Brevet FR2234942A1 — publié le 19750124

La présente invention se rapporte à une machine de coulée continue qui permet d'appliquer un procédé de coulée de métal appelé "procédé de coulée ou formage par immersion". La machine comporte un -creuset ou récipient réfractaire destiné à contenir 5 du métal en fusion et qui est pourvu d'un orifice d'entrée permettant l'introduction et le passage d'un noyau ou âme dans le creuset ou récipient et dans la masse de métal en fusion contenue dans celui-ci. Un manchon en métal réfractaire est introduit dans l'orifice d'entrée de façon à former un joint d'étanchéité 10 relativement résistant à l'usure autour du noyau mobile. Le procédé de coulée continue par "immersion" consistant à faire passer vin noyau vers le haut au travers d'un creuset contenant une masse de métal en fusion ainsi que des appareils pour la mise en pratique de ce procédé ont fait l'objet de nombreux 15 brevets des Etats-Unis notamment : 3.008.201 3.094.752 3.520.345 3.060.053 3.235.960 3.538.884 3.060.054 3.424.130 3.598.085 3.060.055 3.466.186 3.610.204 2(p 3.066.096 3-484.280 3.709.722 Le procédé de coulée continue par "immersion" présente un ' sérieux inconvénient du fait qu'il se forme souvent des accumulations ou déDÔts intermittents de masses excessives et irrégu-! * lières de métal en fusion sur le noyau mobile. Ce phénomène de 2$ formation intermittente et apériodique d'agglomérats sur le noyau a été défini dans ce domaine par l'expression "formation de cloches" et les accumulations excessives résultantes ont été désignées par le terme de "cloche", du fait de leur ressemblance physique avec cet organe. 30 Théoriquement, on considère que ces accumulations excessives se produisent irrégulièrement le long du noyau sont le résultat des conditions thermiques non uniformes régnant à la partie inférieure de la zone intérieure du creuset ou du rccipient de métal en fusion. On estime que des conditions inégales de tempéra— 35 ture favorisent la solidification complète ou partielle de métal en fusion sous la forme d'une masse semi-solide ou molle et stagnante au fond du creuset dans une zone adjacente d'entrée. 2234942 es il i- II apparaît que la semi-solidification de parties du bain de métal se poursuit jusqu'à ce que la formation d'un ou plusieurs corps de matière solide ou semi-solide devienne suffisamment importante pour que ces corps s'étendent jusque dans la zone a'ac-5 cumulation sur le noyau et que leur masse ou une partie de celle-ci adhère "brutalement sur le noyau sous la forme d'un dépôt de métal surdimenàionné ou "cloche". L'apparition de c«- phénomène pendant le processus de coulée continue est souvent mise en évidence par de fortes secousses se produisant dans la machine à 10 l'intérieur de la zone occupée par le creuset, apparamment sous l'effet d'une rupture ou d'un détachement brutal d'un corps de métal solidifié ou partiellement solidifié par le noyau se déplaçant rapidement ou bien du passage d'un agglomérat surdimen-sionné qui a été lié par fusion avec le noyau dans l'orifice de 15 sortie de la machine. Les secousses violentes et intermittentes qui se produisent et qui sont évidemment dues à ce phénomène de "formation de cloche" ont une action néfaste sur la machine de coulée ainsi que sur le produit formé à cause des chocs physiques répétés qui ac-20 célèrent la détérioration des composants réfractaires. En outre, ce phénomène perturbateur peut se produire à intervalles xrès fréquents de l'ordre de une à dix secondes. L'invention a pour but de fournir une machine de coulée ccn- ou formate tinue de métal par le procédé dit de "coulée/par immersion", ccn-25 sistant à faire passer un noyau vers le haut dans un creuset contenant une masse de métal en fusion, cette machine permettant d'éliminer pratiquement la formation d'a-plomOrats excessifs et irréguliers, également appelés "cloches", sur le noyau. Suivant l'invention, on dispose le manchon de l'orifice d'en-30 trée dans une zone inférieure du creuset contenant lu métal en fusion, cette zone étant placée en dessous ce la sur Tueû du cair., afin qu'une partie importante du manchon dépasse ce la surface intérieure de la paroi du creuset et pénètre à l'inte rieur à*- c-dernier. 35 La description suivante se réfère aux dessins annexas qui représentent : Figure 1, une vue en coupe d'un mode de réalisation de l'invention. Figure 2, une vue de détail et en coupe à échelle agrandie 3 22349^2 d'une partie de la machine de la figure 1. Dans la machine représentée schématiquement sur les dessins, on fait passer de façon continue vers le haut dans la machine de coulée continue 12 un noyau métallique 10, constitué par exemple 5 par une barre de cuivre. On peut faire déplacer le noyau dans la machine par des moyens d'entraînement appropriés, tels que les rouleaux d'entraînement 14 et 14' et les rouleaux récepteurs 16 et 16*. Le noyau 10 passe de préférence dans une matrice annulaire de râclage ou pelage 18 qui enlève de façon continue une par-10 tie de la surface extérieure du noyau afin d'éliminer des oxydes ou les produits contaminants superficiels et de former une surface métallique propre permettant l'adhérence du métal en fusion. D'autres moyens, tels qu'un bain de décapage à l'acide, peuvent servir à nettoyer efficacement la surface du noyau. Cependant, la 15 matrice annulaire de râclage 18 constitue un moyen préféré du fait qu'elle remplit entre autres également une fonction d'étan-chéité à l'entrée de la machine. A la sortie de la matrice de râclage 18, le noyau 10 décapé pt nettoyé pénètre dans une chambre d'entrée 20, qui est de pré-20 férence mise sous vide par exemple par l'intermédiaire d'un tuyau 22, de façon à exposer au minimum le noyau décapé à l'action de l'oxygène et d'autres substances contaminantes contenues dans l'air. Un creixset 24, comprenant un récipient réfractaire approprié 25 pour contenir un bain d'un métal en fusion 26 tel que du cuivre, est de préférence totalement fermé de façon que son contenu soit protégé contre l'atmosphère. Le creuset 24 est pourvu d'un orifice d'entrée 28 ménagé dans son fond 30 en dessous de la surface de la masse de métal en fusion de manière à laisser passer le no-30 yau 10 déplacé vers le haut à l'intérieur du creuset et au travers de la masse àB fflé±àlv:en fusion 26. Un manchon rapporté 32, formé d'un matériau réfractaire tel qu'un métal résistant aux hautes températures, est disposé à l'intérieur de l'orifice d'entrée 28 du creuset 24 et, dans un mode recommandé de réalisation 35 de l'invention, ce manchon s'étend de la chambre d'entrée 20 jusqu'au creuset 24, comme indiqué sur le dessin. Suivant l'invention, et comme indiqué en détail sur la fie.2, on place le manchon 32 dans l'orifice d'entrée 28 de manière qu'une partie de son extrémité supérieure 34 et de sa masse s'éten 4 2234942 de dans In chambre du creuset au-dessus de la surface intérieure du fond30 du creuset, comme indique sur les ficaires. Dans un mode recommandé de réalisation de l'invention, le manchon 32 a'étend au-dessu3 de la surface intérieure du fond 30 du creuset sur une 5 distance d'au moins environ 6,2 mm, par exemple sur une distance comprise entre environ 6,2 et 12, 5 mm. On a découvert que cette disposition du manchon rapporté 32 de manière que son extrémité 34 dépasse supérieurement de la surface intérieure du fond du creuset et pénètre à l'intérieur 10 de ce dernier permet d'éliminer théoriquement la formation perturbatrice et fréquente de "cloches" constituées par des agglomérats excessifs et irréguliers de métal en fusion sur le noyau dans un processus de coulée continue. Lors de son passage au travers du bain de métal en fusion 15 26 se trouvant dans la machine de l'invention, le noyau 10 relativement froid accumule progressivement sur sa surface un agglomérat de métal solidifié essentiellement uniforme et exempt de soufflures. Le noyau qui se déplace vers le haut entraîne par conséquent à partir du bain de métal en fusion une masse de mé— 2)0 tal adhérant uniformément sur sa surface. Après avoir traversé le bain de métal en fusion 26 et après i avoir accumulé une masse de métal fondu solidifié, le noyau sort du creuset 24 par un orifice 36 prévu dans la paroi supérieure 38 dudit creuset. A sa sortie du creuset, on soumet le produit 25 coulé à l'acttion d'un dispositif de pulvérisation d'eau 40 ou d'un autre dispositif de refroidissement approprié qui a pour fonction de réduire sa température. Antérieurement à l'invention, on constatait sur le produit coulé la formation d'un nombre excessif de "cloches" au bout de 30 très courtes périodes de production d'environ dix heures et il se produisait parfois des "cloches" peu après le début d'une opération de coulée. Du fait que l'extrémité du manchon dépasse d'une distance d'environ 6,2 à 12, 5 mm au-dessus de la paroi de fond du creuset et pénètre dans la chambre de ce dernier, 35 conformément à l'invention, on élimine théoriquement la formation de "cloches" sur le produit coulé, même au bout de périodes prolongées de coulée pouvant atteindre 35 heures ou plus. outre, on n'observe plus les fortes secousses qui se produisaient 5 233^2 auparavant' dans Ha machine de coulée et qui étaient imputable;-à l'apparition des "cloches". Bien qu'on ait mentionné ci-des:ius qu'on utilisait du cuivre dans ce mode de réalisation de l'invention, il vu de soi que 5 la machine est également applicable à la coulée d'autres métaux. Par exemple, l'invention peut être appliquée à la coulée de n'im^ porte quel métal ou alliage sur vui noyau formé du même riiétal ou alliage que le bain de fusion ou bien d'un métal ou allia/re différent, le processus pouvant inclure des opérations de placage 10 ou d'enrobage. i; i i 21 25 30 35 40 6 2254942 REVENDICATIONS 1. Appareil pour la coulée continue de métaux comprenant du cuivre par entraînement d'un noyau métallique comprenant du cuivre vers le haut au travers d'un creuset contenant un bain de 5 métal en fusion comprenant du cuivre en vue de faire ainsi adhérer et solidifier du métal en fusion comprenant du cuivre; sur le noyau, caractérisé en ce qu'il comprend un creuset destiné à contenir le métal en fusion comprenant du cuivre et comportant un orifice d'entrée situé en dessous de la surface du métal en fusion compre-10 nant du cuivre afin de laisser passer un noyau métallique comprenant du cuivre dans le creuset et au travers de la masse contenue dans celui-ci, une chambre d'entrée adjacente à l'orifice d'entrée du creuset, un manchon cylindrique en métal réfractaire se prolongeant à l'intérieur de la chambre d'entrée vers le creuset et 15 possédant une extrémité cylindrique insérée et placée dans l'orifice d'entrée du creuset et dépassant du fond du creuset dans le creuset d'une distance d'au moins 6,2 mm. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée est ménagé dans le fond du creuset. 2 0 3. Appareil de coulée continue d'un métal comprenant du cuivre par entraînement d'un noyau métallique comprenant du cuivre 1 vers le haut au travers d'un creuset contenant une masse de métal en fusion comprenant du cuivre en vue de faire adhérer et solidifier du métal en fusion comprenant du cuivre sur le noyau, , 25 caractérisé en ce qu'il comprend un creuset destiné à contenir une masse de métal en fusion comprenant du cuivre et comportant un fond pourvu d'un orifice d'entrée permettant le passage d'un ! noyau métallique dans le creuset et dans le bain de métal en 1 fusion, une chambre d'entrée disposée adjacente à l'orifice c'en-30 trée du creuset, un jnanchon cylindrique en métal réfractaire se prolongeant de l'intérieur de la chambre d'entrée vers le creuset et dont une extrémité cylindrique est insérée et disposée dans l'orifice d'entrée et se prolonge à l'intérieur du creuset sur une distance d'au moins 6,2 mm au-dessus du fond du creuset. 35 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité intérieure du manchon se prolonge à l'intérieur du creuset sur une distance d'environ 6,2 à 12,5 mm au-dessus du fond du creuset et à l'intérieur de ce dernier. 5. Appareil pour la coulée continue de métaux comprenant 4 0 du cuivre par entraînement d'un noyau métallique comprenant du cuivre vers le haut au travers d'un creuset contenant une masse de métal en fusion comprenant du cuivre en vue de faire ainsi adhérer et r i 7 2234942 solidifier le métal en fusion comprenant du cuivre sur le noyau, caractérisé en ce qu'il comprend un creuset pourvu de parois délimitant une chambre fermée destinée à contenir une masse de métal en fusion comprenant du cuivre, les parois du creuset comprenant un fond pourvu d'un orifice d'entrée et une paroi supérieure pourvue d'un orifice de sortie permettant le passage d'un noyau métallique comprenant du cuivre se déplaçant vers le haut au travers de la chambre fermée et de son contenu, une chambre d'entrée disposée adjacente à l'orifice d'entrée du creuset, un manchon cylindrique en métal réfractaire se prolongeant de l'intérieur de la chambre d'entrée jusqu'à la chambre fermée du creuset dont une extrémité cylindrique est insérée et placée dans l'orifice d'entrée du fond du creuset, une partie de cette extrémité cylindrique se prolongeant d'une distance d'au moins 6,2 mm au-dessus du fond du ;creuset à l'intérieur de la chambre fermée du creuset. , 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la partie du manchon se prolongeant à l'intérieur de la |chambre fermée sur une distance d'au moins environ 6,2 mm au-dessus du fond du creuset et dans la chambre fermée a les mêmes dimensions extérieures que l'orifice d'entrée du fond du creuset. 7. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'une partie du manchon se prolonge à l'intérieur de la chambre fermée sur une distance comprise entre environ 6,2 et 12,5 mm ' au-dessus du fond du creuset. 8. Appareil pour la coulée continue de cuivre par entraînement d'un noyau métallique en cuivre vers le haut au travers d'un creuset contenant du cuivre en fusion en vue de faire ainsi adhérer et solidifier du cuivre fondu sur le noyau, caractérisé en ce qu'il comprend un creuset comportant des parois délimitant une chambre fermée destinée à contenir du cuivre en fusion, les parois du creuset comprenant un fond pourvu d'un orifice d'entrée et une paroi supérieure pourvue d'un orifice de sortie permettant le passage d'un noyau métallique constitué de cuivre vers le haut au travers de la chambre fermée du creuset et de la masse de cuivre en fusion contenue dans celle-ci, une chambre d'entrée disposée adjacente à l'orifice d'entrée du creuset, un manchon en métal réfractaire se prolongeant depuis l'intérieur de la chambre d'entrée jusqu'à la chambre fermée du creuset et ayant une