Brevet FR2369903A1 — publié le 19780602

La présente invention se rapporte aux lingotières utilisées pour 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 annuieire, ovale ou non, comportant en saillie, à partir de la paroi périphérique extérieure et sensiblement en retrait des sections droites transversales ouvertes, des portants s'étendant dans ou parallèlement à un plan de symétrie. Elles sont le plus souvent, réalisées en fonte et conformées 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 dis- poser 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 ltestraction 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 contrain- tes se traduisent par l'apparition de fissures et de fentes dans la paroi annu- laire des lingotières qui alors deviennent inutilisables pour des raisons de sécurité parfaitement compréhensibles Dans le cas de coulée de l'acier, en général, il est fréquent que les fissures et fentes apparaissent aux environs de la dixième coulée réalisée L'objet de ilvention concerne un procédé de réparation de lingotières rapide et peu onéreux et permettant d'accroftre notablement leur durée de vie L'un des avantages de l'invention réside dans son co relativement bas et dans la qualité de réfection obtenue qui permet sua mise en oeuvre pour les lingotières de faible volume utile pour lesquelles, jusqu'à présent, la renta- bilité d'une opération de réfection n'était pas assurée. Selon le procédé de l'invention; on pratique, à partir de la face extérieure de la paroi d'une lingotière et. de part et d'autre alune fente ou fissure présentée par cette paroi, deux séries de trous taraudés exécutés selon une disposition géométrique relative identique à celle de deux séries de trous pratiqués dans une plaque de forte épaisseur, on monte par vissage dans ces trous ta raudés des organes d'ancrage dont la longueur est choisie de manière que leur partie extérieure ou tête, saillant de la surface de la lingotière, soit logée dans un trou de la plaque qui est appliquée contre la surface extérieure de la lingotière, pour que chaque téte ménage à l'intérieur de chaque trou une cavité résiduelle, puis on remplit chacune des cavités par une charge d'apport métallique solidarisant la plaque et la partie supérieure ou tête de chaque organe d'ancrage. 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 partielle en coupe d'une lingotière illustrant le procédé de l'invention. La fig. 2 est une coupe prise selon la ligne Il-Il de la fig. 1. Les fig. 3 à 5 sont des coupes transversales partielles montrant à plus grande échelle, différentes phases opératoires du procédé de l'invention. Les fig. 6 et 7 sont des coupes transversales représentant deux phases opératoires d'une variante du procédé. Le procédé de réparation, selon l'invention, concerne les lingotières, telles que celles du type illustré par les fig. 1 et 2, utilises de façon géné- rale dans la métallurgie et plus spécialement dans la sidérurgie pour la couve des métaux ferreux. La lingotière, par exemple réalisée en fonte, se pré- sente sous la forme d'une enveloppe 1 annulaire, de forte épaisseur, compor- tant deux bases 2 et 3 parallèles entre elles. L'enveloppe 1 délimite un loge- ment interne de coulée 4 affectant une légère conicité de la base 2 vers la base 3.Dans le cas de conformation ovale ou rectangulaire en section, le logement 4 est défini par deux grandes parois latérales 5 reliées entre elles par deux parois transversales 6. L'enveloppe 1 peut hêtre munie de deux ceIntures ou armatures de renforcement internes 8 et 9 situées à proximité des bases 2 et 3. En outre, ltenveloppe 1 comprend des portants 10 faisant saillie à partir de la périphérie extérieure de l'enveloppe pour s1étendre 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 titre prévus de part et dlautre du plan P de façon unitaire, comme cela est illustré aux dessins ou, au contraire, par paire. Ainsi que cela est connu, les lingotières du type rappelé ci-dessus présentent, après un nombre relativement restreint de coules, des fentes ou des fissures, telles que celle d6signeé par la référence 11, qui peuvent apparaitre à partir de la face interne ou de la face externe de l'enveloppe 9 selon une di- rection parallèle ou sensiblement perpendiculaire à l'axe du logement 4 lorsque la lingotière est de dimensions relativement grandes Selon l'invention, le procédé de réparation d'une fissure ou fente 11, à partir de la suriace extérieure de la lingotière, que cette fente soit là naissante ou aboutissante, consiste à percer deux séries d'un certain nombre de trous 12 de part et d'autre de la fente 11, selon une disposition géoméirique générale faisant une direction de préférance perpendiculaire à la direction générale de la fente ou encore au tracé local de la fente 11 correspondant à la largeur des séries de trous 12. Le nombre et la disposition relative des trous 12 peuvent varier selon la longueur, la largeur, la profondeur, ainsi que la conformation de la fente 11, mais dans le moindre cas les trons 12 sont prévus, comme représentés à la fig. 1, au nombre de quatre pour chaque série prévue de part et d'autre de la fente et selon une disposition relative leur faisant occuper par exemple les angles d'un quadrilatère fictif rec@angle ou non. La fig. 3 montre que les trous 12 sont réalisés de façon bargne sur une profondeur pouvant être comprise entre un quart et trois quarts de l'épaisseur de paroi locale de l'enveloppe 1.Les trous 12 sont, par ailleurs, taraudés sur toute leur profondeur. Une autre phase du procédé consiste ensuite à monter dans chacun des trons borgnes 12 une pièce d'ancrage 13 qui est de préférence constituée, comme représentée à la fig. 4, par une tige filetée 14 comportant une tête de manoeuvre 15, par exemple de diamètre supérieur à celui de la tige filetée et présentant une conformation analogue à celle d'une vis. La tige filetée 14 est choisle pour qu'après vissage maximal dans le trou 12, la tête 15 soit située à proximité de la surface extérieure de l'enveloppe 1 Un tel résultat peut être obtenu par l'amenée en contact de la tête 15 contre la surface extérieure de l'enveloppe 1 ou par la butée de la tige filetée 14 contre le fond du trou 12. Une opération subséquente consiste alors à pratiquer des trous 16 dans une plaque métallique 17, de préférence en acier, et d'épaisseur légèrement supérieure à la mesure dont les têtes 15 des organes 13 font saillie par rapport à la surface extérieure de l'enveloppe 1. Les trous 16 sont pratiqués en deux séries selon des coordonnées relatives identiques à celles des trous 12, de manière à coincider avec ces erniers en plan. Par ailleurs, les trous 16 sont pratiqués dans la plaque 17 selon un diamètre an peu supérieur à celui des têtes 115. La plaque 17, exécutée comme ci-dessus, est alors enfilée sur les têtes 15, puis amenée en contact avec la surface extérieure de l'enveloppe 1, comme représentée à la fig. 4.Une opération de pointage par soudure est alors exécutée pour immobiliser la plaque 17 dans la position requise relativement aux différentes têtes 1S. Ensuite, une autre phase du procédé de l'invention consiste alors à remplir la cavité 18, subsistant dans chaque trou 16 par suite de la différence d'épaisseur entre la plaque 17 et la tete 15, avec une charge apport métal- lique 19 (fig 5) jusqu'à la face extérieure de la plaque 17, de manière à combler totalement cette cavité et à solidariser la tête 15 avec la plaque 16. Cette opération peut entre réalisée, de préférence par soudure exécutée selon le procédé de soudage à l'arc. Une dernière opération consiste ensuite à araser l'excédent de la charge d'apport 19 au niveau de chaque trou 16, comme représenté sur la partie droite de la fig. 5, de façon à inscrire la face extérieure de chaque remplis sage de cavité dans le plan général de la plaque 17. On obtient ainsi une soli- darisation efficace entre les parties de l'enveloppe 1 séparée par la fente 11, les organes d'ancrage 13 et la plaque 17 qui constitue un pont de liaison s'opposant à la tendance à l'ouverture que subit la fente 11 par dilatation lors de la coulée d'une charge de métal en fusion ainsi que par la pression résultant de cette masse coulée. La fig. 5 montre qu'il est possible de prévoir la réalisation d'un cordon d'apport périphérique 20 entre les bords de la plaque 17 7 et la surface extérieure de l'enveloppe 1. Selon une variante du procédé, il est possible d'inverser deux des phases opératoires ci-dessus et notamment de percer préalablement la plaque 17 et d'utiliser ensuite cette plaque perche en tant que gabarit pour l'exécution des trous taraudés 12 Une autre variante pourrait consister également à pévoir l'exécution d'une saignée sur toute la longueur de la fente 11 pour la mise en place de vis ou autresorganes d'ancrage renduss solidairesen plus de l'enveloppe 1 par apport d'une charge métallique. Ces organe s d'ancrage pourraient entre entierement noyés dans la charge et recouverts par la plaque 17 ou, au contraire, comporter chacun, de préférence, une partie saillante - engagée dans un logement complémentaire ménagé à cet effet dans la plaque, de façon analogue aux trous 16, pour être comblé par une charge d'apport solidarIsant ladite partie saillante et la plaque. Un autre mode opératoire du procédé selon l'invention consiste à pratiquer dans la plaque 17 des trous 21 dont le diamètre est égal, au jeu près, à celui des tiges 14. La plaque 17 est ensuite soumise à une seconde opération de perçage pour exécuter, à partir de chaque trou 21, un lamage 22 de diamètre supérieur à celui des tettes 15 sur une profondeur inférieure à l'épais- seur de la plaque, mais supérieure à la hauteur desdites têtes (fig. 6). La plaque 17 est ensuite placée sur l'enveloppe 1 pour faire coïncider les trous 12 et 21 dans lesquels sont montés et vissés les organes d'ancrage 13.Dans ce mode opératoire, les tiges filetées 14 présentent une longueur inférieure à la profondeur des trous borgnes 12,de de manière que le vissage assure le serrage de la plaque 17 sur la face de l'enveloppe 1 par l'amenée en contact du rebord périphérique inférieur des tettes 15 avec le fond des lamages 22 qui ménagent alors avec lesdites têtes les cavités 18. Une autre opération consiste ensuite à combler totalement les cavités résiduelles 18 par une charge d'apport métallique 19 qui est arasée comme décrit en référence à la fig. 5. il peut entre prévu aussi de compléter ce mode opératoire par l'exécution d'un cordon de soudure périphérique entre la plaque 17 et la surface extérieure de l'enveloppe 1. Le mode opératoire ci-dessus permet de conférer, par le serrage réparti exercé par les organes d'ancrage une meilleure cohésion et liaison entre l'en enveloppe, les organes d'ancrage et la plaque qui constitue un pont de grande résistance mécanique entre les lèvres définissant la fente 1. Une variante d'exécution du mode opératoire ci-dessus est représentée par la fig. 7 qui montre que lesltrous 22 peuvent aussi être exécutés au moyen d'un forêt ordinaire de manière à ménager pour chacun un fond tronconique 23 de raccordement avec le trou 21 en remplacement du fond plan défini par le lamage précédent. Chaque organe d'ancrage 13 est monté comme dit ci-dessus pour prendre appui sur le fond 23 et assurer le serrage de la plaque 17 contre l'enveloppe. Chaque cavité 18 est ensuite comblée par la charge d'apport 19 qui laisse toutefois subsister un intervalle annulaire 24 non rempll et correspondant au volume délimité autour de la tige 14 par le bord inférieur de la tete 15 et le fond 23. Dans cette variante, l'intervalle 24 constitue un volume compensateur des dilatations différentielles entre l'enveloppe 1 et la plaque 17, lesquelles sont autrement supportées en totalité par les tiges 14. 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 réparation de lingotières, caractérisé en ce qu'on pratique, à partir de la face extérieure de la paroi d'une lingotière et, de part et d'autre d'une fente ou fissure présentée par cette paroi5 deux séries de trous taraudés exécutés selon une disposition géométrique relative identique à celle de deux séries de trous pratiqués dans une plaque de forte épaisseur, en ce qu'on monte par vissage dans ces trous taraudés des organes d'ancrage. dont la longueur est choisie de manière que leur partie extérieure ou tête, saillant de la surface de la lingotière, soit logée dans un trou de la plaque qui est appliquée contre la surface extérieure de la lingotière pour que chaque tette ménage à l'intérieru de chaque trou une cavité résiduelle, puis en ce qu'on remplit chacune des cavités par une charge d'apport métallique solida- risant la plaque et la partie supérieure ou tête de chaque organe d'ancrage. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque est appliquée sur la paroi de l'enveloppe par un cordon de soudure périphérique. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque est appliquée sur la paroi extérieure de l'enveloppe par serrage appliqué à cette plaque par l'intermédiaire des têtes des organes d'ancrage. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous pratiqués dans la plaque présentent, sur toute leur longueur, un diamètre cor-; respondant à la section transversale des tettes des organes d'ancrage. 5 - Procédé selon l'une des revendications 9 à 3, caractérisé en ce que les trous pratiqués dans la plaque sont formés par un premier perçage d'un diamètre égal, au jeu près, à celui de la tige des organes d'ancrage et par un second perçage d'un diamètre plus grand correspondant à la section transver- sale de la tete des tiges. s - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le perçage de grand diamètre est exécuta à la manière d'un lamage pour etre raccordé au perçage de plus petit diamètre par un fond plan perpendiculaire à l'axe commun auxdits passages. 7 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le perçage de grand diamètre est exécuté pour etre raccordé au perçage de plus petit diamètre par un fond délimitant avec la tette d'un organe d'ancrage, un inter valle annulaire fermé Indépendant de la cavité supérieure résiduelle 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le perçage de grand diamètre est pratiqué pour entre raccordé au perçage de plus faible diamètre par un fond tronconique délimitant, avec le rebord de tête d'un organe d'ancrage, l'invervalle annulaire fermé.