Brevet FR2319442A1 — publié le 19770225

La présente invention se rapporte aux lingotières utilisées pour assurer la coulée de métaux et plus spécialement d'acier, de fonte et de cuivre. En général, les lingotières sont constituées par une enveloppe de forte épaisseur, de forme annulaire, ovale, prononcée, comportant en saillie, à partir de la paroi périphérique extérieure et sensiblement en retrait des sections droites transversales ouvertes, des portants s'détendant dans ou parallèlement au plan de symétrie médian passant par le grand axe de la section droite. Elles sont le plus souvent réalisées en fonte et conformées lors de la fonderie pour délimiter un logement interne à parois convergentes depuis l'une des bases vers l'autre. La mise en oeuvre des lingotières du type ci-dessus consiste à les disposer pour recevoir la coulée de métal en fusion qui occupe tout ou partie du logement interne puis, après un temps de refroidissement relatif déterminé en fonction des caractéristiques du métal pour atteindre sa solidification, à les transporter vers une aire de stockage et de retournement au niveau de laquelle on procède à l'extraction du lingot. Le mode opératoire ci-dessus soumet les lingotières à des contraintes très élevées qui proviennent des hautes températures appliquées et aussi des efforts mécaniques transmis lors de la manutention en charge. Ces contraintes se traduisent par l'apparition de fissures et de fentes dans la paroi annulaire des lingotières qui alors deviennent inutilisables pour des raisons de sécurité parfaitement compréhensibles. Dans le cas de coulée de placier, en général, il est fréquent que les fissures et fentes apparaissent aux environs de la dixième coulée réalisée. L'objet de l'invention concerne un procédé de remise en état ou de réfection des lingotières capable de leur conférer une durée de vie supérieure de 2, 3 et parfois 4 fois à la durée de vie ordinaire. Selon le procédé de l'invention, on pratique une saignée au niveau d'une fente ou fissure apparaissant sur la face intérieure ou extérieure de l'enve- loppe annulaire, on exécute à partir du fond de cette saignée des taraudages dans lesquels on monte des organes d'ancrage, puis on comble et ferme la saignée au moyen d'une charge métallique d'apport déposée par fusion. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des variantes de mise en oeuvre du procédé de l'invention. La fig. 1 est une élévation partie en coupe d'une lingotière illustrant le procédé de l'invention. La fig. 2 est une vue en plan prise selon la ligne II-II de la fig. 1. Les fig. 3 à 7 sont des coupes transversales partielles montrant à plus grande échelle, différentes phases opératoires du procédé de l'invention. Les fig. 8 et 9 sont des perspectives partielles représentant deux phases opératoires d'une variante du procédé. Le procédé de remise en état, de réfection ou de réparation, selon l'in vention, concerne les lingotières, du type illustré par les fig. 1 et 2, utilisées de façon générale dans la métallurgie et plus spécialement dans la sidérurgie pour la coulée des métaux ferreux. La lingotière, par exemple réalisée en fonte, se présente sous la forme d'une enveloppe 1 annulaire, ovale, aplatie, de forte épaisseur, comportant deux bases 2 et 3 parallèles entre elles. L'enveloppe 1 délimite un logement interne de coulée 4 affectant une légère conicité de la base 2 vers la base 3. De façon générale, le logement 4 est défini par deux grandes parois latérales 5, très légèrement concaves, reliées entre elles par deux parois transversales 6 constituées par la succession de segments convexes 7.L'enveloppe 1 est munie de deux ceintures ou armatures de renforcement internes 8 et 9 situées à proximité des bases 2 et 3. En outre, l'enveloppe 1 comprend des portants 10 faisant saillie à partir de la périphérie extérieure de l'enveloppe pour s'étendre à proximité de chacune des bases 2 ou 3, de façon opposée de part et d'autre du plan de symétrie P. Pour chaque base, les portants 10 peuvent être prévus de part et d'autre du plan P de façon unitaire ou, au contraire, par paire comme cela est illustré aux dessins. Ainsi que cela est connu, les lingotières du type rappelé ci-dessus présentent, après un nombre relativement restreint de coulées, des fentes ou des fissures, telles que celles désignées par la référence 11 ou 12, qui peuvent apparaître à partir de la face interne ou de la face externe de l'enveloppe 1 selon une direction parallèle ou sensiblement perpendiculaire à l'axe du logement 4. Selon l'invention, le procédé de remise en état, dans le cas de fentes ou fissures telles que 11, dont la profondeur atteint une partie seulement de l'épaisseur de l'enveloppe 1, comme représenté à la fig. 3, consiste à exécute ter dans l'enveloppe 1, et à partir de la surface faisant apparaître la fente ou fissure, une opération de burinage ou autre destinée à creuser une saignée 13 (fig. 4) sur toute la longueur de cette fente ou fissure et sur une épaisseur sensiblement égale à sa profondeur. La saignée 13 peut comporter des bords longitudinaux parallèles pour conférer en quelque sorte à la saignée une section carrée ou rectangulaire ouverte, ou de préférence, des bords longitudinaux en contre-dépouille par rapport à la surface d'attaque, de manière à conférer à la saignée une section sensiblement en queue d'aronde. Une autre phase opératoire consiste à réaliser dans le fond de la saignée 13 des trous borgnes taraudés 14, par exemple espacés sur toute la longueur de la saignée 13 (fig. 5). Une phase subséquente consiste à mettre en place dans chacun des trous borgnes 14 une pièce d'ancrage 15 qui est de préférence constituée, comme illustré par la fig. 6, par une tige filetée 16 comportant une tete de manoeuvre 17, de diamètre supérieur, présentant une conformation analogue à celle d'une vis traditionnelle. L'organe d'ancrage 15 est choisi pour comporter une tige filetée 16 de longueur supérieure à la profondeur du trou borgne 14 de façon qu'après serrage efficace la tette 17 soit située, de préférence, dans la partie médiane, en section, de la saignée 13.De meme, l'organe d'ancrage est choisi pour que la tete 17 présente par rapport à la largeur d'entrée de la saignée 13 un encombrement transversa; par exemple un diamètre, laissant subsister un intervalle entre la périphérie et chaque bord longitudinal de la saignée 13. Une autre phase opératoire consiste alors à remplir la saignée 13 avec une charge d'apport métallique 18 jusqu'à la face correspondante de l'enveloppe 1, de manière à noyer totalement les organes d'ancrage 15. La charge 18 est, par exemple > apportée par une opération de soudure exécutée de préférence en mettant en oeuvre le principe de la soudure à l'arc. La charge d'apport est choisie pour présenter de bonnes caractéristiques de soudabilité et de résistance à la fissuration. A cet effet, les expériences ont montré qu'on obtenait de très bons résultats en utilisant des baguettes de soudures du type à enrobage réfractaire, telles que celles correspondant à la caractéristique de la norme AFNOR E 345 B 20. Une dernière opération consiste ensuite à raboter ou éliminer de toute autre façon~l'exeédent de la charge d'apport de façon à inscrire la face exté rieure du garnissage de remplissage comblant la saignée 13 exactement dans le profil de la surface correspondante de l'enveloppe 1. L'opération de soudure ci-dessus est exécutée avec soin de manière à combler totalement la saignée 13 et à enrober les différents organes d'ancrage 15 qui représentent ainsi, pour la charge d'apport constituée progressivement, une armature de liaison et de renforcement lui conférant une très bonne cohésion par rapport à la matière constitutive de l'enveloppe 1. La fig. 8 montre une variante du procédé plus particulièrement mis en oeuvre dans le cas de réfection, réparation ou remise en état de fentes ou fissures 11 ou 12 du type traversant, c'est-à-dire qui s'étendent sur toute l'épaisseur de l'enveloppe 1. Selon cette variante du procédé, on pratique, à partir de l'une quelconque des surfaces de l'enveloppe 1, mais de préférence à partir de la surface ex extérieure, une saignée 19 qui est exécutée, par exemple, aussi par burinage de fagon sensiblement perpendiculaire à la direction générale de la fente ou fissure 12 ou de façon perpendiculaire au tracé local de ladite fente ou fissure que cette saignée doit traverser. La saignée 19 est pratiquée pour correspondre, en tracé plan et en épaisseur, à une ancre 20 réalisée en un acier allié de haute résistance à la traction comportant, par exemple, une teneur moyenne en nickel. Dans tous les cas, l'ancre 20 est conformée pour présenter en plan deux segments épaulés 21 réunis par un segment de liaison 22. La conformation la plus simple en plan revient donc à conférer à l'ancre 20 la forme d'un H ou d'un I dont les bords parallèles représentent les segments épaulés 21. Il est toutefois évident que d'autres conformations peuvent etre choisies dans le meme but. Dans tous les cas, la saignée 19 est ménagée dans l'épaisseur de l'enve- loppe I de manière à délimiter des logements 23 sensiblement parallèles à la fente ou fissure 12 pour recevoir les segments épaulés 21 et un logement 24 perpendiculaire réservé au segment de liaison 22. La profondeur de la saignée 19, au sens général du terme,est choisie au moins égale à l'épaisseur de l'ancre 20 et en général voisine de 1/4 ou 1/5 de celle présentée localement par l'enveloppe 1. Il-y a lieu de noter toutefois que, dans certains cas, cette épaisseur peut prendre des valeurs supérieures. Une opération subséquente de cette variante du procédé selon l'invention consiste alors à placer l'ancre 20 dans la saignée 19 dont I'exécution, selon l'opération précédente, a été effectuée pour que cette mise en place tende à produire, par l'intermédiaire des segments épaulés 21, une mise sous compression relative des parties de l'armature comprises entre lesdits épaulements et les lèvres de la fente ou fissure 12. En d'autres termes, l'exécu- tion de la saignée 19 est effectuée pour que l'engagement de l'ancre 20 se traduise par une mise sous tension du segment 22 qui, par réaction, tend alors à contraindre les parties de l'enveloppe 1 séparées par la fente ou fissure 12.Dans ce but, il est possible d'exécuter la saignée 19 de manière que la distance comprise entre les bords 25 soit légèrement supérieure à la mesure correspondante entre les bords internes en regard des segments rectilignes 21 de l'ancre 20 qui est montée dans la saignée après avoir été soumise à l'action d'une source de chaleur appropriée destinée à provoquer sa dilatation momentanée relative. Il est également possible d'exécuter la saignée 19 de manière que les bords 25 se présentent sous la forme de portées inclinées en dépouille par rapport à la surface périphérique de l'enve- loppe 1 à partir de laquelle la saignée 19 a eté creusée. Dans tous les cas, la mise en place de l'ancre 20 est complétée par le montage d'organes d'ancrage 26 plus précisément constitués sous la forme de vis traversant librement l'ancre de façon à etre vissées dans des taraudages borgnes pratiqués dans l'enveloppe 1 à partir du fond 27 de la saignée 19. Une autre opération consiste alors à solidariser les tetes de vis et l'ancre, d'une part, et cette dernière et l'enveloppe, d'autre part, par l'intermédiaire d'une charge d'apport métallique, du meme type que celle utilisée dans l'exemple précédent, et formée aussi, par exemple, par baguettes de soudage. La fig. 9 montre que dans certains cas il peut entre avantageux de monter les vis 26 selon une certaine inclinaison, comme représenté en trait mixte, de façon à produire également une contrainte de la matière. Dans les deux variantes de mise en oeuvre décrites ci-dessus, le procédé de l'invention permet de solidariser localement les parties de l'enveloppe 1 séparées par une solution de continuité dont la profondeur peut etre inférieure ou égale à l'épaisseur de l'enveloppe. Ces deux variantes du meme procédé permettent ainsi de remettre en état une lingotière à chaque fois qu'une fente ou une fissure se présente, et, par conséquent, de prolonger d'autant la durée d'utilisation pratique d'une telle lingotière sans aucun risque de fuite, d'éclatement ou de rup.ture, en particulier au moment de la coulée du métal en fusion. Les expériences conduites jusqu'à présent montrent que le procédé de l'invention permet de prolonger de deux, trois, voire quatre fois la durée de vie d'une lingotière dont le remplacement définitif doit normalement etre envisagé après dix ou douze coulées. Le procédé selon l'invention peut 8tre mis en oeuvre pour la remise en état de toute lingotière, mais trouve une application préférée dans celle des lingotières en fonte réservées à la coulée de l'acier, ce dernier terme étant pris dans son sens le plus large. Dans ce qui précède, le procédé a été décrit dans son application à la remise en état de lingotières à deux bases ouvertes mais il est bien évident qu'il peut s'appliquer à la réfection de lingotières de type différent. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses modifications peuvent y etre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé de remise en état de lingotière du type métallique comportant une enveloppe annulaire, de forte épaisseur, délimitant un logement de réception d'un métal en fusion, caractérisé en ce qu'on pratique une saignée au niveau d'une fente ou fissure apparaissant sur la face intérieure ou extérieure de ltenveloppe annulaire, en ce qu'on exécute à partir du fond de cette saignée des taraudages dans lesquels on monte des organes d'ancrage, puis en ce qu'on comble et ferme la saignée au moyen d'une charge métallique d'apport déposée par fusion. 2 - Procédé de remise en état de lingotière suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on exécute une saignée dans la paroi de la lingotière, en ce qu'on prépare des trous taraudés à partir du fond de cette saignée, puis en ce qu'on monte dans ces trous taraudés des organes d'ancrage du type vis à tette. 3 - Procédé de remise en état de lingotière suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on pratique dans la paroi de la lingotière une saignée dont les bords présentent au moins localement une inclinaison par rapport à la normale à la partie de la surface de l'enveloppe au niveau de laquelle elle se raccorde. 4 - Procédé de remise en état de lingotière suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on pratique une saignée à l'emplacement d'une fissure à réparer et sur toute la longueur de cette fissure, en ce qu'on exécute à partir du fond de cette saignée des trous taraudés dans lesquels on monte des organes d'ancrage à tette, puis en ce qu'on comble la saignée avec uoecharge d'apport métallique, réalisée par fusion, pour enrober4 totalement les organes d'ancrage. 5 - Procédé de remise en état de lingotière suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on pratique à l'emplacement d'une fissure à réparer une saignée dont les bords longitudinaux sont inclinés en contre-dépouille par rapport à la surface de l'enveloppe de la lingotière à partir de laquelle ladite saignée est exécutée. 6 - Procédé de remise en état de lingotière suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on pratique, à partir de l'une des surfaces de l'enveloppe annulaire et selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction générale de la fissure à réparer, une saignée dans laquelle sont montés des organes d'ancrage destinés à assurer l'immobilisation d'une ancre à deux épaulements opposés logé e dans la saignée et qui est ensuite comblée par apport d'une charge métallique déposée par fusion pour relier, d'une part, les organes d'ancrage et l'ancre et, d'autre part, cette dernière et la matière constitutive de la paroi annulaire. 7 - Procédé de remise en état de lingotière suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'on exécute dans l'épaisseur de la paroi annulaire d'une lingotière une saignée sensiblement perpendiculaire à la direction générale d'une fente ou fissure à réparer de part et d'autre de laquelle la saignée délimite deux logements destinés à recevoir les tetes épaulées d'une ancre. 8 - Procédé de remise en état de lingotière suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on assure le montage de l'ancre dans la saignée de manière à établir une mise sous tension du segment de l'ancre reliant les deux tettes épaulées. 9 - Procédé de remise en état de lingotière suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'on effectue le montage sous tension de l'ancre à l'intérieur de son logement en soumettant ladite ancre à l'action d'une source de chaleur provoquant une dilatation partielle préalable à son montage. 10 - Le produit industriel nouveau constitué par une lingotière ayant fait l'objet d'une remise en état selon le procédé défini suivant l'une des revendications précédentes.