. Le support conforme à l'invention comporte de préférence une jupe ou analogue dirigée vers le bas et allant en s'amincis- sant, cette jupe recouvrant la majeure partie du mandrin qui autre- ment serait exposée à l'atmosphère et la protégeant.
La jupe pré- citée va de préférence en s'amincissant jusqu'à présenter un re- bord mince de façon à augmenter l'espace au voisinage de la sur- face du métal dans le moule de façon à permettre l'emploi de grains flottants de carbone ou de graphite pour diminuer l'oxydation de la tête du mandrin. De plus, le fait que le support va en s'amin- cissant permet à l'opérateur de voir le niveau du métal dans le moule et de régler en conséquence l'écoulement de ce métal.
Le support de mandrin et les moyens qui lui sont as- sociés pour fixer le mandrin du support métallique du moule pré- cité sont réalisés de façon à ménager un petit espaoe qui permet à l'opérateur de voir le niveau du métal dans le moule sur pres- que toute la circonférence de la coulée.
L'invention a également pour objet un procédé d'utili- sation d'un tel dispositif pour la coulée continue de billettes.
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L'invention sera décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 est une coupe verticale d'un dispositif pour la coulée continue comportant un mandrin selon un mode de ré- : alisation de l'invention, cette coupe étant prise selon la ligne I-I de la figure 2 mais le plan de coupe étant déplacé vers la gauche de façon à passer par un des conduits ; - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1 montrant en particulier le support du mandrin; - la figure 3.est une vue latérale du mandrin de la figure 1, la partie supérieure ou tête dudit mandrin étant vue en coupe; - la figure 4 est une vue en plan du mandrin de la figure 3.
En se référant aux figures 1 et 2, on voit que les parties principales du dispositif soit constituées par un mandrin disposé coaxialement à l'intérieur d'un moulé de façon à consti- tuer, entre ledit moule et ledit mandrin, une billette métallique de forme tubulaire, un support de mandrin et un oouvercle qui main- tient ledit mandrin en place.
Le moule métallique 10 a une section de forme circu- laire et est muni d'un revêtement en graphite 12 qui présente une conicité vers le bas. Le support de mandrin 14 qui présente de pré- férence, en plan, une forme circulaire, est muni d'un évidement annulaire 16 qui sert à supporter le mandrin,' et d'un écran en forme'de jupe 18 qui entoure le mandrin pour le protéger de l'oxy- dation au-dessus du niveau du métal en fusion 20. Le support de mandrin 14 comporte également une rainure périphérique annulaire 22 qui le centre sur la partie supérieure du moule 10 et trois pattes ou analogues 24 grâce auquel il est attaché, au moyen de
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boulons 26, à un anneau d'accouplement 27 qui est fixé au moule 10.
Le mandrin en graphite 28 (voir également les figures 3 et 4) a une section circulaire et comporte 'une partie inférieure 30 qui est légèrement conique et autour de laquelle est formée la bil- lette 32 et une tête supérieure 34. Dans la partie supérieure de la tête 34 est ménagé un évidement cylindrique ou coupelle 36 destiné à recevoir le métal en fusion. Trois conduits 33 qui sont disposés radialement et vont en descendant légèrement, relient la coupelle 36 à l'espace de coulée. La partie de la tête du mandrin qui entoure la coupelle se prolonge de façon à former un rebord assez pro- fond 40 qui est incurvé à sa partie inférieure de façon à corres- pondre à la forme de l'évidement 16 du support de mandrin.
Le cou- vercle 42 est plat et comporte un corps annulaire muni, dans sa partie centrale, d'un trou 44 et il comporte en outre trois prolon- gements 46 à travers lesquels passent les écrous 47 qui permettent de l'attacher au support de mandrin 14. Les dimensions du support de mandrin 14 et du couvercle 42 sont telles qu'il existe un es- pace annulaire 48 (lequel est interrompu par les prolongements 46) qui permet à l'opérateur de voir la surface du métal en fusion 20 dans la coupelle 36.
Un siphon 50 traverse l'orifice 44 de façon à amener, dans la coupelle 36, le métal en fusion qui vient d'un réservoir d'alimentation (non représenté).
Le moule 10 et son revêtement 12 ainsi que le mandrin 28 peuvent être munis de préférence de moyens de refroidissement (non représentés) et le mandrin peut être muni également de moyens de lubrification.
Le mandrin reprédenté peut être utilisé avantageuse- ment dans des moules de dimensions diverses. C'est ainsi par ex- emple que pour un moule ayant un diamètre de 10,5 cm environ à sa
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partie supérieures le mandrin a un diamètre de 8,94 cm environ à sa partie supérieure, la coupelle a un diamètre de 4,76 cm environ et la profondeur de cette coupelle est de 10,16 cm en- viron. Les conduits 38 ont un diamètre de 1,91 cm environ et ils ont une pente vers le bas faisant un angle de 15 environ.
Le rebord 40 doit avoir une épaisseur de 1,27 cm.environ ou da- vantage. La disposition ainsi que les proportions de la coupelle et des conduits sont très importants pour le centrale de la vitesse d'amenée du métal en fusion, de la vitesse de démoulage et du ni- veau de métal en fusion dans le moule. La section totale des trois conduits peut être au moins égale à la section de la coupelle. Si les trous sont trop hauts, le contrôle du niveau du métal dans le moule est difficile par suite de la quantité insuffisante de mé- tal en fusion qui joue le rôle de réserve pour compenser les variations d'écoulement dans le siphon.
Si les trous sont trop bas la longueur effective du moule pour le refroidissement est diminuée et, pour les vitesses de coulée désirées, la billette peut quitter le mandrin avant qu'elle ne soit solide et le métal déborde. '
L'invention présenta, outre la structure de la coupelle , 36 et des conduits 38, d'autres caractéristiques avantageuses.
L'écran 18 se trouve au voisinage immédiat du niveau du métal li- quide et il empêche pratiquement qu'une partie de la tête 34 du mandrin soit exposée aux gaz oxydants. Pour diminuer encore l'oxydation de l'étroite surface du mandrin qui reste exposé -.eux gaz oxydants, on peut faire flotter de petits grains de graphite dans l'espace situé au-dessous du support du mandrin, sur le métal qui entoure le mandrin de façon à recouvrir cet espace restreint.
L'espace 48 qui entoure le couvercle 42 est avantageux en ce qu'il permet à l'opérateur de voir la surface du métal en fusion 20 pen- dant la coulée.
'Ce dispositif est'utilisé de la façon suivante. Le métal
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en fusion est versé par le siphon 50 et il forme une première ré- . serve dans la coupelle 36, puis il s'écoule doucement et sans tur- bulence à travers les conduits 38 en constituant une seconde ré- serve dans l'espace compris entre le mandrin et le revêtement 12.
Le métal en fusion se refroidit pendant son écoulement vers le bas et il se solidifie en général à environ 15,24 cm au-dessous du niveau 20 du métal en fusion et il forme une billette 32.
La vitesse de démoulage de la billette doit être con- , trôlée et ne doit être ni trop lente, ni trop rapide, de telle sorte que d'une parc, la seconde réserve de métal soit maintenue au-dessus de la billette et que les conduits ne se bouchent pas, et que, d'autre part, le métal en fusion ne s'écoule pas par le fond du moule.
Lorsque la billette se dé 'ace vers le bas, elle se rétrécit et décroît en diamètre, et le revêtement conique 12 reste en contact étroit avec la billette de telle sorte qu'il y a un transfert efficace de chaleur de la billette vers le moule refroidit Le diamètre interne de la billette décroît également légèrement et celle-ci se maintient en contact étroit mais libre avec la partie inférieure conique 30 du mandrin. On refroidit de préférence le mandrin et le moule pour aider au refroidissement de la billette, Après que la billette ait été enlevée du moule, on la refroidit encore par des projections d'eau selon le procédé habituel. Si on le désire, le moule et le mandrin peuvent être entraînés en- semble alternativement parallèlement à la direction de la coulée.
Après que l'on ait déterminé une vitesse donnée de cou- lée, par exemple 1,52 m environ à la minute, le métal est' versé par le siphon à une vitesse telle que le niveau 16 du métal liquide soit maintenu à 4,45 cm environ (dans un mandrin ayant les dimen- sions sus-mentionnées) au-dessus du fond de la coupelle 36 et à environ 1,91 cm au-dessous de la partie supérieure du revêtement
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12, de telle sorte que le métal recouvre l'extrémité du siphon.
Ce niveau peut être vu à travers l'espace 48.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté'qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.