Dispositif de décharge d'un four à fusion La présente invention a pour objet un dispositif de décharge d'un four à fusion. L'opération de décharge d'un tel four est connue sous le nom de coulée.
Le dispositif, objet de la présente invention, est caractérisé par un récipient de décharge disposé dans une cuve du four et dont l'intérieur commu nique avec un tube de décharge s'étendant vers le haut ainsi qu'avec un passage d'entrée dont l'extré mité supérieure s'ouvre dans l'intérieur dudit réci pient de décharge à un niveau supérieur à celui de l'extrémité inférieure du tube de décharge, l'extré mité inférieure du passage d'entrée s'ouvrant dans la cuve au-dessous du niveau de l'extrémité infé rieure du tube de décharge, et par des moyens per mettant d'établir une pression par fluide à l'intérieur du récipient de décharge, afin de forcer la matière fluide contenue dans ce récipient hors de ce dernier à travers le tube de décharge.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'in vention.
La fig. 1 est une coupe de la cuve d'un four comportant ce dispositif.
La fig. 2 est une coupe partielle semblable à celle de la fig. 1, montrant le dispositif pendant la décharge du métal.
La fig. 3 est une vue de détail d'un organe re présenté aux fig. 1 et 2.
La fig. 4 est un schéma du circuit de commande de l'appareil représenté aux fig. 1 à 3. Dans la forme d'exécution représentée, le four est un four à induction à double chambre qui com prend un corps 10 en céramique présentant une chambre de charge 11 et une chambre de coulée 12.
Les chambres 11 et 12 communiquent entre elles par au moins deux canaux 13 (dont un seul est vi sible sur le dessin), qui sont entourés d'un noyau magnétique annulaire 14 portant un enroulement primaire 15 capable d'être excité par un courant al ternatif afin de produire des courants de fusion se condaires dans le métal compris dans les canaux 13 et les chambres 11 et 12. Au cours d'une opération normale du four, le métal qui doit être fondu ou maintenu en fusion est chargé dans la chambre 11, tandis que le métal fondu est déchargé de la cham bre 12.
Le dispositif de décharge du liquide contenu dans le four comprend un creuset 16 en matière ré fractaire supporté à la partie supérieure de la cham bre de coulée 12 du four, de manière à se projeter vers le bas dans le métal fondu contenu dans cette chambre. La partie supérieure du creuset 16 est fer mée par un couvercle 17 présentant une conduite 18 à travers laquelle du gaz sous pression, de l'air par exemple, est amené à la partie supérieure de l'intérieur du creuset 16. Le fond de ce dernier pré sente une ouverture d'entrée resserrée 19, une ou verture de décharge resserrée 21 étant ménagée dans une paroi latérale.
Le métal fondu qui est entré dans le creuset à travers l'ouverture 19 peut être forcé à l'extérieur à travers l'ouverture de décharge 21 par l'établissement d'une pression à l'intérieur du creu set, le métal sortant par l'ouverture 21 et s'écoulant à travers un tube de décharge 22 dont l'extrémité inférieure communique avec l'ouverture de décharge 21. Le tube de décharge 22 est incliné vers le haut et se projette à travers la paroi latérale de la cham bre 12 du four à un niveau supérieur au niveau nor mal du métal fondu dans la chambre 12. Le métal fondu déchargé dans le tube 22 s'écoule dans un canal incliné 23.
Ce métal pourrait également être forcé directement, depuis le tube 22, dans un moule placé en communication avec l'extrémité extérieure de ce tube 22.
Pour commander la quantité de métal forcée à travers le tube de décharge et pour empêcher l'écou lement en retour du métal fondu à travers l'ouver ture d'entrée 19 du creuset dans la chambre 12 du four, un tube vertical 24 est monté dans l'intérieur du creuset 16, son extrémité inférieure entourant l'ouverture d'entrée 19. Le tube 24 s'étend vers le haut à un niveau de peu inférieur au niveau normal du métal fondu dans la chambre 12 du four, et le tube est avantageusement d'une section transversale interne supérieure à celle de l'ouverture d'entrée 19 afin de minimiser le bouillonnement ou l'agita tion du métal fondu quand il s'écoule à travers l'ou verture 19 dans le tube 24 et, de là, dans l'intérieur du creuset.
Un second tube vertical 25 est monté sur le côté inférieur du fond du creuset 16, son ex trémité supérieure entourant l'ouverture d'entrée 19, le tube s'étendant vers le bas jusque dans un plan proche du fond de la chambre 12 du four. Le pas sage d'entrée vertical assuré par les tubes 24 et 25 alignés assure une pression statique notable du métal fondu au-dessous du niveau du liquide dans la cham bre 12. C'est cette pression statique qui devrait être surmontée par la pression du gaz dans le creuset avant que se produise un courant de retour du gaz comprimé dans la chambre 12. Cependant, si le creuset 16 est relativement profond et s'étend vers le bas suffisamment loin dans la chambre 12, l'em ploi du second tube vertical 25 peut être inutile.
Quand le dispositif fonctionne, le four est rempli de métal fondu, pratiquement au niveau représenté à la fig. 1 dans les chambres 11 et 12. Quand la partie supérieure de l'intérieur du creuset 16 est mise en communication avec l'atmosphère, le métal fondu s'écoule de la chambre 12 du four à travers le tube 25, l'ouverture d'entrée resserrée 19 et le tube 24 et, par gravité, dans l'intérieur du creuset 16, jusqu'à ce qu'il atteigne le même niveau que le métal extérieur au creuset dans la chambre 12.
La longueur du tube 24 est avantageusement telle que son extrémité supérieure soit légèrement au- dessous du niveau normal du liquide dans la cham bre 12, par exemple d'une distance de 7,5 cm quand le métal fondu est l'aluminium. Le four fonctionne normalement de manière que le niveau du liquide dans les chambres 11 et 12 ne tombe jamais au- dessous de l'extrémité supérieure du tube 24 ou ne monte jamais au-dessus du niveau de l'extrémité su périeure du tube de décharge 22, le niveau du li quide étant approximativement à 10 cm au-dessous de l'extrémité supérieure dudit tube de décharge 22.
Une fois le creuset rempli, une faible pression de gaz est appliquée à l'intérieur du creuset à travers la conduite 18', de manière à abaisser le niveau du métal dans le creuset jusqu'à l'extrémité supérieure du tube 24 ou légèrement au-dessous de cette extré mité. Cette condition est représentée à la fig. 1, le niveau du liquide dans le creuset coïncidant avec l'extrémité supérieure du tube 24 et étant au-dessous du niveau du liquide dans la chambre 12 du four, tandis que le niveau du liquide dans le tube de dé charge 22 est au-dessus du niveau du liquide dans la chambre 12, mais au-dessous de l'extrémité supé rieure du tube de décharge.
On a trouvé pratiquement que cette faible pres sion peut être de 26,5 g/cm2, ce qui correspond, avec l'aluminium fondu, à une pression statique de 9,5 cm. Ainsi, quand une pression de gaz de 26,5 g/cm2 est appliquée à l'intérieur du creuset, la dif férence entre le niveau du liquide à l'intérieur du creuset et dans le tube de décharge 22 est de 9,5 cm, la différence de niveau entre le métal liquide dans le tube 24 et celui contenu dans la chambre 12 du four étant aussi de 9,5 cm.
On voit, par conséquent, que même si des fluctuations du niveau du liquide se produisent dans la chambre 12, dans les limites indiquées plus haut, la quantité de métal emprison née dans le creuset 16 au-dessous de la partie su périeure du tube 24 est toujours exactement la mê me, bien qu'évidemment le niveau du liquide dans le tube 24 varie selon les fluctuations du niveau dans la chambre 12.
Le dispositif est prêt maintenant à l'opération de coulée et, dans ce but, on applique à l'intérieur du creuset 16 par la conduite 18 une pression de quelque 88 g/cm2. Cette pression force le métal em prisonné dans l'intérieur du creuset, au-dessous de la partie supérieure du tube 24,à s'écouler en de hors à travers l'ouverture de décharge 21 et le tube de décharge 22,
mais il ne se produit pas de courant en retour du gaz comprimé dans la chambre 12 du four par le fait que la hauteur verticale du li quide dans la chambre 12 au-dessus de l'extrémité inférieure ouverte du tube 25 est telle que la pres sion du gaz est insuffisante pour forcer le métal complètement hors du tube 25 contre la pression statique du métal dans la chambre 12. Ainsi, non seulement le gaz comprimé ne peut s'échapper à tra vers les tubes 24 et 25 dans la chambre 12 du four, mais l'intérieur du creuset 16 peut être toujours sou mis de manière précise à la même pression de gaz pendant l'opération de coulée.
De plus, il existe exactement la même quantité de métal emprisonnée dans le creuset, et comme le tube de décharge se remplit toujours exactement au même niveau, une quantité de métal mesurée avec précision peut être déchargée à travers le tube de décharge, selon la valeur de la pression du gaz et le temps pendant lequel cette pression est appliquée à l'intérieur du creuset. On a trouvé que pour une opération pratique, l'emploi d'une pression gazeuse de décharge de 88 g/cm2 appliquée pendant une période exactement me surée permet une commande précise de la quantité de métal fondu qui est déchargée du four lors de chaque coulée, cette quantité pouvant être comprise entre 0,5 à 15 kg de métal ou même plus.
Pendant la coulée, le creuset n'est jamais vidé à un point tel que le niveau du liquide intérieur tombe au-dessous de l'ouverture de décharge 21, et par conséquent le gaz ne peut jamais s'échapper par le tube de décharge 22. En outre, tant que la pres sion de décharge dans le creuset n'excède pas la pression statique entre le niveau du liquide dans la chambre du four et l'extrémité inférieure du tube 25, le gaz comprimé ne peut pas passer à travers le tube 25 dans la chambre 12 du four. La pression gazeuse de décharge doit être évidemment suffisam ment forte pour forcer le métal hors du creuset par le tube de décharge 22 et elle peut être suffisante pour produire un débit rapide de coulée, mais elle ne doit pas atteindre une valeur suffisante pour pro duire un écoulement en retour dans la chambre du four.
Comme cela a été dit plus haut, le tube 25 peut dans certains fours être supprimé, son usage étant avantageux principalement pour permettre l'emploi d'une forte pression gazeuse de décharge quand cela est nécessaire pour obtenir un débit de coulée du mé tal important.
Un circuit de commande pour effectuer automa tiquement le cycle des opérations de coulée est re présenté à la fig. 4. La conduite 18 est reliée par une soupape à trois voies 27 et un tuyau 26 à une source de gaz comprimé qui peut être réglée pour produire une pression de décharge de 88 g/cm2. La soupape 27 est actionnée par un solénoïde 28 de manière à relier l'ouverture 18 soit au tuyau 26, soit à un conduit de dérivation 29. Le conduit 29 est connecté lui-même à une seconde soupape à trois voies 31 et, par une soupape de réduction 32, au tuyau 26. La soupape 31 est actionnée par un solé noïde 33 et connecte la conduite de dérivation 29 soit à l'atmosphère, par le tuyau 34, soit à la sou pape de réduction 32.
Les deux solénoïdes 28 et 33 sont commandés automatiquement selon le cycle requis par un inter rupteur cyclique 35 qui comprend un disque rotatif entraîné en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre quand on regarde la fig. 4, à vitesse constante, et qui porte des segments 36 et 37 élec triquement conducteurs qui sont connectés à une borne d'une source 38 de courant électrique, par exemple un transformateur. Une borne de chacun des solénoïdes 28 et 33 est connectée électriquement à l'autre borne de la source 28, tandis que les au tres bornes des deux solénoïdes sont connectées res pectivement à deux balais agencés pour venir en con tact avec les segments conducteurs 36 et 37 respec tivement.
Quand le disque tourne, un circuit élec trique s'établit d'abord à travers le segment conduc- teur 36 pour exciter le solénoïde 33, ce qui produit la rotation de la soupape 31 d'un angle droit depuis la position représentée à la fig. 4, dans une position où elle relie le tuyau 26, à travers la soupape de réduction 32, à l'autre soupape 27 et ainsi à l'inté rieur du creuset, à travers la conduite 18. La sou pape de réduction 32 est réglée pour produire la basse pression initiale désirée de 26,5 g/em2, afin d'accomplir la première partie du cycle en amenant le creuset dans la condition prête à la décharge re présentée à la fig. 1.
Le disque continue de tour ner, et le solénoïde 33 est mis au repos, ce qui ra mène la soupape 31 dans sa position initiale repré sentée à la fig. 4. Presque en même temps, le solé noïde 28 est excité par son segment 37 et fait tour ner la soupape 27 dans une position où elle con necte le tuyau 26 directement à la conduite 18 et, ainsi, à l'intérieur du creuset. Par ce moyen, la pres sion de décharge complète de 88 g/cm2 est appli quée maintenant à l'intérieur du creuset, et le métal fondu emprisonné dans ce dernier est déchargé com me décrit plus haut. La rotation plus avant du dis que produit la mise au repos du solénoïde 28, et le creuset est mis en communication avec l'atmosphère par les soupapes 27 et 31 qui sont connectées en sé rie avec le tuyau 34.
La pression cesse dans l'inté rieur du creuset et une nouvelle quantité de métal fondu s'écoule de la chambre 12 du four dans le creuset, qui est prêt ainsi pour un nouveau cycle.