Brevet FR2085866A1 — publié le 19711231

La présente invention concerne les procédés de fabrication de lingots creux et les dispositifs pour leur mise en oeuvre. On connaît bien un procédé de fabrication de lingots creux pour la refusion d'électrodes consommables sous laitier électroconducteur dans une lingotière refroidie comportant une plaque de fond annulaire et un noyau refroidi lui aussi et servant à former la cavité du lingot. Conformément à ce procédé, on utilise un noyau de manière que sa partie large soit en haut, et on extrait ce noyau du lingot au cours de la refusion, dans le sens de croissance du lingot, c'est-à-dire vers le haut. Lors de ce déplacement du noyau, la couche de métal du lingot touchant le noyau subit des déformations d'extension. Il en résulte l'apparition de déchirures et de fissures sur la surface intérieure du lingot, ce qui altère sa qualité. Ces fissures et ces déchirures sont impossibles à éliminer ensuite lors de l'usinage par déformation. Pour éliminer ces défauts des lingots, il est nécessaire d'usiner leur cavité par enlèvement de matière, ce qui entraine des pertes de métal et de temps, ainsi que des frais d'équipement supplémentaires. Le but de l'invention est d'éviter les complicàtions indiquées. Il s'agissait donc de créer un procédé et un dispositif pour la fabrication plus économique de lingots creux, dans lesquels le noyau et le déplacement du noyau seraient tels qu'ils assureraient ltohtention de lingots de meilleure qualité grâce à la prévention de la fissuration de la surface intérieure du lingot. La solution consiste en un procédé de fabrication de lingots creux par refusion d'électrodes consommables sous laitier électroconducteur,dans une lingotière refroidie avec un fond annulaire et un noyau refroidi lui aussi et destiné à former la cavité du lingot, procédé dans lequel, suivant l'invention, On emploie un noyau s'élargissant vers le bas et on extrait ce noyau du lingot en formation, dans le sens contraire au sens de croissance du lingot et aw fur et à-mesure de l'élaboration de celui-ci, à une vitesse assurant le retrait libre du lingot et excluant le serrage du noyau par le lingot. Un tel procédé est plus économique et assure l'obtention de lingots n'ayant pas de fissures sur leur surface intérieure et par conséquent, n' exigeant pas d'usinage par enlèvement de matière. L'absence de fissures résulte de la suppression des efforts d'extension dans la couche de métal se solidifiant près du noyau. Le procédé indiqué permet aussi d'obtenir une cavité conque dans les lingots. Il est avantageux de déplacer le noyau vers le bas, la lingotière et le lingot restant fixes. Dans ce cas on n'a besoin que d'une commande de puissance peu élevée. On peut déplacer la lingotière contenant le lingot vers le. haut, le noyau restant fixe. Cela permet de supprimer l'enfoncement de la partie inférieure-du dispositif dans le sol. On peut aussi déplacer la lingotière contenant le lingot vers le haut avec déplacement simultané du noyau vers le bas. Cela permet de diminuer- l'enfoncement de la partie inférieure du dis positif dans le sol et de faerliter le transport du lingot élaboré. Pour réaliser le procédé de l'invention, on a créé un dis- positif de fabrication de lingots-creux, comprenant une colonne avec un porte-électrodes, des électrodes consommables, une lingotière refroidie avec un fond annulaire, un noyau refroidi destiné à former la cavité du lingot et des commandes pour extraire le noyau- du lingot en formation, pour déplacer la lingotière et pour déplacer le porte-électrodes, les électrodes et la lingotière avec son fond annulaire étant raccordées à une source électrique d'alimentation, dispositif dans lequel, suivant l'invention, le noyau va en s'élargissant vers le bas et a une longueur plus grande que celle du lingot à élaborer. Un tel dispositif est plus-facile à réaliser, plus fiable et d'utilisation plus-commode. La lingotière peut être réalisée avec un fond annulaire amovible et le dispositif peut être doté d'un chariot pour évacuer le lingot. On simplifie ainsi le dévêtissage du flingot et son transport. Le noyau peut être raccordé à la source d'alimentation électrique. Cela permet d'assurer une distribution plus uniforme du courant dans le bain de laitier et d'améliorer la qualité du lingot. Pour expliquer l'invention, on décrit plus bas un exemple non limitatif de réalisation du dispositif suivant l'invention,- avec renvois au dessin annexé qui représente schématiquement ledit dispositif (vue de côté avec coupe partielle). Le dispositif pour la fabrication de lingots creux par refusion sous laitier électroconducteur comprend une lingotière 1 avec un fond annulaire 2 et un noyau 3 destiné à former la cavité du lingot 4. Le noyau 7 va en stélargissant vers le bas et il a une longueur supérieure à la longueur du lingot 4 à élaborer. Pour maintenir et déplacer les électrodes consommables 5, il est prévu une colonne 6 avec un porte-électrodes 7 et une commande 8 pour le déplacement du porte-électrodes 7. Les électrodes consommables 5 et la lingotière 1 avec son fond annulaire 2 sont raccordées à une source 9 d'alimentation électrique à l'aide de con ducteur 10 d'amenée de courant. te noyau 3 peut lui aussi être raccordé à la source d'alimentation électrique 9. Pour le déplacement vertical du noyau 3, le dispositif comporte une commande 11. Il est aussi prévu une commande 12 pour le déplacement de la lingotière 1 avec le lingot 4 dans la direction verticale. Le dispositif peut être doté d'un chariot 13 pour le transport du lingot 4, dans le cas où le lingotière 1 est réalisée avec un fond 2 amovible. te dispositif réalisant le procédé conformément à l'invent-ion fonctionne de la façon suivante. Dans l'ouverture du fond annulaire 2 de la lingotière 1 on engage, d'en dessous, le noyau 3 s'élargissant vers le bas, jusqu'à la position dans laquelle il n'y a plus de jeu entre eux. Dans l'enceinte annulaire formée par la lingotière 1, le fond 2 et le noyau 3, on engage par le haut les électrodes consommables 5. On remplit partiellement de laitier cette même ence-inte et on commence à fondre les électrodes consommables 5 en opérant comme on le fait d'ordinaire pour la refusion sous laitier électroconducteur. Au cours de la fusion, la lingotière 1 avec son fond annulaire 2 et le lingot 4 en cours d'élaboration sont fixes. Au fur et à mesure de la croissance du lingot 4, on déplace le noyau 3 vers le bas, à une vitesse assurant le retrait libre du lingot creux 4 en cours d'élaboration et excluant le serrage du noyau par ledit lingot 4. Pendant ce processus, à l'endroit où le noyau 3 se trouve au contact du lingot 4, des efforts de compression apparaissent, qui agissent le long de l'axe du lingot et compactent la couche de métal solidifiée sur le noyau 3. L'absence d'efforts d'extension agissant sur le lingot 4 à l'endroit où il se trouve au contact du noyau 3 exclut l'apparition de déchirures, fissures et autres défauts sur laKsurface intérieure du lingot. Dans un autre exemple de réalisation du procédé, on peut déplacer vers le haut la lingotière 1 conjointement avec le lingot 4 en cours d'élaboration, à une vitesse assurant le retrait libre du lingot 4, le noyau 3 restant fixe. Le lingot 4 se dégage alors progressivement du noyau 3. Le noyau 3 peut aussi être extrait du lingot 4 en déplaçant simultanément le noyau 3 vers le bas et la lingotière 1 avec le lingot 4 vers le haut. On peut aussi déplacer simultanément dans la même direction (vers le haut ou vers le bas) la lingotière 1 avec le lingot 4 et le noyau 3, mais à des vitesses différentes, assurant l'extraction progressive du noyau 3 du lingot 4. Le retrait libre du lingot 4 en cours d'élaboration est assuré par un choix approprié de la conicité du noyau 3 et de sa vitesse de déplacement. La vitesse de déplacement et la longueur du noyau 3 sont en fonction inverse de sa conicité. Quand la fusion cesse, on continue le déplacement relatif du noyau 3 ou de la lingotière 1 avec le lingot 4, jusqu'à ce que le noyau 3 se dégage de la cavité du lingot 4 ou qu'il se forme entre le noyau 3 et la surface intérieure du lingot 4 un jeu excluant le serrage du noyau 3. Une fois le noyau 3 entièrement retiré du lingot 4, on extrait celui-ci de la lingotière 1 à l'aide d'appareils de levage. Si la lingotière 1 est réalisée avec un-fond 2 amovible, on désolidarise celui-ci de la lingotière 1 après l'avoir posée sur le chariot 13, on enlève ensuite la lingotière 1 du lingot 4 à l'aide de la commande 12 et on évacue le lingot 4 conjointement avec le fond amovible 2 sur le chariot 13, dans la direction voulue. Le procédé et le dispositif de l'invention sont applicables à la fabrication de lingots creux de formes et dimensions différentes, dont ceux de grandes dimensions. Parmi les avantages du dispositif, il convient de citer sa conception simple, son exploitation et son entretien commodes, a fiabilité. Le procédé et le dispositif peuvent être appliqués à l'élaboration de lingots creux avec mise en oeuvre d'autres procédés métallurgiques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exem- ple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques de oyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. -REVENDIC AT i 0N - 1.- Un procédé de fabrication de lingots creux par refusion d'électrodes consommables sous laitier électroconducteur; dans une lingotière refroidie comportant un fond annulaire et un noyau refroidi lui aussi et destiné à former la cavité du lingot, caractérisé en ce que l'on emploie un noyau allant en s'élargissant vers le bas et qu'on l'extrait du lingot en cours d'élaboration, dans le sens contraire au sens de croissante du lingot et au fur et à mesure de l'élaboration de celui-ci, à une vitesse assurant le retrait libre dudit lingot et excluant le serrage du noyau par celui-ci.' 2.- Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est déplacé vers' lue bas, la lingotière contenant le lingot restant fixe. 3.- Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que a lingotière contenantAelingot est déplacéevers le haut, le noyau restant fixe. 4.- Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lingotière contenant le lingot est déplacéevers le haut, ie noyau étant simultanément déplacé vers le bas. 5.- Un dispositif pour la fabrication de lingots creux par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, du type comprenant une colonne avec un porte-élettrodes, des électrodes consommables, une lingotière refroidie comportant un tond annulaire, un noyau refroidi-destiné à former la cavité du lingot et des commandes pour extraire le noyau du lingot, pour déplacer la lingotière et pour déplacer lé porte-électrodes, les électrodes 'et la lingotière avec son fond annulaire étant raccordées à une source d'alimentation électrique, caractérisé en ce que ledit noyau va en stélargissant vers le bas et a une longueur plus grande que celle du lingot à élaborer. 6.- Un dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en- ce que la lingotière comporte un fond annulaire amovible et en ce que ledit dispositif comprend un chariot pour l'évacuation du lingot élaboré. 7.- Dispositif suivant l'une des revendications 4 et 5,caractériséence que le noyau est raccordé à- unesource d'alimentation électrique.