Brevet FR2095280A1 — publié le 19720211

La présente invention, concerne un procédé de'!Ôouieé de métal ou d* alliages métalliques, à partir de récipients chauffés, dans des moules de coulée continue, dans un espace gui peut être isolé de l'atmosphère. 5 On connaît de nombreux procédés de fusion de métaux et d'al liages métalliques tels que des aciers et de traitement du bain sous vide, ou encore sous la pression d'un gaz. C'est ainsi qu'il est connu, par exemple, de fondre des alliages métalliques et des aciers dans des fours à induction sous vide et de les verser en-10 suite de façon dosée, dans un récipient isolé de l'atmosphère et sous vide dans -un moule de coulée continue (Brevet Allemand ÎT° 1.483.657). Dans une autre installation connue permettant de verser de façon dosée un métal fondu dans des moules de coulée continue, le 15 métal liquide est versé à partir de récipients intermédiaires bas culables de façon dosée dans un moule de coulée continue, opération qui se déroule également avec isolement par rapport à l'atmosphère (Brevet Allemand N° 1.291.760). Une autre installation connue, à partir de laquelle le métal fondu peut être versé de fa 20 çon dosée dans un moule de coulée continue, est représentée dans le Brevet Allemand ÎT° 811.4-90. Avec les installations connues, il est possible de fondre et de couler des aciers et des alliages métalliques à l'abri de l'air. Ce but peut également être atteint avec le procédé suivant l'in-25 vention. L'invention a pour but d'effectuer la fusion, l'alliage, le dégazage ou le gazage ainsi que la coulée de métaux et d'alliages métalliques d'une manière aussi simple et aussi efficace que possible et, par conséquent, économiquement' optimale. 30 En conséquence, l'invention a pour objet de créer un procédé permettant de libérer l'appareil de fusion, qui peut être par exemple un four à induction ou un four à arc, des opérations de raffinage et d'alliage et du processus de longue haleine que cons titue la coulée dans des moules de coulée continue, pour pouvoir 35 l'utiliser plus efficacement pour la coulée proprement dite, en lui adjoignant, d'une manière connue en soi, une installation de coulée supplémentaire. A cet effet, suivant l'invention, dans un procédé de coulée de métal ou d'alliages métalliques à partir de récipients chauf-40 fés, dans des moules de coulée continue dans une enceinte pouvant 71 18113 2 2095280 être isolée dë 1 * atmosphère', ùn fait'le vidé dans • ladite'* 'ènceinte après y avoir"introduit une poche' de coulée pouvant' être chauffée, l'emplie d'un bain métallique et l'on transfère le:métal liquide, de la poche sur une gouttière ascendante munie d'un dispositif 5 transporteur et de chauffage électro-inductif, de façon dosée, puis on lé fait s'écouler à partir de l'extrémité supérieure de la gouttière dans le moule de coulée continue avec un débit tel qu'il se forme -une masselotte liquide plate dans le moule. Le métal ou l'alliage métallique fondu dans un appareil de 10 fusion est, lors de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, allié avec sa composition définitive d'une manière connue en soi, ou bien cette composition définitive eét seulement grossi èrement établie, après quoi le bain métallique est versé dans une poche de coulée pouvant être chauffée. Cette poche est ensuite in 15 sérée dans une enceinte pouvant être isolée de l'atmosphère, l'on fait le vide dans cette enceinte et le bain, qùi se trouve dans la poche, est ensuite dégazé. En outre, on peut également par addition supplémentaire de substances donner au bain d'alliage métallique se trouvant dans la poche sa composition définitive en-20 tre des limites étroites. Ensuite, le bain métallique est amené de façon dosée, par l'intermédiaire d'une gouttière - transporteuse ascendante à laquelle est associé un dispositif de pompage électro-inductif, dans un moule de coulée continue. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré du procédé suivant 25 l'invention, après dégazage à l'abri de l'air du bain métallique dans la poche de coulée, un gaz inerte ou réactif peut être intro duit dans l'enceinte jusqu'à ce que la pression désirée soit atteinte. Dans le cas où un tel gazage est indésirable ou n'est pas nécessaire, l'enceinte peut aussi rester sous vide jusqu'à achève 30 ment de là coulée du bain. La coulée d'un bain métallique à partir de récipients intermédiaires dans des moules sous vide ou sôus pression de gaz est connue en soi. Il est également connu de transporter des' bains mé talliques sur des gouttières transporteuses électro-inductives. 35 En outre, il est connu, dans la refusion à l'arc dans le vide, sous laitier ou non, de former,- lors de la coulée, une masselotte liquide plate. Cette dernière opération est Rendue possible par l'apport de chaleur effectué et l'intensité de-refroidissement du creuset de fusion. . r . : : ii-v 40 Le procédé suivant 11 inventibri profite des' avantages de ces 71 18113 3 2095280 différentes opérations de traitement, séparément cornues en elles -mêmes, et conduit, en réunissant tous ces avantages, à une amélioration des procédés jusqu'à présent connus de coulée d'un bain métallique sous vide ou sous pression de gaz dans des moules de 5 coulée continue. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui en représentent, à titre d'exemple non limitatifs, deux modes de réalisation. 10 Sur ces dessins : les fig.1 et 2 représentent schématiquement deux exemples d'exécution d'installations permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Dans l'installation de coulée représentée sur la fig.1, une 15 poche 3 remplie d'un bain métallique 2 est placée dans une encein te 1 qui peut être isolée de l'atmosphère d'une manière hermétique résistant à la pression. Le "bain métallique 2 a été fondu dans un four de fusion classique et versé dans la poche 3« Pour assurer le maintien en température du bain métallique 2 pendant 20 la coulée, il est prévu un dispositif de chauffage inductif 4. Ce dispositif peut être, d'une manière connue en soi, soit incorporé à la paroi périphérique de la poche 3 soit, comme représenté sur le dessin, disposé séparément dans la poche 3 en une unité autono me dans l'enceinte 1. Cette dernière disposition présente l'avan-25 tage que la poche de coulée 3» lors de son transport, ne supporte pas la charge du dispositif de chauffage 4. Après l'insertion de la poche de coulée 3 dans l'enceinte 1, on ferme le couvercle 5 et l'on fait le vide dans l'enceinte au moyen de la pompe à vide 7P. En même temps, le bain métallique 2, 30 se trouvant dans la poche de coulée 3, est dégazé. Simultanément ou ensuite, on peut encore ajouter, à partir d'un ou plusieurs récipients de chargement 6, des éléments d'alli âge ou générateurs de laitier, dans la poche de coulée 3 sur le bain métallique 2. 35 Le bain métallique 2, après le dégazage et éventuellement le raffinage et l'alliage, est versé par basculement de la poche de coulée 3, par l'intermédiaire du bec de coulée ou par écoulement à travers le trou de piquée qui se trouve dans le fond de la poche de coulée 3 et qui peut être ouvert entièrement ou partielle-40 ment au moyen d'une trappe 7 ou d'un bouchon, sur 1 ' extrémite in— 71 18113 * 2095280 férieure d'une gouttière transporteuse ascendante 8. Le transport du "bain métallique versé sur la gouttière 8 jusqu'à l'extrémité supérieure de celle-ci s'effectue d'une manière connue en soi au moyen d'un dispositif de pompage électro-inductif 9. Ce disposi-5 tif transporteur 9 assure, en outre, un réchauffage du bain métal lique. Le dispositif transporteur électro-inductif 9 transporte exclusivement la matière métallique, de sorte que des inclusions non métalliques, telles que des oxydes, des carbures ou des nitru *10 res, ne sont pas transportées avec le bain métallique et restent dans la partie inférieure de la gouttière transporteuse 9. Sur la gouttière 8, le bain transporté peut être gazé ou dégazé de façon particulièrement avantageuse, en raison de la grande étendue superficielle qu'il présente. 15 A partir de l'extrémité supérieure de la gouttière transpor teuse 8, le bain métallique peut s'écouler, à travers un orifice 10 de ladite gouttière, dans le moule de coulée continue 11 refroidi qui est disposé au-dessous de cet orifice. Le dispositif transporteur électro-inductif 9 est réglé de telle manière qu'il 20 ne pompe vers le haut, sur la gouttière transporteuse 8, que la quantité de métal liquide juste suffisante pour qu'il ne se fora% dans le moule de coulée continue 11, qu'une masselotte liquide plate 12; à cet effet, il peut être avantageux de prévoir un chauf fage supplémentaire de la masselotte 12, par exemple au moyen 25 d'un brûleur à plasma 15* Ces mesures ont pour but de refroidir le bain dans le moule de coulée continue 11 de telle manière que, lors de la solidification, aucune liquation ne se produise dans le lingot. Un refroidissement intensif du moule de coulée continue 11 ne suffit pas, à lui seul, pour assurer ce résultat d'une 30 manière satisfaisante. A mesure que le métal fondu est introduit dans le moule de coulée continue 11 par le haut, le lingot solidifié 13 est tiré vers le bas à travers un sas hermétique 14. L'installation de coulée représentée sur la fig.2 ne diffère 35 àe celle de la fig.1 que par le dispositif de coulée continue qui est muni d'un dispositif d'extraction de lingot horizontal au lieu du dispositif d'extraction vertical du lingot coulé en conti nu de l'installation de la fig.1. Sur les deux figures, les éléments correspondants sont désignés par les mêmes références. 40 A l'extrémité supérieure de la gouttière transporteuse 8, le 71 18113 5 2095280 métal fondu s'éôoule à travers l'orifice 10 dans un récipient intermédiaire 16 disposé au-dessous de celui-ci et qui peut être mu ni d'un dispositif de chauffage inductif 17 pour maintenir en tem pérature lé métal liquide-qui s'y écoule. Au fond du récipient in 5 termédiaire 16, est prévu un "orifice latéral 18 à travers lequel le métal fondu peut s'écouler horizontalement dans un moule adjacent refroidi 19. Dans le moule 19 qui, lors de la coulée continue de l'acier, est de préférence en un matériau composite consti tué par des composés céramiques maintenus par un liant métallique, 10 ou "cermetn ayant, par exémple, comme composition, 60 % d'oxyde de molybdène et 40 % d'oxyde de zirconium, mais qui peut aussi contenir environ 4 à 10 % d'oxyde de calcium ou de magnésium, le métal fondu se refroidit et se solidifie. Le lingot continu 20 (ou barre) est tiré horizontalement vers l'extérieur, à travers 15 "un sas 21, par un dispositif d'extraction 22 constituée par des cylindres. Dans l'installation représentée sur la fig.2, la coulée du métal liquide s'effectue donc également jusqu'à sa solidification sous la forme d'une barre continue à l'abri de l'air, sous vide ou sous protéction d'une atmosphère gazeuse. 20 Les avantages du procédé suivant l'invention résident, d'une part, en ce que la coulée ne s'effectue pas, comme dans les procé dés connus jusqu'à présent, à partir de l'appareil dè fusion, ce qui occuperait celui-ci pendant la durée relativement longue de la coulée, mais bien à partir d'un récipient intermédiaire chauf-25 fé, à savoir la poche 3« L'appareil de fusion, qui n'est plus nécessaire pour le long processus de coulée', peut ainsi être utilisé de façon intensive pour l'opération de fusion proprement dite auquel il est destiné. Un autre avantage de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention réside en ce que le dégazage ou le ga 30 zage n'ont plus besoin non plus de s'effectuer dans le four de fu sion mais peuvent être effectués dans la poche 3 et éventuellement aussi, ensuite pendant la coulée. Un autre avantage du procé dé suivant l'invention réside dans le chauffage pratiquement.interrompu du bain métallique pèndant le dégazage ou le gazage ain-35 si que pendant la coulée. Le procédé suivant l'invention offre, en outre, la possibili té de séparer le bain métallique d'inclusions non métalliques lors du transport jusqu'au moule de coulée continue 11. Enfin, on peut encore mentionner la possibilité d'une coulée rigoureusement 40 dosée du métal fohdu dans le moule de coulée continue. 71 18113 6 2095280 Les avantages mentionnés ci-dessus ne peuvent pas être obtenus tous ensemble dans les procédés connus jusqu'à présent. En d'autres termes, si diverses installations connues permettent d'obtenir séparément certains des avantages énumérés, aucune d* en tre elles ne les assure tous à la fois. Le procédé proposé représente donc une invèntion qui enrichit le domaine de la technique. 71 18113 7 209528Ô REVENDICATIONS 1. Procédé de coulée de métal ou d'alliages métalliques, à partir de récipients chauffés, dans des moules de coulée continue^ dans une enceinte pouvant être isolée de l'atmosphère, caractéri- 5 sé en ce qu'on fait le vide dans ladite enceinte après y avoir in troduit une poche de coulée pouvant être chauffée, remplie de "bain métallique, et en ce qu'on transfère le métal liquide de la poche sur une gouttière ascendante munie d'un dispositif transpor teur et de chauffage électro-inductif, de façon dosée, après quoi 10 on le fait s'écouler à partir de l'extrémité supérieure de la gouttière dans le moule de coulée continue avec un débit tel qu' il se forme une masselotte liquide plate dans le moule. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu1 après dégazage du bain métallique à l'abri de l'air dans la poche 15 de coulée, un gaz inerte ou réactif est admis dans l'enceinte jus qu'à ce que la pression désirée soit atteinte.