Brevet FR2085255A1 — publié le 19711224

La présente invention concerne un dispositif pour la coulée de métaux fondus dans des lingotieres, le métal fondu s'écoulant de la poche de coulée ou du four de fusion dans le dispositif répartiteur en passant par deux chambres, puis, de là, montant de bas en haut jusqu 1aux pièces formées dans les lingotières. Il est connu d'appliquer une pression sur la surface de la masse fondue d'un récipient (creuset) contenant le métal fondu pour refouler le métal fondu par un siphon dans un moule, par exemple dans une lingotière. Dans le procédé connu dit à basse pression, cette pression nécessaire est exercée sur la surface du bain de métal fondu par un gaz à basse tension, par exemple air ou azote, ou également par un gaz rare. Selon un développement du procédé à basse pression, dit procédé Alumasc, le métal fondu est refoulé par un siphon dans le moule au moyen d'une faible surpression. Lorsque la pièce coulée est solidifiée, on annule la surpression de sorte que le métal fondu subit une rupture au débouché du siphon0 ilais les procédés de coulée connus pour le remplissage mécanique de moules de coulée fonctionnant suivant ce principe présentent différents inconvénients qui excluent leur utilisation lorsqu'il suait de la fabrication d'un grand nombre de pieces.C'est ainsi que pour la coulée du laiton en lingotières, des alliages d'aluminium et d'une façon très générale de masses fondues qui présentent une tendance à l'oxydation, ces procédés de coulée ont l'inconvénient qu'il se forme à la surface du bain de métal fondu et dans le tuyau élévateur des peaux oxydées qui, à chaque opération de remplissage, peuvent être entraRnées dans le moule de coulée, ce qui agit de façon désavantageuse sur la qualité de la pièce moulée.Certes, on peut limiter ou éviter la formation de telles peaux oxydées en utilisant au lieu de l'air atmosphérique un gaz neutre, par exemple de l'azote ou même un gaz rare Mais il est évident que l'utilisation de tels gaz augmente les frais de fabrication et diminue par conséquent le rendement économique de l'opération de coulée. tant donné les nombres de pièces élevés que l'on veut obtenir par heure, les cadenses de production sont trop lentes.Dans les procédés actuellement utilisés, cet inconvénient est dû à la nécessité de mettre progressivement sous pression croissante la surface du bain de métal fondu, de refouler ensuite le métal fondu dans le moule par le tuyau élévateur (opération de remplissage) et, une fois le remplissage terminé, d'abaisser la pression exercée sur la surface du bain de métal fondu jusqu'à ce que le métal fondu puisse se séparer du point d'entrée dans la lingotière et descende dans le tuyau élévateur pour se retrouver de nouveau au même niveau que la surface du bain de fusion. La position du niveau du bain de métal fondu dans le ré ci- pient de maintien à température (creuset) à l'intérieur duquel fait.saillie le tuyau élévateur aboutissant à la lingotière est naturellement soumise pendant l'opération à de fortes variations car, après chaque remplissage de la lingotière, ce niveau s'abaisse d'une quantité déterminée. le niveau du bain de métal fondu oscille ainsi continuellement entre une valeur maximale après la fin de l'opération de ré-alimentation du récipient de maintien à température par du métal fondu venant du four de premi ère fusion et un niveau minimal qui est atteint lorsque le niveau du bain s'abaisse à la fin de l'opération de coulée.Il en résulte par conséquent aussi des durées de cycle de longueur différente, dont le minimum correspond au niveau maximal du bain de métal fondu après que le remplissage est terminé et dont le maximum se produit avant ré-alimentation nécessaire du remplissage. Il est évident, en particulier lorsqu'on utilise l'air atmosphérique comme fluide pour exercer la pression sur le bain de métal fondu, que les bains de métal fondu ayant tendance à l'oxydation subiront un brassage intensif avec l'air lorsqu'ils seront versés du récipient de transport dans le creuset de maintien à température. Il en résultera la formation de peaux oxydées et, dans une certaine mesure aussi, d'écume oxydée. On sait également procéder à la coulée d'après le principe de la coulée en chute. Le métal fondu s'écoulant de la poche de coulée est dans ce cas coulé directement dans la lingotière placée sur une plaque, la busette de coulée de la poche étant obturée au moyen d'un bouchon. l'inconvénient présenté par ce procédé est que par suite de la chute du métal fondu dans l'atmosphère, il se produit une couche oxydée et ceci de façon encore plus fort que ce n'est le cas avec les procédés à basse pression dont il a été question plus haut car le brassage avec l'air est intense. Un autre inconvénient est qu'on ne peut exercer aucune influence sur la vitesse avec laquelle le métal fondu est introduit dans le moule. Ces inconvénients sont évités par le dispositif que propose l'invention pour la coulée de métaux fondus. L'invention est caractériséeen ce qu'à une poche de coulée ou à un four à fusion est reliée de façon connue, par l'intermédiaire d'un tuyau de jonction ou d'un trop-plein, une chambre verticale oblongue., un niveau constant du bain de métal fondu étant maintenu dans la chambre, et en ce que la chambre comporte un orifice de fond obturé au moyen d'un bouchon usuel-qui débouche dans une deuxième chambre oblongue horizontale dont le diamètre est inférieur à celui de la première chambre et qui forme un canal à l'extrémité opposée duquel est prévu un orifice dirigé vers le haut sur lequel est posé le moule de coulée qui est disposé plus bas que le niveau du bain de métal fondu. Selon un développement de l'invention, le bouchon pénètre librement d'en haut dans le bain de métal fondu par l'intermédiaire d'une tige-guide de façon connue en soi et est actionné à la main ou par un procédé électronique. les deux chambres peuvent être chauffées électriquement. La dimension et le rapport mutuel des sections transversales des deux chambres sont fonction de la vitesse de passage de métal fondu attendue par unité de temps. L'avantage réalisé par l'invention est que la hauteur du niveau du bain de métal fondu et par conséquent la valeur de la pression statique dans la chambre peuvent être maintenues constantes. De plus, les phénomènes d'oxydation sont diminués dans une large mesure grâce au fait que la surface de contact entre l'air et le métal fondu est maintenue à un minimum. L'arrivée du métal fondu s'effectue de façon constante par le trop-plein existant de sorte qu'aucun remplissage de ré-alimentation n'est nécessaire ce qui évite tout brassage avec l'air. les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence à la figure uniaue du dessin annexé représentant schématiquement le dispositif proposé par l'invention. le dispositif suivant l'invention se compose d'une chambre 1 qui contient le métal fondu 9 et est alimentée en métal fondu par l'intermédiaire d'un canal de jonction ou d'un trop-plein 7. le bain de métal fondu est maintenu à un niveau de liquide constant 8. La chambre 1 présente à son extrémité inférieure un orifice de fond 3 et forme un dispositif en L avec une deuxième chambre communicante 2. La deuxième chambre 2 possède à son ex trémité opposée à l'orifice de fond 3 un orifice de sortie 5 débouchant dans la lingotière. la distance entre le fond 10 de la lingotière 6 et le niveau du bain de métal fondu 8 est, pendant la coulée, maintenue automatiquement constate à une valeur H par la disposition prévue par l'invention pour le trop-plein 7. Dans l'orifice de fond 3 est engagé un bouchon 4 qui, par l'intermédiaire d'une tige-guide 11, pénètre librement d'en haut dans. le bain de métal liquide 9. le bouchon 4 est soulevé et abaissé suivant les besoins par l'intermédiaire de la tige-guide 11 au moyen d'un dispositif de commande mécanique 13 par un levier de commande 14. La tige-guide 11 passe entre deux paires de galets de guidage 12. Au-dessus de ceux-ci est monté sur la tige-guide 11 un poids de surcharge 15. Au-dessus de la tigeguide 11 on a figuré une course réglable, Lorsque le métal fondu venant de la chambre ou de la poche de coulée s'écoule par le tuyau de jonction ou par le trop-plein 7 dans la chambre 1, cette chambre se remplit, le bouchon 4 reposant sur l'orifice de fond 3.Si le bouchon 4 se soulève alors de son siège, les chambres 1 et 2 entrent en communication l'une avec l'autre et le métal fondu qui se trouve dans la chambre 2 est soumis à la pression statique existant sur le fond de la chambre 1 et résultant de la hauteur R et de la densité du métal fondu. Sous l'effet de cette pression, le métal fondu monte par l'orifice de sortie 5 dans la lingotière 10. Là, il pénètre d'abord dans le dispositif d'arrivée (distribution) aux différentes pièces coulées et, par les évidements disposés à ltextré- mité des éléments de répartition (alimentation), il pénètre dans les moules qui sont remplis par le métal fondu suivant le principe de coulée ascendante.Lorsque le métal fondu a pénetré dans les moules, 11 orifice de fond 3 de la chambre 1 peut être obturé au moyen du bouchon, cette opération pouvant s'effeetuer à la main ou automatiquement par l'intermédiaire d'un relais qui peut étre télé-commandé lorsqu'il entre en contact avec le métal fondu dont le niveau monte dans un tuyau élévateur de con trolle du système de coulée. le dispositif suivant l'invention est utilisable de manière générale en technique de coulée et donne pratiquement de bons résultats avec tous les métaux fondus à couler; en particulier les métaux fondus qui s'oxydent facilement mettent en valeur les avantages du dispositif suivant 11 invention. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté; d'autres modes de réalisation sont possibles dans le cadre de l'invention; REVI\JI)ICrl'PI ONS 1) Dispositif pour la coulée de métaux liquides dans des lingotières suivant le principe de coulée ascendante, caractérisé en ce qu'à une poche de coulée ou à un four de fusion est reliée de façon connue en soi par l'intermédiaire d'un tuyau de jonction ou d'un trop-plein une chambre oblongue verticale pour recevoir le métal liquide un niveau de bain constant étant maintenu dans la chambre,- et en ce que cette chambre comporte un orifice de fond pouvant être obturé au moyen d'un bouchon de type usuel qui débouche dans une deuxième chambre oblongue horizontale dont le diamètre est inférieur à celui de la première chambre et qui forme un canal à l'extrémité opposée duquel est prévu un orifice dirigé vers le haut sur lequel est posé le moule de coulée, celui-ci étant disposé plus bas que le niveau du bain de métal fondu. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, le bouchon pénètre librement par en haut dans le bain de métal fondu par l'intermédiaire d'une tige-guide et est actionné à la main ou par commande électronique.