Brevet FR2216045A1 — publié le 19740830

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Pierre CHATOUREL est relative à un dispositif de coulée des métaux par gravité à alimentation automatique. La coulée par gravité présente un inconvénient important : on doit faire appel à des professionnels qualifiés pour l'opération de versement du métal liquide à l'aide d'une louche ou d'une poche. Pour cette raison, on a cherché à automatiser cette opération délicate. On connaît des types d'appareils d'alimentation automatique de la coulée selon lesquels on place au-dessus du moule un four ou une poche chauffante à quenouille. Ces appareils doivent tre placés à une grande hauteur, ce qui crée des difficultés de remplissage et d'entretien auxquels s'ajoutent la mise en place de moyens de récupération, en cas de grosse fuite de la quenouille. On connaît d'autre part les fours a"débordement". Ces appareils ne permettent pas une cadence élevée, ne fonctionnent pas durant les remplissages et le métal est puisé en surface entraînant ainsi la formation de peaux et d'oxydes. On connait encore le procédé d'alimentation par poche basculante ; la cadence de coulée est faible, parce qu'il est difficile de réaliser des mouvements à grande vitesse avec de bons amortissements, les peaux et oxydes se forment et les risques de pannes sont augmentés par l'utilisation d'un cycle d'auto- matisation nécessairement compliqué. On connaît également un procédé d'alimentation directe, à l'aide d'une source de gaz refoulant le métal liquide à travers un conduit comportant une partie inclinée, caractérisé par le fait que l'orifice d'admission est disposé au-dessus de la coquille pour permettre une coulée par gravité du métal liquide et par le fait que des moyens de décompression de la partie inclinée permettent le reflux vers le creuset du métal liquide, contenu dans le conduit, après alimentation de la coquille. Ce procédé n'empeche pas la formation des oxydes et meme, au contraire, a tendance a la favoriser par l'apport d'air extérieur. L'invention a pour objet un dispositif d'alimentation automatique des coquilles dans la coulée par gravité du type basse-pression. Le dispositif selon l'invention est une poche composée de deux chambres communiquant entre elles par un orifice calibré. L'une des chambres est alimentée d'une fagon continue en métal liquide tandis que l'autre chambre présente un système siègequenouille qui contient ou déverse dans le moule le métal liquide, suivant que la quenouille s'appuie ou non sur le siège. Le dispositif, selon l'invention, permet, par l'existence d'un transfert continu du métal liquide, l'obtention de cadences élevées et soutenues mme pendant le remplissage du four. Le dispositif, selon l'invention, s'adapte sur n'impor- te quel four d'attente, de construction traditionnelle et en particulier à creuset et peut également alimenter plus d'un poste de travail, à condition qu'ils ne soient pas synchronisés, à partir d'un seul four. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple. La figure 1 est un schéma de principe du dispositif de 1'invention. La figure 2 représente un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention. Sur la figure 1, un creuset 10 contenant du métal liquide 11 est déposé sur un socle a l'intérieur d'un four 30. Un conduit d'alimentation 12, réfractaire et insoluble dans le métal liquide plonge jusqu'au fond du bain et traversant la paroi supérieure du four, se dirige en pente, entouré d'une gaine chauffante 13 vers un orifice de coulée 14 d'une poche fermée et étanche 15. Celle-ci comprend deux chambres 16 et 17 qui ne communiquent entre elles que par un orifice calibré 18. La partie inférieure de la chambre 17 possède un système siège 20-quenouille 21 commandé par un vérin pneumatique. Les chambres 16 et 17 sont reliées à une vanne à trois voies 19, cette dernière étant elle-mme reliée à un ensemble de mise sous dépression. Le fonctionnement de l'appareil sera décrit ci-après, en référence à la figure 1. Si on crée, a la fois dans les chambres 16 et 17 une dépression supérieure au poids d'une colonne de métal de hauteur H (voir figure 1), le métal monte dans le conduit 12 et se déverse dans la chambre 17. Il remplit de mme la chambre 16 en passant par l'orifice calibre 18. Pour un niveau quelconque atteint dans les chambres 16 et 17 si l'on éloigne la quenouille de son siège et que simultanément on place la chambre 15 à l'air libre en commandant la vanne à trois voies (19), -une partie du métal de la chambre 16 passe dans la chambre 17 avec un débit donné par le calibrage de l'orifice de transfert 18. -une autre partie du métal de la chambre 16 s'écoule par le siège de la quenouille et remplit le moule 28. -le métal du four continue à se déverser dans la chambre 17, celle-ci étant maintenue sous dépression. Lorsque l'opération de remplissage est terminée, on rétablit la dépression dans la chambre 16 et la fermeture de la quenouille. De cette fagon, on arrte la coulée du métal dans le moule et le remplissage de 1'ensemble des chambres 16 et 17 se rétablit comme précédemment. Le démarrage ou amorçage de l'appareil se fait en effectuant, à la louche, le préremplissage de la chambre 16 par l'intermédiaire d'une porte prévue dans la partie supérieure de la poche 15. La description de l'appareil et de son fonctionnement fait ressortir un certain nombre d'avantages. Le fait que la chambre 17 est alimentée en permanence par le tube plongeur et ceci mme lorsque l'on effectue la coulée du moule, permet d'obtenir une cadence de coulée améliorée. D'autre part, la poche est constituée d'une double paroi renfermant des résistances électriques qui chauffent la paroi interne, les appareils de contrôle de la température reliés aux boites de commande de l'alimentation des résistances et d'un remplissage de matières thermiquement isolantes. Cette cadence est limitée seulement par la quantité de métal contenue dans l'appareil, la valeur de la dépression et le débit du conduit d'alimentation. Le transfert continuel de métal liquide dans le conduit d'alimentation 12 crée un transfert de chaleur également continu et ceci, d'une part évite la solidification, et d'autre part permet de limiter le chauffage d'appoint du tube. Le transfert du métal liquide, puisé dans la zone basse du creuset et par conséquent à l'endroit le plus exempt d'impu- retés, se fait sous vide partiel à débit très faible donc en présence d'un minimum d'oxygène. La formation de"peaux"d'oxydes est très réduite. La figure 2 présente un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention. Dans ce dispositif, les deux chambres 16,17 sont superposées et la quenouille 21 est utilisée comme étrangleur de l'orifice 18, ce qui permet une augmentation du rendement de l'appareil par l'augmentation de la section de transfert de métal 18 à chaque fermeture de la quenouille 21, son enfoncement engageant les rainures de communication 22, qui y sont aménagées, a travers l'orifice 18. D'autre part, la poche 15 présente une double paroi contenant des résistances électriques 23 qui chauffent la paroi interne, des appareils de contrôle de la température 24 reliés aux boites de commande 25 de l'alimentation des résistances chauffantes et un remplissage de matières thermiquement isolantes 26. Une porte étanche 27 est prévue dans la partie supérieure pour effectuer le préremplissage à la louche de l'ensem- ble de la poche dans le but de réaliser l'amorçage de l'appareil. Enfin, des électrodes isolées 28, disposées au travers du couvercle, établissent un circuit électrique de faible tension par l'intermédiaire de la surface de métal liquide, et peuvent ainsi contrôler ou stopper le fonctionnement de l'appareil en cas de ralentissement ou d'arrt de la fabrication. REVENDICATIONS 1. Dispositif de coulée des métaux par gravité a alimentation automatique, comprenant un four recevant un creuset empli de métal liquide, une poche étanche et fermée suspendue au-dessus de la coquille, dotée d'un orifice d'admission du métal liquide et reliée à un conduit d'alimentation plongeant dans le métal liquide, un ensemble de mise sous dépression permettant l'aspiration du métal liquide à travers ledit conduit dans ladite poche, caractérisé par le fait que ladite poche est divisée en deux chambres communiquant entre elles par un orifice calibré de petite dimension et comportant l'une, l'orifice d'admission du métal liquide, et l'autre, l'orifice de coulée situé à son point le plus bas et fermé par un obturateur dit"quenouille". 2. Dispositif de coulée, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de dépression comprennent une valve à trois voies reliée à chacune des deux chambres de la poche et à l'air libre par sa troisième voie. 3. Dispositif d'alimentation automatique, selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un clapet est interposé sur 1'orifice calibré de communication entre les deux chambres. 4. Dispositif d'alimentation automatique selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que les deux chambres sont superposées et en ce que la quenouille sert aussi d'étran- gleur de l'orifice calibré de communication entre les deux chambres. 5. Dispositif d'alimentation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la commande d'ouverture de la quenouille et la mise à l'air libre de la chambre 16 sont synchronisées par la vanne 19.