Brevet FR2364082A1 — publié le 19780407

La présente invention est relative à un tube de structure et de composition améliorées destiné au transfert sous pression des métaux fondus. Dans toutes les industries de la fonderie,où lTon met en oeuvre des métaux ou alliages à ltétat fondu, il s'avère nécessaire de pouvoir véhiculer facilement ces derniers d'un appareil vers un autreDqutil s'agisse soit,de les amener,par exemple,d'un four d'élaboration ou d'affinage vers des poches de maintien, soit d'alimenter à partir de ces derniers des postes de façonnage tels que moules, lingotieres, filières etc. Pour ce faire, on utilise des dispositifs de liaison ayant des caractéristiques mécaniques, thermiques et chimiques particulières. Le type le plus classique en est le chenal de coulée, espèce de goulotte, fermée ou non,plus ou moins inclinée, dans laquelle le métal circule sous l'effet de son propre poids.Cependant, le plus souvent,l'utilisation de la gravité n'est pas possible ou ne suffit pas, an a alors recours à la force motrice d'un gaz dont la mise en oeuvre nécessite le remplacement du chenal par un tube étanche résistant à la pression. Un tel système existe dans le procédé de coulée dit basse pression" employé pour le moulage de certaines pieces. La méthode consiste à appliquer une certaine pression,de tordre du daN/cm2, sur la surface d'un métal fondu contenu dans un creuset équipé d'un tube central vertical plongeant dans le métal et dont la partie supérieure communique avec la chambre d'alimentation d'une machine à mouler.Sous l'effet de la pression exercée, qui peut être variable en valeur et dans le temps, des quantités plus ou moins grandes de métal sont ainsi envoyées du creuset vers le moule par I'intermédiaire du tube plongeur. Du comportement de ce tube dépendra l'intérêt de la méthode. Ce tube sera en effet soumis à des conditions de température tres sévères, il subira des chocs thermiques importants, il connaîtra avec ehaque métal ou alliage des effets d'abrasion et de corrosion particuliers, il devra résister à la pression et avoir une paroi étanche. Sa conception tiendra donc compte de ces différents facteurs de façon à lui assurer une durée de vie suffisante et à éviter un remplacement trop fréquent. Dans l'état actuel de la technique, le procédé de coulée basse pression est utilisé tant pour des alliages à basse température de fusion (étain, plomb) que pour des alliages d'aluminium, de magnésium et méme cuivreux et le tube plongeur est, suivant le métal ou l'alliage coulé, en fonte ou en acier de qualités diverses. Ces matériaux conviennent très bien du point de vue tenue thermique, résistance à la pression et imperméabilité mais ont, en raison de l'ajout dans les bains métalliques de différents flux, un très mauvais comportement aux effets de corrosion et d'abrasion. Pour parer à ces inconvénients, diverses tentatives d'utilisation de tubes en céramique spéciale ont été faites mais se sont soldées par des échecs en raison de leur fragilité aux chocs thermiques. Dans l'industrie de l'aluminium, on se sert de tubes de fibres céramiques qui ont une excellente résistance aux chocs thermiques et ne sont pas mouillees par le métal en fusion, cependant ces tubes se fragilisent à l'usage, de plus , ils présentent une permeabilité non négligeable ce qui a pour conséquence,en application au tube plongeur basse pression, de provoquer un bullage dans les pièces moulées et de nuire ainsi à la qualité des produits fabriqués. C'est pourquoi,la la demanderesse,cherchant à pallier ces différents dé- fauts,a mis au point et réalisé un équipement dont la structure et la composition tiennent compte des contraintes évoquées ci-dessus. Le-tube de coulée, objet de la presente invention, se caractérise par une âme étanche-aux gaz dont les parois sont recouvertes intérieurement et extérieurement d'une couche d'un matériau refractaire à base de fibres. La première caractéristique du tube revendique est donc de comporter une âme étanche aux gaz qui peut être,soit un tube en produit refractaire obtenu par coulée, frittage ou agglomération au moyen de liants, soit un tube metalli- que coulé ou étiré d'épaisseur variable de I à quelques millimètres ou une feuille plus mince inférieure au 1 imn roulée,puis,soudée. La nature du produit utilisé dépend des métaux et alliages véhiculés et du gaz utilisé pour le transfert. Dans le cas de matériaux réfractaires, on peut employer ceux qui sont étanches aux gaz et dont la température de fusion est supérieure à celle de l'utilisation, à titre d'exemple, on peut citer certains types d'alumine, zircone, graphite.Dans le cas de métaux, il faut également qu'ils soient infu sigles dans les conditions de mise en oeuvre ; ainsi on peut prendre de l'aluminium pour la coulée de zinc, du cuivre pour la coulée d'aluminium, de l'acier inoxydable réfractaire pour la fonte, du platine pour certains aciers spéciaux et certains métaux à haut point de fusion tels que par exemple, titane zirconium, molybdène, tantale, tungstène, dans le cas où l'atmosphère n'est pas oxydante. La fonction essentielle exercée par eette âme est l'étanchéité aux gaz, et c'est celle-ci qui determine l'épaisseur minimum à employer dans la mesure où la résistance à la pression est suffisante. la deuxième caracteristique du tube revendiqué réside dans la présence de chaque côté de l'amie étanche d'une couche de matériaux réfractaires à base de fibres : ainsi, l'amie étanche est revêtue intérieurement et extérieurement d'une épaisseur de matériau ; chacune d'elles ayant la forme d'un cylindre s'appliquant exactement contre la paroi du tube central et l'isolant complétement du bain métallique. A l'extrémité du tube plongeant dans le métal, une solution de continuité entre les deux couches de réfractaire;-assure cet isolement : cette solution étant,soit une collerette réfractaire cylindrique ayant une section en U qui vient stemboîter en force sur les parois latérales extrêmes du tube, soit une liaison par application d'un ciment réfractaire. Les cylindres en matériau réfractaire sont, soit préformés et enfilés sur l'amie métallique, soit obtenus par enroulement de feutres souples, soit formés directement par projections de suspension de fibres sur le tube suivi d'un séchage et d'une cuisson. L'épaisseur de fibres choisie peut varier de 5 à 10 mm, mais ces données ne sauraient limiter la portée de l'invention. Du point de vue nature des matériaux constituant ces cylindres, ce sont des fibres minérales, céramique ou alumine, réfractaires, c'est-à-dire résistants aux conditions de température du métal ou alliage auxquels elles sont soumises et présentant à l'égard de ces derniers une inertie chimique.Ce sont, par exemple, des fibres contenant 50 à 55 % de silice et 40 à 45 X d'alumine, ou des fibres à teneur en alumine plus élevée (80 ou 85 %), ou tout autre fibre convenant à l'usage envisagé. Suivant une variante de l'invention, l'âme étanche est recouverte sur toute sa surface latérale externe d'une armature métallique de préférence, qui peut avoir la forme d'un tissu, treillis, tresse, tricot ou grillage, et dont la fonction est de renforcer l'amie quand celle-ci est constituée d'une feuille mince qui risquerait de se déformer sous1 l'effet de la pression. La présente invention sera mieux comprise à l'aide des dessins annexés qui ne présentent aucun caractère limitatif. La figure I représente un tube de coulée selon l'invention dont une vue. en coupe permet de distinguer l'amie étanche aux gaz (1), la couche de maté- riau réfractaire extérieure (2), la couche de matériau réfractaire intérieure (3). La figure 2 qui est un écorché d'un tube de coulée selon l'invention montre la disposition des différentes couches : l'amie étanche aux gaz (I) la couche de matériau réfractaire extérieure (2) la couche de matériau réfractaire intérieure (3) l'armature métallique (4). La figure 3 montre un dispositif de moulage sous basse pression dans lequel a été incorporé un tube de coulée (5) selon l'invention. Celui-ci est placé dans un creuset étanche (6) dans lequel le métal (7), maintenu en fusion par un dispositif de chauffage (10), est soumis sur sa surface libre à une pression de gaz assurée par l'ajutage (11). Sous cette action, le métal est refoulé à l'intérieur du tube de coulée vers un moule (8) dans lequel il se solidifie en épousant la forme (9). La présente invention peut trouver son application dans tout procédé nécessitant le transfert de métaux en fusion sous des pressions variant jusqu'à plusieurs daN/cm2. REVENDICATIONS 1") Tube de coulée caractérisé en ce qu'il est constitué d'une âme étanche aux gaz dont les parois sont recouvertes intérieurement et extérieurement d'une couche d'un matériau réfractaire à base de fibres. 20) Tube de coulée selon la revendication I caractérisé en ce que l'amie étanche aux gaz est constituée d'un matériau réfractaire contenant au moins un oxyde métallique. 30) Tube de coulée selon la revendication I caractérisé en ce que l'amie étanche aux gaz contient au moins un métal. 4 ) Tube de coulée selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche de matériau à base de fibre appartient au groupe des fibres minérales, céramique, alumine. 5 ) Tube de coulée selon îa revendication 3 caractérisé en ce que l'amie étanche aux gaz est renforcée par une armature métallique appartenant au groupe des tissus treillis, tricot, tresse, grillage.