Brevet FR2090127A1 — publié le 19720114

L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour la coulée ascendante de tuyaux , de "barres , de plaques , etc.. et a pour "but d'apporter un procédé de coulée continue gui opère de façon "beaucoup plus efficace et avec un 5 nombre réduit d'interruptions , ainsi qu'avec un équipement plus simple que les procédés antérieurs . On connaît déjà des procédés de coulée continue pour produire des tuyaux consistant à utiliser une "buse de graphite ouverte aux deux extrémités et un noyau conique centré à l'inté-10 rieur de celle-ci , par exemple par les "brevets américains H° 2 466 612 du 5 Avril 1949 et 3 375 863 du 2 Avril 1968 . Dans ces procédés , la "buse de graphite est fixée à la base du récipient de fonte , de manière que son axe longitudinal soit disposé verticalement , ce qui fait que l'extrémité de la buse à laquelle 15 le noyau est fixé entre dans ce récipient , tandis que son autre extrémité est à l'intérieur d'un moule refroidi par une circulation d'eau • Quand on aspire la fonte peu? la buse , elle se solidifie en un tuyau à sa sortie de celle-ci » De cette façon , il est possible de produire des 20 tuyaux de haute qualité dont les parois ont tout autour une épaisseur uniforme . Toutefois, l'un des inconvénients de ce procédé XSL est que quand on veut changer la buse , partie, au moins , du four ou du récipient de fonte à laquelle la buse est fixée , doit être débarrassée de la fonte , c'est à dire , doit être vidée ou 25 inclinée de façon que la région considérée soit au-dessus de la surface du métal en fusion . Cet inconvénient est particulièrement gênant quand plusieurs buses sont fixées au même récipient» Leurs durées peuvent être différentes mais, étant donné qu'elles doivent être toutes changées en même temps , il est clair que 30 certaines d'entre elles seront enlevées prématurément tandis que d'autres auront dû rester inactives pendant un certain temps» De plus , il existe toujours un risque qu'une certaine quantité de fonte s'échappe par la buse , exposant ainsi le personnel et l'équipement à des dangers • 35 "Oh autre procédé connu de coulée de tuyaux est une , variante horizontale du précédent . Dans ce procédé , la buse est fixée à la paroi du récipient de fonte de manière que son axe longitudinal soit horizontal . Ce procédé a les mêmes inconvénients que le procédé vertical mais , de surcroit , le tuyau produit 71 17891 2 2090127 peut facilement être excentrique • La gravité fait que le métal refroidi descend vers la partie inférieure de la buse avec pour conséquence que le front de solidification devient oblique . Du fait que la partie inférieure se solidifie en premier elle a , 5 en raison de la forme conique du noyau , des parois plus minces que la partie supérieure qui se solidifié après • Les inconvénients décrits ci-dessus ont été éliminés dans le dispositif selon l'invention en plongeant la buse avec son dispositif de refroidissement dans la fonte par 10 en haut et en tirant verticalement le tuyau en train de se solidifier • Un procédé de coulée ascendante pour tuyaux a été décrit par J.3P. Jordan dans le brevet américain N° 2 553 921 du 22 Mai 1951 • Dans ce procédé , une buse métallique refroidie 15 par une circulation d'eau et protégée par un revêtement incombustible est plongée dans la fonte par en haut et la barre en train de se solidifier est tirée vers le haut à une vitesse suffisamment élevée pour que sa région centrale reste en fusion au-dessus de la surface libre du récipient de fonte . Etant donné que la 20 fonte ne s'élève pas au-dessus de cette surface , on obtient un tuyau dont la surface intérieure est déterminée par la région en fusion à l'intérieur de celui-ci . Il convient de noter que les gaz contenus dans la fonte , et qui se dégagent pendant la solidification , peuvent s'échapper à travers la surface libre de la 25 fonte contenue dans le tuyau • Ce procédé présente des faiblesses évidentes qui sont la raison pour laquelle il n'a presque jamais été appliqué sur une échelle industrielle . En premier lieu, il n'existe aucun alliage pouvant être utilisé pour la fabrication d'une buse 30 destinée à couler -des métaux ayant des points de fusion élevés si l'une des extrémités de cette buse doit plonger dans la fonte» En second lieu , il est très difficile d'obtenir des conditions de refroidissement suffisamment uniformes pour que la surface intérieure du tuyau ait une qualité satisfaisante puisque celle-35 ci est déterminée par l'épaisseur de la couche solidifiée à l'endroit considéré . Troisièmement , le dispositif présente une faiblesse structurale ; en effet, il est presque impossible de rendre le-joint entre la buse métallique et l'isolateur de céramique suffisamment étanche pour empêcher la fonte- de suinter , en par 71 17891 3 2090127 ticulier du fait que ces deux matières ont des coefficients de dilatation différents . Or, quand la fonte s'infiltre ainsi, elle se solidifie sous l'influence des parois froides de la buse et provoque des fissures et même des ruptures en se collant au 5 produit coulé . Il est évident que les préventions contre les effets nuisibles des gaz ont été la raison pour laquelle la suggestion suivante pour un procédé de coulée ascendante continue pour tuyaux n'a pas été faite avant la demande de brevet améri-10 Cain N° 95 038 . Il y a toutefois des différence notables entre ce dernier procédé et celui de l'invention . Ces différences apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre , d'un exemple de réalisation de la présente invention, en référence à 15 la figure unique du dessin annexé, qui est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif conforme à celle-ci • En se référant au dessin, on voit qu'un noyau 8 est fixé à l'intérieur de la buse et est centré avec le concours d'une surface de guidage 10. Généralement , ces pièces sont en 20 graphite , mais elles pourraient aussi être faites d'une autre matière , par exemple , d'un alliage fritté de métal et d'un oxyde métallique • Des canaux 12 s'étendent à travers la base du noyau 8. La fonte traverse les canaux 12 pour gagner la région de solidification comprise entre la buse 7 et le noyau 8. La buse 25 7 est reliée à un moule 2 par vissage , ce qui assure un bon transfert de la chaleur . Une circulation d'eau de refroidissement est introduite dans le moule 2 par un tuyau A. Cette eau est obligée de s'écouler vers l'extrémité inférieure du moule , le long de l'espace compris entre le tuyau extérieur 2 et le 50 tuyau intermédiaire 5, puis de s'élever le long de l'espace compris entre le tuyau intermédiaire 5 et le tuyau intérieur 2 pour ressortir finalement par le tuyau B . L'extrémité inférieure du moule 2 est protégée par un revêtement incombustible 6 qui est fixé à l'extrémi-35 té inférieure de la buse 7 par exemple , au moyen d'une surface conique 11 et d'un écrou 5 , assez étroitement pour que la fonte ne puisse pas venir au contact du moule 2 . Le fonctionnement de ce dispositif est basé sur le fait que le moule est immergé , par en haut, assez pro— 71 17891 4 2090127 fondément dans la fonte pour que le front de solidification 13 soit au-dessous de la surface libre 14- de la fonte. Le tuyau solidifié est tiré vers le haut par un appareil situé au-dessus du dispositif et qui n'a pas été représenté sur la figure . Le 5 prolongement du tuyau intérieur 2, au-dessus de la face supérieure de la buse 7 » assure le refroidissement du tuyau déjà solidifié . La surface intérieure du tuyau moulé est déterminée par le diamètre du noyau au front de solidification 13» 10 En modifiant les conditions opératoires de façon à déplacer le front de solidification 13 » il est possible de modifier dans une certaine mesure le diamètre intérieur du tuyau r même pendant la coulée • Le dispositif qui vient d'être décrit diffère de 15 celui décrit dans la demande de brevet américain IT° 95 038 eh ce qu'il n'est pas nécessaire d'avoir recours à des différences de pressions par rapport à l'air libre . Dans le cas de la production de tuyaux , l'utilisation d'un vide partiel soulève de grandes difficultés techniques puisque tout le tuyau coulé doit être 20 à la même pression . De plus, le tronçonnage du produit devrait aussi être exécuté sans perturber le vide partiel régnant à l'intérieur du tuyau . Il est bien évident que la construction d'une chambre à vide partiel est particulièrement difficile , notamment , lorsqu'on se propose de produire des tuyaux très longs , 25 par exemple , de l'ordre de 10 mètres • Il est à noter qu'une construction très simple permet de couler simultanément plusieurs tuyaux avec le même récipient de fonte au moyen d'un dispositif conforme à l'invention et de telle sorte qu'aucune des buses ne perturbe le fonctionne-30 ment des autres . Lès dimensions des tuyaux obtenus sont très précises et, en raison de la direction de coulée , les variations d'épaisseur des parois sont faibles . On n'a constaté aucune perturbation par les gaz . Exemple : On a coulé un tuyau dont les dimensions 35 sont 60/46 mm au moyen d'un dispositif conforme à l'invention en utilisant l'alliage CutTilOEe selon la norme de DUT 17 664. La vitesse de coulée est de 25 cm/ma. et le débit àe l'eau de refroidissement est de 20 1/mn . La structure du tuyau ainsi obtenu est solide et son excentricité est inférieure à + 1 % de l'épaisseur 40 de la .paroi • 71 17891 5 2090127 Un dispositif conforme à l'invention peut être utilisé pour produire des pièces coulées de longueur illimitée. Le diamètre de la pièce coulée est déterminé par la buse 7 et le noyau 8 . Les avantages de ce dispositif sont les plus évidents 5 dans la production de tuyaux , mais il va de soi que l'invention peut également être appliquée dans d'autres domaines au prix de certaines modifications de détail . C'est ainsi qu'en plus de la coulée continue de pièces creuses, un dispositif conforme à l'invention peut être utilisé , en enlevant le noyau , pour cou-10 1er en continu des "barres et différents profilés , des plaques , etc.. 71 17891 6 2090127 REVENDICATIONS 1 . Procédé pour la coulée ascendante continue de tuyaux , de barres , de plaques , etc .. dans lequel une fonte est conduite vers une buse contenant une région de refroidissement et où la 5 pièce refroidie est tirée vers le haut tout en étant refroidie en continu, caractérisé en ce que la buse plonge assez profondément dans la fonte pour que , quand une pièce est coulée en continu , son front de solidification soit situé au-dessous de la surface libre'de cette fonte . 10 2 • Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qjg la pièce coulée est tirée vers le haut de la surface libre de/fonte, dans une position verticale, ou oblique . 3 • Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des Revendications 1 ou 2 , contenant une buse refroidie qui peut être 15 plongée dans la fonte et un moule à refroidissement qui prolonge la buse vers le haut caractérisé en ce que la buse se prolonge dans la région de refroidissement du moule et en ce que cette buse et , au moins , la partie inférieure du moule sont protégées extérieurement par un garnissage incombustible . 20 4 . Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le garnissage est fixé étroitement à l'extrémité inférieure de la buse par une surface conique et un écrou • 5 • Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, pour couler des tuyaux , caractérisé en ce qu'un noyau , centré à l'aide d'une 25 surface de guidage , est fixé à l'intérieur de la buse , des canaux s'étendant à travers la base du noyau et débouchant dans l'espace annulaire compris entre celui-ci et la buse • 6 . Dispositif selon la revendication 5 , caractérisé en ce que le noyau rétrécit en cône vers le haut • 30 7 • Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 caractérisé en ce que la buse est fixée au moule par vissage . . 8 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6 , caractérisé en ce qu'il est monté de manière réglable afin de pouvoir plonger plus ou moins profondément dans la fonte •