Brevet FR2004469A1 — publié le 19691121

La présente invention se rapporte à la coulée continue des métaux, et plus particulièrement à un appareil capable de produire d'une manière continue et directe des produits en alliages à partir d'un four. 5 Une grande diversité de processus métallurgiques se rap porte à la production d'alliages qui doivent être utilisés comme additifs au cours de traitements métallurgiques ultérieure. Les procédés utilisés couramment pour produire ces alliages sont accompagnés en général de déchets importants et ils sont peu effi-10 caces. Dans l'un de ces procédés, on coule directement l'alliage fondu de la poche dans des coquilles où il se solidifie. Les processus de compression et de calibrage suivants se traduisent par une production excessive de fines. De plus, des couches é-paisses d'alliage se solidifiant lentement produisent une ségré-15 gation excessive pendant que l'alliage se trouve dans les coquilles, ce qui nuit au produit final. De plus, l'oxydation de la grande superficie de l'alliage qui est à découvert pendant le processus peut altérer le produit final au point de le rendre inutilisable. 20 Du fait que les produits en alliages doivent être utilisés en général comme additifs pour produire d'autres alliages, leurs dimensions doivent être réglées avec soin. La production de morceaux d'alliages présentant des dimensions appropriées après que des masses importantes de métal fondu se soient solidifiées dans 25 des coquilles constitue une tâche prenant du temps et parfois inefficace. De plus, une production continue du produit final est difficile et demande un équipement encombrant. L'appareil selon la présente invention fournit des produits en alliages de 'dimensions appropriées, d'une manière con-50 tinue et sans manipulation intermédiaire, c'est-à-dire directement à partir du four. Comme expliqué plus loin, l'appareil peut être modifié pour donner des produits en alliages de dimensions diverses soit simultanément soit à des intervalles choisis. On peut assurer une protection contre l"oxydation pendant le trai-35 tement de l'alliage, de façon à éviter tous les effets d'oxydation indésirables. 69 08473 2 2004469 D'une manière générale, la présente invention se rapporte à un moule présentant une série de cavités formées sur sa surface extérieure et comportant un moyen pour le faire tourner. L'appareil est placé en dessous de la poche du four dans lequel 5 l'alliage fondu est traité de façon à pouvoir couler l'alliage de la poche directement dans les cavités de la surface du moule. Pendant que l'alliage est coulé, on fait tourner d'une manière continue le moule de façon à présenter constamment une rangée de cavités vides au métal qui est coulé.. L'alliage qui est coulé 1Q dans les cavités se solidifie rapidement et les produits en alliage ainsi formés sont évacués sous la force de la pesanteur avant que les cavités n'aient tourné suffisamment pour revenir en position en dessous du métal qui s'écoule du four. Les produits évacués sont collectés et en général ils sont prêts à être 15 utilisés immédiatement. Le métal fondu prend la forme de la cavité dans laquelle il est coulé. De ce fait, les formes, les dimensions et les volumes des produits en alliages ainsi formés peuvent être réglés par une conception appropriée des cavités. A volonté, on peut 2Q disposer des cavités suivant un certain nombre de dimensions sur une seule surface du moule afin de faciliter la production de produits en alliages dont les dimensions sont différentes. De plus, le moule est caractérisé en ce qu'il comprend deux segments combinés, une base et un manchon amovible disposé au-dessus de 25 la base, le manchon étant pourvu des cavités. A l'aide de cette construction, on peut utiliser n'importe quel nombre de "chemises" de surface, d'une manière interchangeable avec la base, de façon à obtenir une souplesse importante. D'autres avantages et caractéristiques de la présente in-30 vention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention» 35 08473 ? 2004469 Sur la figure 1, l'appareil selon l'invention, indiqué d'une manière générale par la référence 10, comprend une base 12, un arbre 14- et un manchon de surface 16. le manchon 16 est pourvu d'une série de cavités 18 formées autour de sa périphérie et d'un certain nombre de canaux 20. Les cariaux véhiculent un réfrigérant fluide comme expliqué plus loin en détail. Un récipient 22 qui contient le métal fondu devant être coulé dans les cavités 18 est articulé de chaque coté par une barre de support telle que celle qu'on voit en 24 et par une barre transversale telle que celle représentée en 26» Un ressoi't de tension 28 maintient le récipient 22 très près de l'appareil 10 en y appliquant une pression par l'intermédiaire des diverses barres de support et des diverses barres transversales. Tout l'ensemble repose sur un bâti 30» On a obtenu d'excellents résultats en utilisant une barre de retenue 27 pour ralentir tout écoulement en excès du métal fondu vers le bas le long du coté du moule qpres qu'il a été coulé et pour éviter toute"chute" prématurée du métal avant sa solidification. La barre de retenue 27 est disposée au début de la zone "A" qu'on voit sur la figure 1 et elle est maintenue en contact direct avec la surface pendant le fonctionnement. La zone représente la zone générale de la surface du moule qui est mise en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et dans laquelle le métal est solidifié et où les cavités sont suffisamment renversées pour en faire tomber les produits métalliques. La zone "A" mesure environ 180 degrés de la circonférence du moule en commençant à un point se trouvant environ à 90 degrés du sommet du moule et s'étendant suivant le sens de rotation. Un couvercle 29 entoure l'ensemble du moule pour former-un e enceinte dans laquelle un gaz peut être refoulé, par exemple par une ouverture de traversée 31 (figure 2)» De cette manière, on peut obtenir facilement une protection contre l'oxydation du métal pendant le fonctionnement du système. Des gaz tels qae l'argon et l'azote conviennent parfaitement dans ce but. Le couvercle est supporté sur le bâti 30 par- des supports 32 et 34-. Une série d'ajutages 33 sont disposés sur le coté du couvercle 29 et sont utilisés pour pulvériser un brouillard d'eau ou d'un autre gaz ou d'un autre liquide sur les cavifcés en rotation peur assurer un refraidissement rapide» Les ajutages peuvent également être utilisés pour fournir la couverture de protection gazeuse BAD ORIGINAL 69 08473 2004469 contre l'oxydation, à volonté. • Sur la> figure 2, on a représenté plus clairement l'équipement nécessaire pour, faire tourner et supporter le dispositif de coulée continue selon l'invention .. L'arbre d'entraînement 14 5 est monté dans des paliers 35 et 37 qui à leur tour sont supportés sur le bâti 30 par des colonnes de support 36 et 38., Une plateforme 40 porte un moteur 42 et un moyen d'entraînement 44 comprenant une chaîne d'entraînement 46, tous les éléments coopérant- pour faire tourner l'arbre d'entraînement -14. A l'arbre AQ 14 est. fixe un tuyau d'entree 48 destiné à recevoir un réfrigérant et un orifice d'échappement 50 servant à refouler le réfrigérant après son passage à travers le dispositif de coulée continue . En fonctionnement, le moteur 42 est alimenté par une sour— ce de puissance (non représentée) et "fait tourner par le moyen d'entraînement 44 l'arbre 14. par l'intermédiaire de la chaîne 46.. L'arbre 14, la base 12 et le manchon 16 tournent tous ensemble a. la meme vitesse. Le métal fondu qui a été contraint de s'écouler vers le récipient 22. depuis un ou plusieurs fours %0 (non représentés) est coulé sur la surface du manchon et dans les cavités 18 en manipulant à la main ou d'une manière automa-• tique les éléments pivotants pour faire incliner le récipient. La vitesse de rotation de l'appareil est telle qu'elle fait solidifier et retomber le métal à peu près dans la région indiquée QiJ par la lettre "A" sur la figure 1. Le métal solidifié tombe hors des cavités lorsque la force de la pesanteur agit, et les morceaux de produit sont collectés de préférence au moyen d'une goulotte (comme on le voit sur la figure 4). Les cavités vidées sont .alors prêtes pour être remplies à nouveau au moment où el-■^0 les passent en dessous du récipient. De cette manière, on peut obtenir une production continue. On se rend compte que le métal qui s'écoule n'est pas nécessairement confiné dans les cavités, c'est-à-dire que les surfaces se trouvant entre les cavités sur le manchon portent éga-35" lement du métal solidifié pendant le fonctionnement normal. Cependant, du fait que l'épaisseur de ce surplus est minime par rapport à celle du produit se trouvant dans la cavité, il est séparé facilement des produits utilisables qui sont formés. Bien que ce produit de débordement soit produit normalement dans 08473 2004469 l'appareil "bel que décrit jusqu'à present, on peut éviter sa présence en introduisant un système de réglage conçu de manière à ne couler le métal que dans les cavités» Cependant, du fait que seule une faible quantité de dechets est formee avec 1 ap— 5 pareil décrit, un tel système de réglage est du point de vue économique inutile i:>our la plupart des métaux ou alliages qui sont traités. On se rend compte que si le volume ou la profondeur de chaque cavité est trop important, on ne peut pas faire tourner d'une manière continue le moule du fait que de longues périodes de refroidissement sont nécessaires avant que le métal ne se solidifie- Par suite, pour pouvoir faire fonctionner d'une manière continue le système, c'est-à-dire pour assurer une production continue de produit métallique solide à un regime raison— - La vitesse de rotation de l'appareil pendant le fonctionnement du système est en partie fonction de la vitesse de solidification du métal qui est coulé. En général une vitesse com— prise entre un quart et quatre tours par minute constitue une 30 vitesse satisfaisante pour la plupart des alliages. Un moule dont le diamètre extérieur en section droite est de 76 cm et qui- est pourvu de cavités dont les dimensions correspondent à un volume de 98 à 131 cm^ est mis en rotation à une vitesse inférieure à un tour par minute pour des alliages tels que des alliages à 50$ de EeSi et des alliages de silico—manganèse. Bien entendu, du fait que la vitesse suivant laquelle le métal se solidifie dépend elle-même de la température initiale/îorsqu^xl est coulé dans les cavités, cette température doit être quelque peu limitée» D'une manière générale, le métal coulé doit être ^ une température à moins de 50°C au-dessus de son point de fu- bad original 08473 2004469 sion pendant qu'il est coulé. Du fait de la température extrêmement élevée à laquelle est soumis, le dispositif selon l'invention, il faut prévoir un système de refroidissement. Un tel système de refroidissement est représenté sur la figure 3«- Comme on le voit sur cette figure, un tuyau d'admission 4-8 est disposé à l'intérieur de l'arbre d' entraîneinent creux "14" et communique avec des tambours d'eau froide 52 et 54. Des"tubes 56 et 58 font passer le réfrigérant à travers les canaux 20, et de là à des tubes 60 et 62 pour l'introduire dans les tambours d'eau chaude 64 et 66. Des orifices 68 et 70 permettent alors au réfrigérant de s'écouler dans, la région entourant lo tuyau 48 et de sortir par l'orifice d'échappement 50» De cette manière, chaque segment du moule en rotation peut être refroidi pendant le fonctionnement du système. Le capacité de l'appareil de coulée continue selon l'invention peut être augmentée rapidement en accroissant simplement la superficie utilisable et de ce fait le nombre de cavités. Cependant, il faut tenir compte de considérations pratiques telles que le maintien du métal à couler à l'état fondu. La figure 4 représente un agencement qui convient parfaitement pour être utilisé dans des dispositifs de grande capacité. Le dispositif est à peu près semblable à celui représenté sur les figures précédentes, à l'exception de son équipement auxiliaire. Par exemple, une série d'ajutages 72 pendent du récipient 74- dans lequel est emmagasiné le métal fondu» Une série de dispositifs de chauffage 76 maintiennent le métal à une température supérieure à son point de fusion. Les appareils de chauffage sont nécessités par le volume important du récipient 74-. Une goulotte 78 pour le produit facilite le recueil des produits lorsqu'ils tombent du manchon en" rotation 16. Le manchon 16 est représenté comme étant relié à la base 12 du moule au moyen de boulons 80 et 82. On peut observer facilement qu'une mise en position appropriée des ajutages, c'est-à-dire directement au-dessus des rangées de cavités, permet de réduire l'importance des déchets qui sont produits. De plus, on £eut obtenir un meilleur réglage du jet de coulée avec une petite ouverture de l'ajutage en comparaison du bec important du récipients Les exemples suivants servent à illustrer l'appareil selon l'invention. BAD ORIGINAL* 08473 ? 2004469 Exemple X - Un manchon en graphite d'un diamètre extérieur de 762 mm et d.'une épaisseur de 88,9 mm a été boulonné sur une base présentant un diamètre extérieur en section droite . de 584mm et Exemple II L'appareil utilisé dans cet exemple était le même que dans ^ l'exemple I, à l'exception du fait que le manchon a été réalisé à l'aide de quatre segments de cuivre ayant chacun une longueur de 610mm, un diamètre extérieur de 568mm et une épaisseur de 57}2mm. Deux segments étaient équipés de gorges de 19mm sur 19mm et d'une longueur de 50,8mm à chaque coin et les deux segments BAD ORIGINE 69 08.473 2004469 restants comportaient des goujons de forme correspondante. Les quatre segments ont été courbés et reliés ensemble pour former un cercle d'un diamètre extérieur de 724nim. et ils ont été disposés autour d'une base d'un diamètre dè 610mm. Le manchon é-5 tait pourvu de 60 cavités disposées suivant trois rangées de 20 cavités chacune. Les cavités mesuraient 152,4-mm de long sur £8,9mm de large et 25,^-mm de profondeur. On se rend compté que bien qu'on ait décrit un mode de réalisation préféré, un grand nombre de variantes sont possibles. 10 Comme indiqué précédemment, la base et le manchon décrits ci-dessus peuvent être constitués par un seul élément d'une seule pièce au lieu d'être constitués par deux éléments séparés. De plus, un grand nombre d'autres dimensions et de dispositions de cavités peuvent être utilisées. De plus, le métal peut être cou-15 lé du four ou de la poche du four à travers une ou plusieurs goulottes ou tayaux se terminant par un bec disposé, au-dessus des cavités en rotation.. Des appareils de chauffage peuvent être disposés à des intervalles divers afin de maintenir le métal à l'état fondu. L'appax'sil selon l'invention n'a pas besoin de 20 présenter une forme" cylindrique pour être efficace, mais on obtient un rendement maximal avec un dispositif cylindrique. D'autres configurations, en liaison avec des vitesses de rotation appropriées seraient satisfaisantes. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite 25 et x'eprésentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. BAD oweiNAt 69 08473 9 2004469 REVENDICATIONS 1. Appareil de coulée continue comprenant une "base, un moyen de refroidissement et un moyen servant à faire tourner ' 5 d'une manière continue la base, caractérisé en ce qu"un manchon est fixé d'une manière amovible sur la surface extérieure de la base, ce manchon présentant une série de cavités formées sur sa surface extérieure, un moyen servant à couler un métal fondu dans les cavités pendant qu'elles tournent de sorte que pendant -",0 la rotation le métal se trouvant dans les cavités se solidifie et le métal solidifié est contraint de tomber des cavités lorsque celles-ci ont tourné jusqu'à une position où elles sont à peu près complètement renversées. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce •15 qu'un couvercle est disposé de manière à renfermer le manchon, le couvercle présentant une ouverture permettant le passage du métal fondu et un moyen servant à envoyer un gaz non réactif au voisinage des cavités et à l'intérieur du couvercle. 3. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'une barre de retenue est mise en contact direct avec la surface extérieure du manchon en rotation pour ralentir l'écoulement excessif du métal fondu et empêcher le métal de quitter les cavités avant d'hêtre solidifié. LV. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce 25 que le manchon est en graphite. 5- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon est en cuivre. 6. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen servant à faire tourner la base du moule comprend 30 un arbre d'entraînement fixé sensiblement au centre de la base du moule, un moteur à vitesse variable et une chaine d'entraînement montée entre le moteur et l'arbre d'entraînement. 7. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la base du moule présente une forme cylindrique. 55 8. Appareil suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé- en ce qu'un moyen de pulvérisation d'un réfrigérant fluide est disposé au voisinage des cavités du moule afin de pulvériser directement le métal déposé dans les cavités pendant que celles-ci tournent. BAD ORIGINAL