Brevet FR2085409A1 — publié le 19711224

i 2085409 La présente invention est relative au refroidissement des coquilles de moulage utilisées en fonderie, en vue d'assurer une température des coquilles pratiquement constante au cours d'un cycle de fabrication comprenant le nettoyage interne de la coquil-5 le, son revêtement éventuel, la coulée, le refroidissement de la pièce coulée et le démoulage de cette pièce. Il est connu depuis longtemps de refroidir les coquilles de fonderie par des rampes d'arrosage. Cependant, on n'a pas résolu jusqu'ici de manière satisfaisante le problème d'assurer un arro-10 sage convenable pour maintenir les coquilles à une température à peu près constante, alors que, dans chaque cycle de fabrication, on apporte à la coquille utilisée une quantité considérable de calories par la coulée, pour les lui enlever ensuite lors du démoulage. 15 Or, le maintien des coquilles de coulée à une température constante est indispensable, au moins dans certains cas, par exemple lorsque les coquilles reçoivent un revêtement d'un mélange humide de farine de silice et d'eau. En effet, si la température des coquilles est trop élevée, l'eau du mélange de revêtement se 20 vaporise avant d'arriver sur la coquille considérée. Les particules solides de revêtement mal agglomérées se répartissent irrégulièrement sur la paroi de cette coquille et le revêtement ne joue pas correctement son rôle de protection. Si, par contre, la température est trop basse, l'eau n'est pas complètement vaporisée, le 25 revêtement reste trop humide au moment de la coulée, la vaporisation de l'eau se poursuit au cours de la coulée, dégageant de la vapeur à travers le métal liquide. La pièce coulée peut alors présenter des défauts qui la font rebuter. En outre, des incidents pouvant survenir en cours de fabrica-50 tion (arrêts de coulée ou accélération de cadence de production) perturbent le rythme et la régularité du refroidissement des coquilles, ce qui fait varier sensiblement leur température et se traduit également par des rebuts de fabrication. L'invention a pour objet une installation de refroidissement 35 de coquilles de fonderie qui remédie à ces inconvénients. Cette installation, destinée à un carrousel de coquilles tournant entre des postes successifs de nettoyage des coquilles, de revêtement facultatif de la surface intérieure de ces coquilles de coulée, de refroidissement et de démoulage, et comportant, aux 70 1398 î 2 2085409 postes d'arrosage, des rampes ou autres moyens d'arrosage des coquilles à débit d'eau variable, contrôlées au moyen d'électrovannes et de régulateurscte débit, est caractérisée en ce qu'elle comporte, à la suite d'au moins un poste d'arrosage permanent à 5 débit constant minimal, un poste complémentaire d'arrosage dont l'écoulement d'eau est asservi à un appareil de mesure de la température des coquilles refroidies. Suivant une caractéristique de l'invention, une électro-vanne, montée sur la conduite d'alimentation du poste d'arrosage eomplé-10 mentaire, est actionnée par un dispositif de commande électronique d'asservissement contenant des consignes d'ouverture et de fermeture pour deux températures déterminées et recevant des signaux indicateurs de température provenant d'un pyromètre qui vise la dernière coquille ayant passé par ledit poste complémentaire 15 d'arrosage. Dans ce cas, l'arrosage par ce poste complémentaire est intermittent. Suivant une variante, un régulateur de débit monté sur la conduite d'alimentation du poste d'arrosage complémentaire est 20 actionné par un dispositif de commande électronique, asservi à la mesure de température de la dernière coquille ayant passé par ledit poste de refroidissement complémentaire. Dans ce cas, l'arrosage par ce poste est continu mais à débit variable. 25 Grâce à l'invention, la quantité d'eau d'arrosage est accrue si les coquilles ont tendance à être surchauffée;-, et réduite si les coquilles ont tendance à se refroidir. La température des coquilles est mesurée â un endroit où, stabilise*, elle est sensible aux variations de cadence de fabricat ion, v. 'est-à-dire à la 30 sortie du dernier poste d'arrosage. La tsrapérature des coquilles augmente, en effet, quand la cadence, ce fabrication est accélérée et elle diminue lorsque la cadence est ralentie. Le réglage de la quantité d'eau d'arrosage est effectué par.anticipation, avant que la coquille n'atteigne le poste où sa. teispéï ature stabilisée est 35 mesurée. Ainsi, la quantité d'eau projetée est constamment ajustée à la valeur nécessaire pour maintenir les coquille? à température pratiquement constante au moment de l'application du revêtement et au moment de la coulée.. BAD ORIGINAL 70 13981 3 2085409 D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours 'de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 est un schéma en plan d'une installation suivant 5 l'invention; la Fig. 2 est un schéma en perspective d'un détail de l'installation montrant les coquilles arrosées par les rampes à débit intermittent et la mesure de température des coquilles. Suivant l'exemple d'exécution représenté, l'invention est 10 supposée appliquée à un carrousel 1 à coquilles 2 de moulage en fonderie; par exemple de moulage par centrifugation. Chaque coquille 2 est montée sur des galets 3 et entraînée en rotation autour de son axe longitudinal par un moteur individuel 4. Le carrousel 1, par exemple circulaire et d'axe X-X, comporte 15 une couronne dentée 5 pour son entraînement en rotation autour de cet axe X-X, dans le sens de la flèche f, par un pignon 6 et un groupe motoréducteur J. Sur ce carrousel sont réparties les coquil les 2, par exemple au nombre de sept, qui défilent devant des postes successifs:I de nettoyage, c'est-à-dire de brossage de la 20 surface interne de la coquille; II de revêtement de la surface interne de la coquille par projection d'un mélange liquide, par exemple de silice et de bentonite; III de coulée; IV, V, VI de refroidissement par arrosage; VII de démoulage ou extraction de la pièce coulée. 25 Aux postes de refroidissement IV, V, VI sont disposées des rampes d'arrosage à eau froide dont les jets sont conçus pour asperger uniformément les coquilles 2. Conformément à l'invention, il est prévu deux séries de rampes d'arrosage 8a et 8b. 30 La série de rampes 8a est disposée aux postes IV et V; ce sont des rampes d'arrosage permanent, alimentées par une conduite 9 dont le débit est réglé, par un régulateur de débit 10, à une valeur minimale suffisante pour un refroidissement correct quand la cadence de fabrication et la température de coulée de métal sont 35 minimales. Cette valeur est déterminée par l'expérience. Sur la conduite 9 est prévue une électro-vanne 11, de type connu, représentée symboliquement pour l'ouverture et la fermeture. Cette électro-vanne 11 reste d'ailleurs ouverte en marche normale. La deuxième série comprend au moins une rampe d'arrosage 8 , 70 13981 4 2085409 placée au poste complémentaire VI d'arrosage; elle est alimentée par une conduite 12 avec un écoulement intermittent, complémentaire de l'écoulement à débit minimal précité. Cet arrosage complémentaire sert d'appoint pour mieux refroidir les coquilles quand 5 la cadence de production augmente. Sur la conduite 12 est monté un régulateur de débit 13. Pour rendre cet écoulement intermittent, une électro-vanne 14, de type connu, est montée en série sur la conduite 12. Son ouverture et sa fermeture sont asservies à la température des coquilles 2 au poste d'extraction VII à 10 l'aide d'une commande d'asservissement 15. Celle-ci est, par exemple, électronique, mais elle pourrait être pneumatique. Elle est de type connu disponible dans le commerce. C'est pourquoi elle est représentée symboliquement. Elle contient des consignes d'ouverture pour une température t"*" trop O 15 élevée et de fermeture pour une température t trop basse des 1 O coquilles. Les températures t et t sont déterminées par l'expérience. Les consignes sont représentées symboliquement par une flèche 16 d'introduction de ces consignes. La commande 15 reçoit des signaux de température d'un pyro-20 mètre 17 par une ligne de transmission 18. Le pyromètre 17 visé la coquille à un poste où sa température, stabilisée, est sensible aux variations de cadence de fabrication, c'est-à-dire au poste VII placé à la suite des postes d'arrosage IV, V, VI. Enfin, la commande d'asservissement transmet des signaux 25 d'ouverture et de fermeture à 1'électro-vanne 14 par une ligne de transmission 19. Le fonctionnement est le suivant: En fabrication normale, le carrousel étant en rotation, une coquille est en cours de nettoyage en I, une autre en cours de 30 revêtement en II, une troisième reçoit du métal liquide en III, par exemple de la fonte, et les trois autres sont refroidies en IV, V et VI sous les rampes d'arrosage 8a et 8^, tandis qu'une dernière se trouve au poste d'extraction VII où l'on démoule la pièce coulée. 35 Aux postes de refroidissement IV et V, 1'électro-vanne 11 est ouverte. La première série de rampes d'arrosage S8" asperge en permanence les coquilles 2avec un débit d'eau Q1 réglé par le régulateur de débit 10. Le débit est le minimum nécessaire. La (ou les) rampes 8 du poste complémentaire VI d'arrosage 70 "13981 2085409 p asperge la coquille 2 avec un débit complémentaire Q ou ne l'as-" perge pas, suivant que 1'électro-vanne 14 est ouverte ou fermée. Cette dernière est ouverte si la température de la coquille 2, mesurée par le pyromètre 17 au poste VII, est suffisamment élevée, 5 par exemple supérieure à Elle est .^ermée si la température est trop faible, par exemple inférieure à j;2. Alors que le débit Q1 est constant, le débit Q2 est donc intermittent. Les deux débits s'ajoutent pour donner un débit total Q. Ainsi, la correction de débit d'arrosage est appliquée au 10 poste VI à une coquille 2 dont la température n'est pas lue directement, parce qu'elle n'est pas stabilisée, mais en quelque sorte estimée par anticipation en mesurant celle de la coquille 2 précédente au poste VII, de manière à apprécier l'influence de l'arrosage sur le refroidissement. Lorsque la coquille 2 en cours d'ar-15 rosage au poste VI arrive à son tour au poste VII d'extraction, sa température est lue à son tour et provoque éventuellement, par les lignes de transmission 1.8 et 19 et l'électro-vanne 14, une nouvelle correction en vue d'un refroidissement corrigé de la coquille suivante. 20 Grâce à la visée du pyromètre 17 sur la coquille 2 au poste VTI, à la suite des postes d'arrosage IV, V, VI, on mesure la température de la coquille à un endroit où, stabilisée, elle est cependant sensible aux variations de cadence de fabrication, tendant à monter lorsque la cadence augmente, et. à baisser lorsque 25 la cadence baisse. Pour cette raison, c'est à cet endroit que les variations de température sont le mieux décelées et que la correction par refroidissement peut être contrôlée. Grâce à l'invention, la température des coquilles est prati-quement stabilisée aux postes II de revêtement et III de coulée, 30 ce qui permet d'améliorer considérablement les conditions de coulée, donc d'éviter des rebuts comme expliqué précédemment. En variante, au lieu que le pyromètre vise directement la coquille 2, il peut, pour des raisons de commodité de montage, viser la pièce démoulée, au poste d'extraction VII., à l'endroit 35 où elle est dégagée de la coquille et débouche à l'air libre, pour connaître ainsi indirectement la température de la coquille. Enfin, au lieu que ce soit 1'électro-vanne 14 qui soit asservie à la commande 15 par la ligne 19, c'est le régulateur de débit 13 qui peut l'être. Une ligne 19®» représentée en traits mixtes à 40 la Fig. I, relie dans ce cas la commande 15 et le régulateur 13, 70 13981 6 208ê4Ô9- la ligne 19 étant supprimée. Quand la température de la coquille 2 au poste VII est trop élevée, le régulateur 13 est actionné dans le sens de l'accroissement du débit d'eau. En d'autres termes, sa section de passade est élargie, Dans le cas contraire, il est actionné dans le sens de la diminution du débit. Sa section, de passage est rétrécie. 70 13981 7 2085409 REVENDICATIONS 1.- Installation de refroidissement de coquilles de fonderie, destinée à un carrousel de coquilles tournant entre des postes successifs de nettoyage des coquilles, de revêtement facultatif 5 de la surface interne de ces coquilles, de coulée, de refroidissement par arrosage, et de démoulage et comportant aux postes d'arrosage des rampes ou autres moyens d'arrosage des coquilles à débit d'eau variable au moyen d 'électro - vannes et de régulateurs de débit, caractérisée en ce qu'elle comporte, à 10 la suite d'au moins un poste (IV, V) d'arrosage permanent à débit constant minimal, un poste (VI) d'arrosage à débit complémentaire, l'écoulement d'eau de ce dernier poste (VI) étant asservi par une commande (15) à un appareil (17) de mesure de température de la coquille (2). 15 2.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'appareil de mesure de température de la coquille (2) est placé à la suite des postes (IV, V, VI) de refroidissement des coquilles du carrousel. 3.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en 20 ce qu'une électro-vanne (14) montée sur la conduite (12) d'alimentation du poste d'arrosage complémentaire (VI) est actionnée par un dispositif de commande électronique d'asservissement (15) contenant des consignes (16) d'ouverture et de fermeture pour deux températures déterminées et recevant des signaux indicateurs de 25 température provenant d'un pyromètre (17) qui vise une coquille (2) ayant quitté le dernier poste (VII) de refroidissement par arrosage. 4.- Installation suivant la revendication 3j caractérisée en ce que 1'électro-vanne (14) de la conduite (12) d'alimentation 30 du poste complémentaire (VI) est reliée par une ligne de transmission (19) à une commande d'asservissement (15) contenant des consignes (16) d'ouverture et de fermeture pour deux températures déterminées et recevant des signaux indicateurs de température par une ligne de transmission (18) provenant d'un pyromètre (17) 35 qui vise une coquille (2). 5.- Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le pyromètre (17) vise la coquille (2) au poste (VII) d'extraction de la pièce coulée. 70 13981 8 2085409 6.- Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le pyromètre (17) vise la pièce démoulée au poste d'extraction (VII), à l'endroit où elle est dégagée de la coquille (2) et débouche à l'air libre, 5 J.~ Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un régulateur de débit (lj5), monté sur la conduite d'alimentation (12) du poste complémentaire (VI) est actionnée par un dispositif de commande électronique (15) asservie à la mesure de température d'une coquille (2) ayant quitté le poste de refroi-10 dissement. 8.- Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le régulateur (13) de débit est relié par une ligne de transmission (l9a) à la commande d'asservissement (15).