Brevet FR2095397A1 — publié le 19720211

L'invention concerne une lingotière pour coulée centrifuge, à trois couches coaxiales, comportant une enveloppe tubulaire et une chemise à l'intérieur de celle-ci. l'invention vise également un procédé pour sa fabrication. 5 Les lingotières pour coulée centrifuge sont utilisées pour la fabrication des tuyaux en fonte. Elles tournent dans des machines à couler en étant refroidies de façon continue par l'extérieur (à l'eau) et peuvent par exemple avoir un diamètre de 100 à 1000 mm et une longueur jusqu'à 800 mm. 10 En général, les lingotières pour coulée centrifuge sont fa briquées par forgeage et usinées avec une grande précision par enlèvement de copeaux sur toute leur surface. Les frais de fabrication sont en conséquence élevés du fait de ces conditions requises et constituent une part importante du prix de vente du 15 produit. En ce qui concerne la capacité productive et, de ce fait, la durabilité de la lingotière pour coulée centrifuge, l'aptitu-. de de la matière première à supporter sans formation de criques des changements de températures importants aussi fréquemment que 20 possible est déterminante. Il est évident que ces propriétés de la matière première ne peuvent être exigées que de façon limitée, étant donné que l'action que l'on peut exercer sur la formation des criques dans le cas de variations répétées de température, donc de l'apparition 25 fréquente de contraintes, est en corrélation avec la formation et la disparition des modifications plastiques de forme, donc des contraintes qui en découlent. Au cours des années, on a trouvé des matières premières déterminées pour lesquelles ont été effectués des essais systé-30 matiques sur leurs contraintes de service, et qui ont montré qu'on ne peut pas dépasser une certaine capacité de production lorsque les accumulations de contraintes basées sur des phénomènes plastiques dépassent, dans la paroi intérieure de la lingotière, la limite d'allongement ou la résistance aux efforts al-35 ternés de traction et de compression. L'apparition de contraintes internes nuisibles et leur effet sur la durabilité des pièces de machines ainsi sollicitées a été suffisamment expliquée scientifiquement. 71 22481 2 2095397 La possibilité d'augmenter la capacité de production des lingotières pour coulée centrifuge en partant de la composition ou du traitement thermique est limitée. On ne peut espérer influer dans de larges limites sur la capacité de production que 5 par le mode de construction des lingotières et par leur traitement en service pendant les opérations de travail. On s'est efforcé de traiter la surface intérieure des lingotières dans le but de provoquer prématurément un réseau de criques à chaud finement divisées et d'obtenir une surface de la paroi intérieure de 10 la lingotière qui respire et qui supporte mieux les phénomènes de variations de température et les contraintes ou les répétitions de contraintes qui en sont la conséquence (brevet allemand 972 528). Ces dispositions pouvaient prolonger la durée de vie de la matière première chimiquement homogène. 15 D'autres progrès furent obtenus grâce à des lingotières dans lesquels le corps intérieur était subdivisé par des rainures, qui étaient ensuite comblées par des moyens quelconques (brevet allemand 905 058). En outre, on a fabriqué la partie interne en enroulant des bandes rainurées et on a aini constitué une chemise 20 qui était à son tour montée par frottage dans une enveloppe tubu-laire. On a proposé dans ce cas également de diviser la surface intérieure de la chemise (brevet allemand 934 967). L'amélioration des paramètres de durabilité et des effets économiques témoignèrent certes du progrès accompli, mais les réalisations de ce type 25 avaient des limites, notamment lorsqu'on souhaitait des séquences de travail plus rapides. L'invention se propose par ailleurs d'accroître l'efficacité et la durée de vie des lingotières pour coulée centrifuge. L'objet de l'invention est une lingotière pour coulée cen-30 trifuge à trois couches concentriques, comportant une chemise, une enveloppe tubulaire et une gaine placée entre celles-ci, ces couches étant reliées métalliquement ensemble ; la couche médiane constituant la gaine est en granulé , tandis que la couche intérieure constituant la gaine ©st en matériau de soudure, 35 qui est appliqué sur la gaine. Ces trois couches sont en taatériau métallique ayant des propriétés différentes, notamment en aciers ayant ces propriétés différentes. Panai les propriétés technologiques importantes pour lté différentes couches, il faut noter particulièrement les pro- 71 22481 3 2095397 priétés suivantes Pour la chemise 5 Pour la gaine Pour l'enveloppe tubulaire résistance élevée aux variations de température pour line faible dilatation ; résistance mécanique élevée ; ténacité élevée pour une faible résistance mécanique, conductibilité thermique élevée ; : résistance mécanique moyenne, 10 déformabilité élevée ; On trouvera ci-après l'analyse chimique des aciers qui peuvent être envisagés pour les différentes couches : Pour la chemise : 0,08 - 0,80 i> c 0,20 - 2,00 Mn 15 0,30 - 25,00 £ Or 0,20 - 3,00 $ Mo 0,30 - 15 % 5i 0,10 - 0,70 Y 0,10 - 1,50 96 w- 20 0,15 - 3,00 fo Si Le reste est du fer habituelles Pour la gaine : 0,05 - 0,25 # C 0,10 - 1,00 $ Si 25 0,10 - 1,00 "jo Mn Le reste est du fer tuelles Pour l'enveloppe tubulaire : 0,20 - 0,50 io c 30 0,15 - 0,80 g Si 0,20 - 1,00 io Mn 0,30 - 2,00 1o Cr 0,15 - 1,50 'fo Mo 0,20 - 2,50 ^ M 55 Le reste est du fer contenant les impuretés habituelles. La gaine peut être constituée uniquement de granulé . Mais il peut également convenir de placer dans cette couche de granu- 71 22481 4 2095397 %é des barres rondes ou plates sous forme de carcasse, de treillis, ou d'une natte, ou sous la forme d'une bande hélicoidale, ces barres ou cette bande étant de préférence dans la même matière que le granulé. 5 II est avantageux que l'épaisseur de la chemise soit com prise entre 3 et 10 mm, celle de la gaine entre 5 et 14 mm et celle de l'enveloppe tubulaire entre 15 et 40 mm. De préférence, l'épaisseur de la chemise est comprise entre 5 et 8 mm, celle de la gaine entre 10 et 12 mm, et celle de l'en-10 veloppe tubulaire entre 15 et 25 mm. Pour la fabrication de la lingotière pour coulée centrifuge selon l'invention, on peut fabriquer d'abord l'enveloppe tubulaire, puis introduire dans cette enveloppe tubulaire les matériaux nécessaires à la formation de la gaine - le granulé ou éventuel-15 lement les barres rondes ou plates, ou la bande hélicoidale - et remplir les volumes intermédiaires avec du granulé. De façon appropriée, le granulé est en partie fondu sur son support, qu'il soit utilisé seul ou dans les espaces intermédiaires indiqués plus haut. La chemise est alors placée sur la couche de gaine, 20 de préférence par soudure d'apport du matériau en question, notamment des aciers cités ci-dessus pour la chemise. Pour fabriquer une gaine uniquement en granulé , le granulé est versé de façon appropriée dans un tube auxiliaire et il est passé sous un râcleur pour fixer l'épaisseur de la couche ; il 25 est soudé enfin partiellement par l'action d'une tête de soudure. Dans les cas où la gaine est fabriquée en premier, le matériau de l'enveloppe tubulaire peut être appliqué par soudure sur la gaine pour former l'enveloppe tubulaire. L'invention est décrite ci-après à l'aide de quelques exem-30 pies de réalisation représentés au dessin annexé, sur lequel : - les fig. 1 et 2 sont des vues latérales d'une lingotière pour coulée centrifuge, en coupe partielle, et - les fig. 1a et 2a sont des vues en coupe transversales selon les lignes A-A et B-B, respectivement des fig. 1 et 2. 35 Sur 3©a fig. 1 et 1a,la lingotière pour coulée centrifuge comporte une enveloppe tubulaire 1, une gaine en granulé 2 et une chemise 4. La gaine est reliée par fusion vers l'intérieur avec la chemise 2 et vers l'extérieur avec l'enveloppe tubulaire t. De façon appropriée, l'enveloppe tubulaire 1 et la chemise 2 71 22481 5 2095397 sont formées sur la gaine par soudure d'apport. SurHes fig. 2 et 2a, la lingotière est de structure analogue mais, dans ce cas, on utilise une combinaison de bandes 3 et de granulé répandu dans les espaces intercalaires de celles-ci. Les avantages particuliers de l'invention résident dans un refroidissement régulier de la lingotière et en un accroissement de sa durée de vie. 71 22481 6 2095397 RBYBSDICAÎIONS 1. - Lingotière pour coulée centrifuge à trois couches concentriques, comportant une chemise, une enveloppe tubulaire et une gaine placée entre celles-ci, ces couches étant reliées mé- 5 talliquement ensemble, caractérisée par le fait que la couche médiane constituant la gaine est en. granulé, tandis que la couche intérieure constituant la chemise est en matériau de soudure, qui est appliqué sur la gaine. 2. - Lingotière pour coulée centrifuge, selon la revendica-10 tion 1, caractérisée par le fait que la couche constituant la gaine et formée de granulé est traversée d'armatures en barres rondes ou plates sous forme de carcasse, de treillis ou de natte ou d'une bande hélicoidale. 3. - Lingotière pour coulée centrifuge selon l'une des re-15 vendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la couche extérieure constituant l'enveloppe tubulaire est appliquée sur la gaine par soudure d'apport. 4. - Lingotière pour coulée centrifuge selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la couche inté- 20 rieure est en un acier ayant une résistance élevée aux variations de température pour une faible dilatation et une résistance mécanique élevée, que la gaine est en un matériau à ténacité élevée pour une faible résistance mécanique et une conductibilité thermique élevée, et que l'enveloppe tubulaire est en un matériau 25 ayant unerésistance mécanique moyenne et une déformabilité élevée. 5. - Lingotière pour coulée centrifuge selon l'une des r^^ vendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les couches ont/ composition: Pour la chemise : 0,08 - 0,80 $ C 0,20 - 2,00 io Mn 30 0,30 - 25,00 Or 0,20 - 3,00 Mo 0,30 - 15 Io Si 0,10 - 0,70 io V 0,10 - 1,50 i» W 35 0,15 - 3,00 io Si le reste est du fer 71 22481 7 2095397 0,05 - 0,25 # C 0,10 - 1,00 i Si 0,10 - 1,00 0,20 - 0,50 io C 0,15 - 0,80 Si 0,20 - 1,00 56 Mh 0,30 - 2,00 $ Cr 0,15 - 1,50 i» Mo 0,20 - 2,50 io Ni le reste est du fer auxquels s'ajoutent les impuretés habituelles telles que P et S. 6. - Procédé pour fabriquer une lingotière pour coulée centrifuge selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on fabrique d'abord la gaine en remplissant de granulé un tube auxiliaire, on^fait passer sous un râcleur pour déterminer l'épaisseur de la couche de granulé et en le soudant partiellement sur son support par l'action d'une tête de soudure, et ensuite la couche constituant la chemise est formée sur la surface intérieure de la gaine par soudure d'apport et l'enveloppe tubulaire est appliquée de préférence en la soudant, sur son support. Pour la gaine Pour l'enveloppe tubulaire