Brevet FR2250591A1 — publié le 19750606

La présente invention a pour objet un dispositif pour la coulée en source de métal liquide dans des lingo tières, lequel dispositif permet d'améliorer considérablement les conditions de la coulée en source On rappelera tout d'abord que le dispositif classique pour la coulée en source de métal liquide dans des lingotières comprend une centrale de coulée amovible une plaque de source et une pluralité de lingotières. La centrale de source sert à l'amenée du métal liquide et est constituée par un ensemble de structure complexe et de forme tubulaire , qui est pourvu d'un passage axial pour le passage du métal liquide.La plaque de source est munie d'un réseau de canaux de source reliant le -pss axial précité, dans la position d'adaptation de la centrale de source sur ladite plaque de source, à la base des différentes lingotières qui sont également adaptées sur la plaque de source; la centrale de coulée comprend généralement une coquille externe en fonte et un empilement d'éléments réfractaires tubulaires disposés à l'intérieur de cette coquille, avec interposition de sable dans l'espace annulaire déterminé entre ladite coquille et ledit empilement. Ce dispositif classique permet de réaliser la coulée en source selon le processus suivant : la coquille en fonte, dont le poids peut etre par exemple de plusieurs tonnes, est amenée par un pont roulant à l'aplomb et dans l'axe d'un orifice d'entrée du métal liquide dans la plaque de source , au centre du réseau de canaux précité les éléments réfractaires tubulaires sont alors disposés verticalement les uns sur les autres sur la plaque de source, dans l'axe de l'orifice d'entrée précité , et ils sont maintenus manuellement dans cette position.Lorsque cet empilement atteint une hauteur égale à celle de la coquille, on descend cette dernière, tout en la guidant de telle sorte que ltem- placement d'éléments tubulaires soit centré au mieux dans ladite coquille ; on adapte alors un entonnoir de coulée à l'extrémité supérieure dudit empilement et l'on remplit de sable l'espace annulaire déterminé entre ledit empilement et ladite coquille, de telle sorte que les éléments réfractaires tubulaires soient rigidement maintenus, sans risque d' éclatement, pendant la coulée du métal liquide amené. dans l'entonnoir de coulée précitée. Lorsque la coulée a été effectuée, on procède à l'en lavement de la centrale de coulée et à l'extraction des déchets de coulée solidifiés dans lepasssge axial de la-centrale de coulée et dans les canaux de source de la plaque de source, de façon à pouvoir recommencer un nouveauqycle d'opérations après remplacement des lingotières. Un tel processus mettant en oeuvre l'appareillage classique qui a été décrit ci-dessus, présente trois sorts d'inconvénients , à savoir une faible productivité, une pollution du métal coulé et un manque de sécurité pour le personnel. En effet - la coquille en fonte, de poids trés élevé, se trouve suspendue pendant une durée-prolongée au dessus des opérateurs, au cours de sa mise en place ,- ce qui constitue un danger; - le sable introduit entre la coquille et l'empilement d'éléments réfractaires peut s'infiltrer, par manque d'étanchéité, dans l'orifice d'entrée commun des canaux de source et peut ainsi être entraîné par le métal liquide qu'il pollue - la faible productivité est due à -la longueur et la difficulté des différentes opérations , d'une part parce que celles-ci sont nécessairement réalisées les unes à la suite des autres et d'autre part parce que l'extraction des jeps de source hors des canaux réfractaires est longue et difficile ,ceuscine restant pas toujours accrochffl à la centrale de coulée lorsque cette dernière est écartée de la plaque de source. Be dispositif de la présente invention permet d'éliminer ces inconvénients majeurs , en assurant une bonne sécurité du personnel, une productivité élevée, et en évitant tout risque de pollution. Ce dispositif est du type général décrit plus haut et il est caractérisé en ce que l'empilement d'éléments réfractaires tubulares de la centrale de coulée- est supporté par une pièce réfractaire de forme annulaire, disposée coaxialement à l'intérieur du canal axial de la coquille de la centrale de coulée , et dont le bord périphérique externe est supporté par un rebord , épaulement ou analogue de la coquille, ladite pièce réfractaire annulaire formant un joint d'étanchéité empêchant tout passage de sable entre l'espace annulaire contenant e sable et le réseau de canaux de la plaque de source et permettant l'amenée sur la plaque de source , et l'enlèvement de celle ci, de l'ensemble de la centrale de coulée à l'état assemblé. On comprend aisément que la structure précitée permet de monter complétement la centrale de coulée en un emplacement différent de celui occupé par la plaque de source dans des conditions de sécurité absolues, en même temps qu' on procède simultanément à la réfection des canaux réfractaires de la plaque de source , ce qui assure un gain de temps important De plus, la présence de la pièce réfractaire annulaire précitée , qui joue le rôle de joint d'étanchéité permet d'éviter toute pollution du métal par le sable contenu dans la centrale de coulée. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, le bord périphérique interne de la pièce réfractaire annulaire est convexe, de façon à permettre, après refroidissement, l'extirpation des déchets de coulée solidifiés, dits "jets de source", présent dans les canaux de source , en même temps que l'on enlève de la plaque de source l'ensemble de la centrale de coulée. Cette disposition supplémentaire entraîne un nouveau gain de temps. Selon une autre caractéristique de l'invention, les caractéristiques mécaniques et géométriques de la pièce réfractaire annulaire précitée sont choisies de telle façon que celle-ci puisse être cassée facilement sous l'action de chocs, lors du démontage de la centrale de source ; bien entendu, la fragilité relative de cette pièce n'est aucunement incompatible avec la résistance mécanique qu'elle doit offrir Pour pouvoir supporter le poids des jets de source et l'effort d'extraction de ceux ci lors de l'enlèvement de la centrale de source. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la pièce réfractaire annulaire précitée présente sur sa face supérieure un bourrelet coopérant avec l'élément réfractaire tubulaire inférieur de l'empilement de tels éléments. Conformément à une autre caractéristique de la présente invention, cette pièce annulaire réfractaire présente sur sa face inférieure un bourrelet susceptible de coopérer avec la plaque de source, en formant avec celle ci une jonction étanche au sable Conformément à encore une autre caractéristique de l'invention , la plaque de source comporte un élément réfractaire évidé dans sa partie centrale de façon à déterminer l'ouverture d'entrée commune -du métal liquide, la partie supérieure de cet élément réfractaire évidé épousant la forme de la partie inférieure de l'élément réfractaire annulaire précité. Enfin, selon une dernière caractéristique de la présente invention, B pièce réfractaire annulaire préci ti comporte des oreilles ou analogues permettant la mise en place dudit élément à la partie inférieure de la centrale de coulée, par passage de ses oreilles à travers des évidements appropriés de la coquille et rotation de cet élément lorsqu'il a atteint le niveau désiré par rapport à ladite coquille. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront'au cours de la description qui va suivre. Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple, -la figure i représente une vue en coupe axiale d'un dispositif de coulée en source de l'art antérieur; - la figure 2 représente , en coupe axiale, la Partie inférieure de la centrale de coulée, à l'état monté, d'un dispositif de coulée en source selon un mode de réalisation de la présente invention - la figure 3 représente une vue,en coupe axiale, de la partie centrale de la plaque de source dudit dispositif ;; sur la moitié de gauche de cette figure, on a représenté la partie inférieure de la centrale de coulée, en position d'adaptation sur ladite plaque de source - la figure 4 représente une vue en coupe, suivant 4 - 4 de la figure 2, de la centrale de source, cette vue montrant plus spécifiquement les moyens d1introduction et de support de la pièce annulaire réfractaire dans la coquille ; et - les figures 5 et 6 représentent des vues en coupe axiale , avec arrachement partiel,- des moyens de support de la pièce réfractaire annulaire dans la coquille. En se reportant à la figure 1, on voit qu'un dispositif de coulée en source selon la technique classique comprend une centrale de coulée 1, une plaque de source 2 et une pluralité de lingotières telle que la lingotière 3. La centrale de coulée 1 est formée d'une coquille externe en fonte 4, d'un empilement interne 5 d'éléments réfractaires annulaires tels que 5a, 5b etc... et de sable fin 6 logé dans l'espace annulaire déterminé entre la coquille 4 et l'empilement 5 ; la référence 7 représente un entonnoir de coulée adapté sur l'élément réfractaire supérieur de l'em- pilement 5, cet entonnoir étant également en matériau réfractaire. La plaque de source 2 comprend un corps 8 en fonte et un ensemble d'éléments réfractaires tels qu 9a, 9b, 9c , etc... déterminant un réseau 10 de canaux de source s'étendant depuis l'orifice d'entrée commun li d'un métal liquide jusqu'aux différents orifices de sortie tels que 12a et t2b dans les lingotières (l'orifice 12a alimentant la lingotière 3) . On remarque que, dans cette disposition, la coquille en fonte 4 et l'empilement 5 dlélé- ments réfractaires reposent chacun directement sur la plaque de source 2 et que, comme indiqué précédemment, la centrale de coulée 1 doit nécessairement être assemblée sur la plaque de source.En se reportant à la description générale donnée plus haut, on vérifie aisément que la mise en oeuvre d'un tel dispositif entraine une insécurité pour le personnel, une possibilité de pollution du métal liquide et une faible productivité. Le dispositif de coulée en source représenté sur les figures 2 , 3 et 4 possède , pour les parties dudit dispositif qui n'ont pas été représentées sur lesdites figures, une structure identique à celle décrite en référence à la figure 1. En se reportant à la figure 2, et accessoirement aux figures 3 et 4, on voit que la centrale de coulée 13 de la présente invention comprend la coquille en fonte 14, l'empilement 15 d'éléments réfractaires annulaires, le matelas de sable 16 placé entre cet empilement 15 et la coquille 14, ainsi qu'une pièce réfractaire annulaire 17 qui présente un bourrelet supérieur circulaire 18 et un bourrelet inférieur circulaire 19. En se référant simultanément aux figures 2 et 4, on voit que la pièce réfractaire annulaire 1-7 comporte deux oreilles diamétralement opposées 17a et 17b qui prennent appui sur la face horizontale inférieure 20 d'une gorge circulaire 21 de la coquille 13 ; des évidements appropriés 21a et 21b de ladite coquille permettent l'introduction de la pièce réfractaire 17 dans la gorge 21 et, par rotation de ladite pièce, le support de celle ci par ladite coquille , grace à l'appui des oreilles 17a et 17b sur la face 20. En se référant à nouveau à la figure 2, on voit que le bourrelet supérieur 18 de la pièce réfractaire 17 présente un bord latéral oblique coopérant avec l'élément réfractaire inférieur de l'empilement 15 qui présente un profil biseauté 22, l'autre bord latéral de ce bourrelet étant incurvé. On voit également,sur la figure 2, que le bord périphérique interne 17cde la pièce 17 est convexe , ce qui permet un accrochage solide des jets de coulée solidifiés, lors de l'enlèvement de la centrale de coulée 13. La figure 3 montre essentiellement la structure de la plaque de source 23, en fonte, qui comporte, a sa partie supérieure, un ensemble d'éléments réfractaires 24 ddterminant un réseau 25 de canaux de source; l'élément réfractaire 24a est évidé dans sa partie centrale de façon à déterminer l'ouverture d'nitrée commune 26 du métal liquide on remarque que la partie supérieure de cet élément réfractaire 24a possède un profil qui épouse le profil de la face inférieure de la pièce réfractaire 17 qui est munie du bourrelet inférieur circulaire 19 présentant comme le bourrelet 18, un bord latéral oblique et un bord latéral incurvé. On constate que la pièce réfractaire annulaire 17 constitue un joint d'étanchéité empêchant toute infiltration de sable dans le réseau 25 de conduits de source, c' est-à-dire empêchant tout risque pollution du métal, et ce d'autant plus que ce joint se trouve déjà totalement constitué lorsque l'ensemble de la centrale de source est amené sur la plaque de source. Dans la variante de la figure 5, la pièce réfractaire annulaire 17 repose sur un épaulement 27 de la coquille 1X, cet épaulement faisant saillie à l'intérieur de l'évidement axial de ladite coquille. Dans la variante de la figure 6, la pièce réfractaire annulaire 17' se prouve supportée par une nervure périphérique 28 de la face interne de l'évidement axial de la coquille 14". le-dispositif de coulée en source décrit en référence aux figures 2 à 4 est utilié de la manière suivante - à l'écart de la plaque de source 23, on assemble tout d'abord les différents parties constitutives de la centrale de coulée 13, en-introduisant tout d'abord la pièce réfractaire annulaire 17 dans son logement , puis en empilant sur cette pièce- les différents éléments réfractaires annulaires constituant l'empilement 15, à la suite de quoi on adapte un entonnoir decoulée en réfractaire à la partie supérieure de cet empilement et on remplit de sable l'espace annulaire entre l'empilement 15 et la coquille 44. 'ensemble de la centrale de source est ainsi amené , à l'état monté, sur la plaque de source 23 , dans l'axe de l'élément réfractaire 24a et de l'ouverture entrée commune 26, dans la position représentée sur la partie gauche de la figure 3, - on procède alors à l'opération de coulée pro- prement dite, dans les conditions habituelles , e versant le métal liquide dans l'entonnoir de coulée, de telle sorte que le métal liquide soit distribué dans le réseau 25 des canaux de source ; après cette coulée, on laisse les lingots se solidifier et on les évacue des lingotières - on procède ensuite à l'enlèvement de l'ensemble de la centrale de source 13, en soulevant la coquille 14 qui.soulève elle même la pièce réfractaire 17, et par l'in termédiaire de celle-ci, l'empilement d'éléments réfractaires 15 et le joint de sable 16 ; grâce à la forme convexe du bord périphérique interne de la pièce 17, les jets de coulée solidifiés sont accrochés, ce qui permet leur extirpation hors des canaux de source par suite du levage de la centrale de coulée - on procède ensuite au démontage de la centrale de coulée , en un emplacement distinct de celui de la plaque de source, en commençant par casser , sous l'action de chocs ,la pièce réfractaire annulaire 17 et, simultanément, on procède à la réfection des canaux de source, de telle sorte qu'un nouveau cycle d'opérations peut immédiatement recommencer. On constate que le processus précité implique un important gain de temps, c'est-à-dire une augmentation de la productivité , qu'il permet d'obtenir un métal non souillé de sable et qu'il présente une bonne sécurité pour le personnel. Bien entendu la présente invention n'est nullement limitée au mode d'exécution décrit qui n'a été donné qutà titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V S N D I C A T I O N S. 1. Dispositif pour la coulée en source de métal liquide dans des lingotières, du type comportant unecentrale de coulée amovible , de forme tubulaire et pourvue-d'un pesees axial pour le passage du métal liquide , une plaque de source munie d'un réseau de canaux de source reliant lepams axial précité, dans la position d'adaptation de ladite centrale de source sur ladite plaque de source, à la base d'une pluralité de lingotières adaptées également sur ladite plaque de source, ladite centrale de coulée comprenant une coquillè extene en métal et un empilement d'éléments réfractaires tubulaires disposés à l'intérieurd"n::canalaxialde cette coquille, avec interpositlon de sable dans l'espace annulaire déterminé entre ladite coquille et ledit empilement ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit empilement d'éléments réfractaires est supporté par une pièce réfractaire de forme annulaire, disposée coaxialement à l'intérieur du canal axial précité et dont le bord périphérique externe est supporté par un rebord, épaulement ou analogue de la coquille, ladite pièce réfractaire annulaire formant un joint d'étan chéité empêchant tout passage de sable entre l'espace annu- laire précité et le réseau de canaux de la plaque de source et permettant l'amenée sur la plaque de source, et son enlè- vement, de 1 'ensemble de la centrale de coulée à l'état assemblé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord périphérique interne de ladite pièce réfractaire annulaire est convexe, de façon à permettre , après refroidissement, l'extirpation des déchets de coulée solidifiés , dits "jets de source", présents dans les canaux de source en même temps que l'on enlève de la plaque de source l'ensemble de la centrale de coulée. 7. Dispositif selon la revendication i ou 2, caractérisé en ce que les caractéristiques de ladite pièce réfractaire annulaire sont choisies de telle sorte que celle-ci puisse être cassée sous l'action de chocs lors du démontage de la centrale de source , mais qu'elle puisse supporter le poids des jets de source et l'effort d'extraction de ceux-ci lors de l'enlèvement de laoentrale de source. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce réfractaire annulaire précitée présente sur sa face supérieure un bourrelet , de préférence à bords latéraux obliques ou incurvés 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce réfractaire annulaire précitée présente sur sa face inférieure un bourrelet, de préférence à bords latéraux obliques ou incurvés, susceptible de eoopérer avec la plaque de source, en formant avec celle-ci une jonction étanche au passage du sable. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plaque de source comporte un élément réfractaire évidé dans sa partie centrale de façon à déterminer l'ouverture d'entrée commune du métal liquide, la partie supérieure de cet élément réfractaire évidé épousant la forme de la partie inférieure de la pièce réfractaire annulaire précitée. 7. Dispositif selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé encre que la pièce réfractaire annulaire précitée possède des oreilles permettant sa mise en pla ce à la partie inférieure de la centrale de coulée par déplacement, longitudinal de celles-ci à travers des évidements adequats de la coquille et rotation subsquente de ladite pièce lorsque celleci a atteint le niveau requis par rapport à ladite coquille.