Brevet FR2171839A1 — publié le 19730928

La présente invention concerne des têtes d'alimentation pour lingotière du type dans lequel un montage de tête est prévu à l'intérieur de l'extrémité supérieure de la lingotière. Quand on a commencé à constituer des têtes par des carreaux introduits et suspendus, il était habituel d'employer quatre carreaux plats en contact complet ou partiel avec la paroi de la lingotière et qui offraient au métal fondu une surface qui était sensiblement une réplique réduite de la forme de la lingotière ; mais les carreaux préformés devaient être dimensionnés pour s'adapter dans le plus petit moule pour n'importe quelle taille donnée de lingot, et en conséquence, dans un moule plus grand il restait le long du périmètre inférieur des carreaux au moins deux vides dans lesquels du métal fondu pouvait pénétrer.Cet inconvénient fut surmonté en adoptant un montage en huit pièces, consistant en quatre carreaux plats en forme de coins et quatre carreaux corniers de calage, montage qui rattrape la différence des dimensions réelles de moule pour n importe quelle taille donnée de lingot. Toutefois, dans tous les cas sauf quelques exceptions fortuites, le montage de tête en huit pièces donne un extérieur "crénelé", c'est-à-dire dans lequel la jonction entre la coquille à lingot et la tête d'alimentation n'est pas une ligne horizontale continue à cause de la relation étagée des carreaux de calage assemblés.Du fait qu'avec les matières de nettoyage de surface en usage aujourd'hui, et d'autres techniques de coulée employées, il est vraiment très rare qu'une retassure ou une ségrégation apparaisse dans un lingot audessous du niveau de l'extrémité inférieure de la tête d'alimentation, l'extrrieur crénelé signifie ou bien une qualité défavorablement altérée de la surface du produit fini ou bien une augmentation inadmissible du rebut par rapport à eelui nécessaire pour éliminer la retassure et la ségrégation. Toutefois, même quand il n'y a pas de crénelage, une certaine quantité de produits d'addition peuvent être "piégés" à la jonction, à laquelle il y a'- en tout cas - un brusque changement de profil qui a pour résultat des surfaces médiocres sur le produit fini. Dans une tentative pour surmonter ces difficultés, on a fabriqué des lingotières ayant autour de leur extrémité interne supérieure un évidement dans lequel les carreaux peuvent s'adapter de manière à ce que la surface découverte de ces carreaux se fonde dans la surface de la paroi de moule située juste au-dessous d'eux.Si l'on emploie des carreaux essentiellement plats, la superficie transversale de la tête d'alimentation est fortement augmentée, ce qui a pour résultat la nécessité de quantités plus grandes de matières de nettoyage de surface et une plus grande déperdition de chaleur de la tête d'alimentation. I1 s'ensuit de ce qui vient d'être dit que (à cause de la grande superficie transversale) pour un volume initial donné de métal fondu dans la tête d'alimentation, la hauteur de cette tête d'alimentation sera moindre et la retassure ou ségrégation dedans sera par conséquent plus près de la jonction entre la coquille du lingot et la dite tête d'alimentation. Toutefois, si les carreaux ont une forme telle qu'à leur niveau le plus bas ils se fondent dans la paroi de la lingotière mais qu'à un niveau plus haut ils saillent en dedans en se terminant même par une portion verticale de leur surface interne découverte, ils peuvent réduire de façon appréciable la superficie transversale de la tête d'alimentation.Cette tête d'alimentation peut être de section circulaire au sommet, nonobstant une section différente de la lingotière. Des têtes profilées de cette façon ont également été faites d'une seule pièce, et des têtes similaires faites d'une seule pièce ou bien de pièces séparées ajustées ensemble ont également été suspendues dans les lingotières sans évidements, mais dans les deux cas, il est difficile de les fixer pour les empêcher de flotter sur le métal fondu. On peut les attacher avec des fils métalliques, des feuillards, des chaines ou autres dispositifs, mais celà est fastidieux et prend du temps et est par conséquent relativement coûteux, en particulier dans le cas d'un montage en pièces séparées si bien qu'en général on a utilisé des poids, un poids d'environ 750 kg à 1 tonne étant nécessaire sur un moule d'une capacité de quelques 5 tonnes de métal fondu. Avec un poids moindre, la tête peut encore se soulever, en laissant échapper le métal fondu, et en tout cas une grue est nécessaire pour placer les poids et également pour les enlever ultérieurement. Selon la présente invention, une tête d'alimentation pour lingotière comprend une chemise fixée à l'extrémité interne supérieure du moule et dont la face interne découverte se rac corde à la face interne de la lingotière au-dessous d'elle et se trouve sensiblement dans l'alignement de celle-ci, et un élément central ayant une surface interne convergeant vers le haut en partant d'un profil correspondant étroitement à la section transversale de l'espace situé à l'intérieur de la chemise, et aussi des moyens pour soutenir cet élément cen tral dans le dit espace. Cet élément central n'est pas fixé à la chemise fixe, et peut être à ajustement lâche ou coulissant. Par sa convergence vers le haut, il sert à réduire grandement la superficie transversale de la tête d'alimentation, au-dessus de son niveau inférieur, d'un lingot en train d'être coulé. Il peut n'avoir qu'une seule section transversale inférieure conver geant vers le haut ou bien plusieurs telles sections succes sives, aboutissant à une section transversale supérieure à côtés parallèles. L'élément central a tendance à flotter sur le métal fondu et à monter avec celui-ci, mais on peut l'empêcher de se soulever au moyen de liens ou d'un cadre ou même au moyen d'un poids.Un tel cadre peut également servir à soutenir l'élément central dans sa position initiale, bien que dans une autre possibilité, ou en supplément, la chemise puisse être formée avec une ou des saillies pour soutenir le dit élément. Avec l'élément central ajusté libre ou coulissant, du métal fondu pourrait peut-être passer entre le dit élément et la chemise. Celà peut être évité en arrêtant temporairement la coulée au moment où l'élément central flottant est d'abord poussé vers le haut contre le dispositif de retenue, afin de permettre au métal de se solidifier dans l'intervalle entre son niveau inférieur et la chemise ; en fixant au bord infé rieur extérieur de l'élément central une bande de métal qui refroidira le métal fondu et le solidifiera ; ou en prévoyant entre l'élément central et la chemise une cavité convergeant vers le bas en direction de l'intervalle situé à l'extrémité inférieure de l'élément central, et en remplissant cette ca vité d'une matière granulaire en vrac qui bloque l'intervalle et se fritte sous la chaleur émanant du métal fondu. La chemise peut être positionnée dans un évidement ménagé autour de l'extrémité interne supérieure de la lingotière, et peut consister en un montage de carreaux fixés par des coins ou par des goujons implantés dans la paroi du moule à travers eux, ou bien elle peut être formée "in situ". La chemise peut etre munie d'une saillie du de saillies pour soutenir l'élément central dans sa position initiale, et peut avoir ses côtés pa rallèles ou bien converger légèrement vers le haut. L'élément central peut consister en un montage de carreaux, ou bien être un élément pré-moulé. Des moyens de maintien ou de retenue ne nécessitant pas l'emploi d'une grue peuvent consister en un cadre articulé s'étendant entre des oreilles diamétralement opposées situées sur l'extérieur de la lingotière, ce cadre étant initialement suffisamment lâche pour que son ajustage au moule s'effectue facilement et entrant en action quand l'élément central a été légèrement soulevé par le métal fondu ; ensuite le lingot, au fur et à mesure qu'il se solidifie et refroidit, se contracte et l'élément central baisse avec lui, si bien que le cadre est une fois de plus lâche et par conséquent facile à enlever. La chemise fixe est sans inconvénient utilisable pour plusieurs coulées, en la formant par exemple de matériaux réfractaires classiques. L'invention va maintenant être décrite d'une façon plus détaillée, en référence au dessins annexéx, dans lesquels Figure 1 est une vue en coupe à travers l'extrémité supérieure d'une lingotière à section carrée ayant sa grande extrémité en haut, munie d'une tête d'alimentation selon l'invention ; et d Figure 2 est une vue en plan par dessus/ l'objet de figure 1. Dans les dessins, l'extrémité supérieure d'une lingotière est indiquée en 1, et a une paroi interne 2, un sommet 3 et des oreilles de levage 4, une tête d'alimentation étant indiquée en 5. Le moule 1 est évidé intérieurement en'6 pour procurer un épaulement 7 sur lequel repose une chemise fixe 8 formée par quatre carreaux 9 fixés par des coins 10, la face interne et découverte Il de chacun de ces carreaux étant de niveau ou sensiblement de niveau avec la face interne 2 du moule. Les carreaux 2 s'étendent vers le haut et saillent au-delà du sommet 5 du moule. Un élément central est indiqué en 12 et s' ajuste étroitement à son niveau inférieur dans les carreaux 9, cet élemefit ayant un profil inférieur convergeant vers le haut 12, avec une surface intérieure 14 convergeant vers le haut jusqu'à une portion centrale 15, à section circulaire, à côtés parallèles et entourant une superficie sensiblement plus petite que la superficie entourée par la chemise fixe 8. Un moyen pour soutenir cet élément central dans sa position initiale est indiqué sous forme de saillies 16 situées sur les carreaux 2 et représentées en pointillé sur la figure 1. Si, comme indiqué précédemment, les carreaux de chemisage convergent vers le haut, le bas à ajustement étroit de l'élément central entre en contact avec la chemise au moment où le métal fondu le fait monter en flottant et la chemise empêche ainsi le soulèvement de l'élément central de se poursuivre.Dans une autre possibilité, un tel soulèvement peut être réfréné par le cadre lâche représenté schématiquement en 22. Ce cadre s'étend sur le dessus de la lingotière entre les oreilles 4 et consiste en deux bras centraux parallèles 18 et deux barrettes centrales parallèles 19 aptes à porter sur le dessus de l'élément central 12, les bras étant articulés à chaque extrémités 20 à une paire de bras latéraux 21 qui convergent au fur et à mesure qu'ils se prolongent en descendant jusqu'aux oreilles 4 sous lesquelles il s'accrochent de façon lâche. Tous les bras peuvent être simplement formés de cornières. Le cadre peut facilement être appliqué à la lingotière et en être retiré. Sa contrainte ne devient effective que pendant la coulée, lorsque l'élément central monte légèrement pour rattraper le jeu du dit cadre et l'accrocher aux oreilles 4. Lors de la contraction du lingot, l'élément central tombe légèrement, desserrant ainsi le cadre pour lui permettre d'être enlevé ainsi que le montage de tête d'alimentation. Cela est applicable quand l'élément central est soutenu, comme il pourrait l'être, dans sa position initiale par le cadre lui-ême. Bien que celà ne soit pas aussi commode, le mouvement ascendant de l'elément central pourrait être réfréné par des poids reposant sur le haut du moule et chevauchant le dit élément central. REVENDICATIONS 1.- Tête d'alimentation pour lingotière comprenant une chemise fixée à l'extrémité interne supérieure de la dite lingotière et dont la face interne découverte se raccorde à la surface interne de la lingotière au-dessous d'elle et se trouve sensiblement dans l'alignelflent de celle-ci, et un élément central ayant une surface intérieure convergeant vers le haut en partant d'un profil correspondant étroitement à la section de l'espace situé à l'intérieur de la chemise, ainsi que des moyens pour soutenir cet élément central dans le dit espace. 2.- Tête d'alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce quia chemise est positionnée dans un évidement ménagé autour de l'extrémité interne supérieure de la lingotière. 3.- Tête d'alimentation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la chemise consiste en un montage de carreaux fixes par des coins ou par des goujons implantés dans la paroi de la lingotière à travers eux. 4.- Texte d'alimentation selon la revandication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la chemise est'formée "in situ". 5.- Tête d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la chemise est formée avec une ou des saillies pour soutenir l'élément central. 6.- texte d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la chemise eonverge vers le haut. r?.- Tête d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément central est monté libre ou coulissant dans la chemise. 8.- Tête d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément central converge jusqu'à une section supérieure à côtés parallèles. 9.- Tête d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'une bande de métal est fixée au bord extérieur inférieur de l'élément central. 10.- Tête d'alimentation selon l'une quelconque dss revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'élément central est empêché par. des liens ou par un cadre de se soulever par suite de sa tendance à flotter sur le métal fondu et à monter avec celuici dans la lingotière. 11.- Tête d'alimentation selon la revendication 10, caractérisé en ce que le cadre est articulé et s'étend entre des oreilles diamétralement opposées situées sur l'extérieur de la lingotière.