Brevet FR2352612A1 — publié le 19771223

La présente invention est relative à la coulée continue par centrifugation de produits tubulaires en fonte et autres alliages ferreux tels que l'acier, et en alliages métalliques non ferreux tels que les alliages d'aluminium et et les alliages cuivreux. Elle fait appel à un champ magnétique tournant. Mais la technique objet de l'invention ne doit pas être confondue avec celle, connue depuis longtemps, de l'emploi d'un champ magnétique tournant en coulée continue pour brasser le métal coulé avant solidification, en vue d'améliorer éventuellement sa structure. L'invention a pour objet un procédé pour la coulée continue par centrifugation de produits tubulaires métalliques, no tangent en fonte, caractérisé en ce que l'on fait monter,sous basse pression, le métal liquide à l'intérieur d'une enceinte cylindrique fixe, et l'on entrante le métal liquide en rotation à l'intérieur de ladite enceinte restant fixe, autour de l'axe de révolution de ltenceinte, à une vitesse de centrifugation, en le soumettant à un champ magnétique tournant approprié, puis on conforme, calibre et refroidit le métal liquide en rotation au dessus de ladite enceinte et, tout enoentinuant la poussée de bas en haut, on extrait également le produit tubulaire solidifié obtenu en le tirant vers le haut. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus caractérisée en ce qutelle comporte une poche de coulée fixe sous basse pression munie d'un conduit vertical de coulée ascendante, au dessus de cette poche une enceinte cylindrique, d'axe de révolution vertical pour recevoir le métal liquide, des moyens pour créer un champ magnétique tournant à l'intérieur du métal liquide contenu dans cette encein- te, au dessus de cette enceinte, des organes de façonnage et de calibrage cylindriques ainsi que de refroidissement, et, à une certaine distance au dessus de la coquille, un extracteur montant du produit tubulaire fabriqué. D'autres caractéristiques et avantages apparattront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, la Fig. unique est un schéma en coupe de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Suivant ltexemple de la Fig. unique, l'invention est appliquée à la coulée continue par centrifugation de produits tubulaires en fonte. L'installation comporte - une alimentation en fonte liquide, - une enceinte de réception de cette fonte liquide, - des organes de façonnage ou moulage, de calibrage et de refroidissement, - des moyens pour soumettre la fonte à un champ magné tique tournant, - un extracteur. 1) ALIMENTATION EN FONTE LIQUIDE Sur une plate forme 1 fixée à un bâti, est placée une poche de coulée à quenouille 2. Sous la plate-forme 1 est placée une poche de coulée sous pression 3 à couvercle hermétiquement fermé par une fermeture non représentée, le tout étant pourvu d'un garnissage réfractaire. La pocne 3 comporte un orifice de remplissage 4 disposé sous lto- rifice inférieur de la poche 2 qui est obturé par la quenouille. Un anneau d'étanchéité 5, par exemple de type silico-alumineux, assure l'étanchéité entre le conduit inférieur de coulée de la poche à quenouille 2 et l'orifice de remplissage 4. La poche de coulée sous pression 3, hermétiquement fermée, est traversée à sa partie supérieure par un conduit 6, d'arrivée d'air comprimé ou autres gaz sous pression muni, en amont, d'un robinet 7. Enfin un conduit ou tube 8, d'axe X-X, en matériau réfractaire (de la mullite par exemple) est disposé verticalement dans la poche 3, son extrémité inférieure étant voisine mais non au contact du fond de la poche 3, et son extrémité supérieure débouchant sensiblement au dessus de la poche 3, ledit tube 8 traversant de manière étanche le couvercle de la poche 3. 2) ENCEINTE DE RECEPTION DE LA FONTE LIQUIDE Elle est constituée par un creuset cylindrique 9 d'axe X-X à garnissage réfractaire. Le creuset 9 est donc coaxial au tube de coulée ascendante 8 qui débouche à sa partie inférieure en lui étant raccordé de manière étanche. Le creuset 9 est fixe et repose par exemple sur la plate-forme 1. 3) ORGANE DE FLACONNAGE OU MOULAGE ET DE CALIBRAGE AINSI QUE DE REFROIDISSEMENT Une coquille annulaire cylindrique 10 également fixe et pontée au dessus du creuset 9 est par exemple solidaire de celuici. Elle est coaxiale, d'axe X-X,au creuset 9, et sa cavité interne, alésée, a un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur du produit tubulaire à obtenir qu'elle sert à conformer, ctest-à-dire à mouler et à calibrer. Elle est par exemple en graphite. Elle est entourée d'une chemise annulaire 11 a circulation d1eau de refroidissement, également coaxiale d'axe X-X. 4) MOYENS POUR SOUMETTRE LA FONTE A UN CHAMP MAGNETIQUE TOURNANT Le creuset fixe 9 est entouré par exemple d'un inducteur électromagnétique annulaire 12 d'axe X-X relié à une source de courant électrique non représentée. L'inducteur 12 est lui-meme entouré d'une chemise annuaire 13 d'axe X-X à circulation active d'eau de refroidissement. Tous autres organes susceptibles d2in- duire un champ magnétique tournant CH dans la fonte liquide 14 contenue dans le creuset 9 peuvent également convenir. 5) EXTRACTEUR : Un extracteur 16 à mors expansibles du type rotatif connu en centrifugation de tuyaux en fonte est prévu à une certaine hauteur au dessus de la coquille 10 de moulage et de calibrage. Les mors à griffes de l'extracteur 16 sont destinés à s'agripper par expansion et serrage sur la paroi interne du produit tubulaire T obtenu à partir de la fonte 15 en cours de solidification dans la coquille 10. L'extracteur 16 peut tourner librement autour de l'axe X-X. L'extracteur 16 est suspendu à un appareil de levage non représenté, mais capable de hisser le produit T vers le haut, dans le sens de la flèche f. Est utilisable également une tronçonneuse non représentée. FONCTIONNEMENT. Le procédé de l'invention est mis en oeuvre à l'aide de l'installation décrite ci-dessus. La poche de coulée sous pression 3 étant emplie de fonte au moyen de la poche à quenouille 2, de l'air comprimé ou du gaz neutre sous pression est admis par le conduit 6 en même temps que l'inducteur électromagnétique 12 est alimenté en courant electrique. La fonte liquide monte dans le creuset 9 et se met à tourner autour de l'axe X-X sous l'effet d'un champ magnétique tournant CH créé par l'inducteur 12. En tournant dans le creuset 9, la fonte liquide se creuse suivant un paraboloide P d'axe X-X. Ce paraboloide a une forme d'autant plus allongée, propice à la naissance d'un tube sur les bords supérieurs du creuset 9 et à l'intérieur de la coquille 10 que la vitesse de rotation est plus grande. Sur le dessin le paraboloide P est entier et admet un plan tangent inférieur horizontal proche du fond du creuset. Cependant, avec une vitesse de rotation encore plus grande, le pa raboloide P peut être tronqué à sa partie inférieure, au niveau du fond du creuset 9. La surface de la cavité en forme de paraboloïde P présente donc à la partie supérieure du creuset 9 et à la partie inférieure de la coquille annulaire 10 une forme pratiquement cylindrique qui est celle que présentera le tube formé. En d'autres termes, on crée dans la fonte liquide, à l'intérieure de l'enceinte fixe 9, une cavité en forme de parabo loide P coaxiale à enceinte ou au creuset 9. Ledit paraboloide est tel qu'il admette au voisinage de la partie supérieure du creuset 9 des tangentes de plus en plus proches de la verticale au fur et à mesure que l'on s'élève au dessus du creuset 9, lesdites tangentes tendant à former un cylindre coaxial au parabo loide P et au creuset 9. Le fonte liquide 14 ainsi soumise au champ magnétique tournant CK et entraînée en rotation, monte sous lteffet de la pression de gaz introduit dans le conduit 6, commence à se solidifier en 15 à l'intérieur de la coquille 10, là où elle a pratiquement pris la forme définitive tubulaire où nait le tube T, puis se solidifie à la partie supérieure de la coquille 10 en un tube T. Le tube T est lui-même entratné vers le haut dans le sens de la flèche "f" sous l'action de l'extracteur 16 à griffes, lui-même actionné par exemple par un appareil de levage ou un treuil non représenté. Dans cet exemple, l'extracteur 16 agrippe le tuyau T intérieurement. Mais il pourrait l'agripper extérieurement. Le tube T monte donc à la fois sous l'action de la fonte ascendante, grâce à la coulée sous basse pression ascendante à partir de la poche 3, et sous l'action de ltextracteur 16. Les caractéristiques d'alimentation de l'inducteur élec- tromagnétique 12 sont telles qu'elles entralnent la fonte liquide 14 en rotation à une vitesse suffisante pour que la cavité en forme de paraboloide P soit assez profonde et que le paraboloide P présente à la hauteur des bords supérieurs du creuset 9 et à la hauteur de la coquille 10 une forme pratiquement cylindrique. En conséquence, on s'efforcera, par une alimentation appropriée de l'inducteur 12, d'atteindre le plus rapidement possible la vitesse de rotation nécessaire précitée. Eventuellement, on prévoit un revêtement convenable du garnissage réfractaire du creuset 9 pour diminuer les frottements entre la fonte liquide 14 entraînée en rotation par le champ tournant CH et le creuset fixe 9. Comme on l'a vu plus haut, ctest grâce à la chemise annulaire de refroidissement 11 que peut s'amorcer la solidification de la fonte en 15, à l'intérieur de la coquille de moulage et de calibrage 10. Enfin, bien que cela ne soit pas illustré, le produit tubulaire T obtenu peut être tronçonné au dessus de la coquille 10 lorsqutil a atteint trie longueur convenable. Grâce à la centrifugation, on évite un noyau et par conséquent la complication de montage ainsi que les frottements avec la fonte moulée qui en résulteraient, et l'on facilite ltex- traction puisque l'on peut extraire le produit tubulaire T plus rapidement que s'il y avait un noyau, sans provoquer de fissures ou ruptures dudit produit T. En variante, dans le cas de la coulée de l'acier, la coquille 10 serait non plus en graphite mais en cuivre refroidi par eau, ou bien encore en acier. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la coulée continue par centrifugation de produits tubulaires métalliques, notamment en fonte, caractérisé en ce que l'on fait monter sous basse pression le métal liquide à l'intérieur d'une enceinte cylindrique fixe, et l'on entrain le métal liquide en rotation autour de l'axe de cette enceinte, à une vitesse de centrifugation, en soumettant le métal liquide à un champ magnétique tournant approprié, puis on conforme, calibre et refroidit le métal liquide en rotation au dessus de cette enceinte et, tout en continuant la poussée de bas en haut, on extrait également le produit tubulaire solidifié obtenu en le tirant vers le haut. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on introduit le métal liquide dans l'axe de l'enceinte fixe. 3.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on tronçonne le produit tubulaire solidifié à intervalles convenables. 4.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'on crée dans le métal liquide, à l'intérieur de l'enceinte fixe, au moyen d'un champ magnétique tournant, une cavité en forme de paraboloide coaxial à' l'enceinte, admettant au voisinage de la partie supérieure de l'enceinte2 des tangentes de plus en plus proches de la verticale au fur et à mesure quton s'élève au dessus de 1'enaxnte et tendant à former un cylindre coaxial au paraboloide et à l'enceinte. 5.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1 caractérisée en ce quelle comporte une poche de coulée fixe sous pression (3) munie d'un conduit vertical de coulée ascendante (8), au dessus de cette poche (3) une enceinte cylindrique (9) d'axe vertical pour recevoir le métal liquide par le tube (8) débouchant à la partie inférieure de 11 enceinte (9), autour de cette enceinte (9) des moyens (12) pour créer un champ magnétique tournant (CH) dans le métal liquide (14) à l'intérieur de l'enceinte fixe (9), et au dessus de l'enceinte (9), des organes de conformation ou moulage et calibrage (10) ainsi que de refroidissement (11) et, à une certaine distance au dessus desdits organes, un extracteur montant (16) du produit tubulaire fabriqué (T) 6.- Installation suivant la revendication 5 caractérisée en ce que l'enceinte (9) est un creuset2 les moyens (12) pour créer un champ magnétique tournant consiste,tten un inducteur annu laire (12) refroidi par une chemise annulaire (13) à circulation d'eau, les organes de conformation moulage et calibrage ("o) en une coquille annulaire refroidie par une chemise annulaire (11) à circulation d'eau. 7.- Installation suivant les revendications 5 et 6 carac térisée en ce que le tube de coulée ascendante (8), le creuset (9), l'inducteur (12) et sa chemise de refroidissement (13), la coquillq (io) et sa chemise de refroidissement (11) sont coaxiaux, d'axe (xx). 8.- Installation suivant les revendications 5 et 6 ca ractérisée en ce que l'extracteur (16) est suspendu à un appareil de levage. 9.- Installation suivant les revendications 5 et 6 ca ractérisée en ce que la coquille (10) est un graphite lorsque le métal liquide est de la fonte.