Brevet FR2470650A1 — publié le 19810612

La présente invention concerne la coulée du métal fondu pour former des lingots et en particulier la technique de coulée dite "en source", selon laquelle les lingotières à remplir sont placées sur une plaque de base munie d'une pluralité de conduits pour distribuer le métal fondu en l'amenant jusqutà la base des lingotières. Dans la coulée en source on utilise traditionnellement une semelle moulée robuste munie d'un nombre approprié de conduits, qui correspond au nombre de lingots a mouler, un nombre convenable d'éléments creux de garnissage convenablement assemblés étant posés dans les conduits. La pose de ces éléments de garnissage dans la semelle est un travail extrêmement délicat et, comme cela se produit de plus en plus souvent, il est confié à des ouvriers non spécialisés, il peut arriver que les joints entre les e élé- ments soient mal faits et que ces derniers eux-mêmes soient felés pendant leur pose. Même si la mise en place est correctement effectuée, il peut arriver que le métal fondu en s'écoulant dans le système de conduits de coulée provoque une rupture du métal aux joints et une fissuration des éléments de garnissage. Le métal fondu peut alors pé nétrer dans les cavistes ainsi formées, voire s'échapper du système de conduits.Après avoir rempli les cavités, le métal fondu peut s'y solidifier, ce qui représente autant de métal perdu, et les dommages considérables que peut subir la semelle ou la plaque de fonte posée sur elle ont une importance tout aussi grande. Dans la coulée en source, on utilise aussi traditionnellement un entonnoir qui communique avec 1'intérieur des éléments de garnissage des conduits et cet entonnoir de coulée est fabriqué sous la forme d'une robuste pièce de fonte moulée en une ou deux parties, d'une longueur comprise entre 2 m et 4 m environ, pièce qui renferme aussi un certain nombre d'éléments de garnissage creux convenablement assemblés. Dans ce cas aussi, l'assemblage de l'entonnoir de coulée doit inévitablement ôtre effectué sur place et exige une adresse considérable de la part de l'ouvrier, et même un assemblage correct n'évite pas certains inconvénients. En effet, ces entonnoirs de coulée ont un coût de fabrication élevé et leur poids complique considérablement le problème de leur mise en place et de leur enlèvement pour leur réutilisation.Il faut effectuer un travail de nettoyage considérable avant de pouvoir placer des éléments de garnissage neufs à l'intérieur de cet entonnoir, même s'il n'y a pas eu de fuite de métal fondu; s'il y a eu fuite, par exemple à cause d'un assemblage mal fait des éléments de garnissage, les dégâts subis par 1' enveloppe de fonte peuvent coûter cher en réparations et même entraîner sa mise au rebut, le coût de son remplacement venant alors s'ajouter aux pertes de métal coulé. L'invention a donc pour objet de réaliser pour la coulée en source des ensembles qui éliminent I'essentiel des inconvénients précitées. A cet effet, chacun des. ensembles selon l'invention qui constituent un dispositif de coulée en source est un ensemble préassemblé du nombre nécessaire d'éléments de garnissage adjacents et convenablement réunis, les dits éléments réunis étant enfermés dans une gaine. On peut ainsi produire les conduits de coulée horizontaux sous la forme d'un ensemble préassemblé, ce qui é- limine les problèmes de la mise en place des éléments de garnissage dans les conduits de la semelle. I1 suffit de placer dans un conduit l'ensemble préfabriqué complet pour son raccordement à un bloc de distribution situé au-dessous de l'entonnoir de coulée et à la base d'une lingotière, ou même de le poser sur une surface convenablement préparée, éliminant ainsi la nécessité d'une semelle et d'une plaque posée sur celle-ci. En enfermant les éléments de garnissage dans une gaîne, on élimine pratiquement toute possibilité de fissuration de ceux-ci pendant la construction des conduits de coulée et on réduit considérablement le nombre des fissures qui se produisent au cours de la coulée. Même s'il se forme une fissure ou si un joint se rompt, la matière de la gaine empêche efficacement le métal fondu de s'échapper du système de conduits. Les mêmes considérations s'appliquent à l'entonnoir de coulée, avec pour celui-cil'avan- tage supplémentaire d'une réduction de poids considérable qui facilite la mise en place et de la suppression complète de l'enveloppe de fonte robuste et de l'économie de coût de fabrication qui en résulte. Pour enfermer dans une gaine les éléments de garnissage creux, on peut simplement, après les avoir assemblés, les envelopper dans un matériau réfractaire fibreux disponible sous forme de feuille. Comme variante, on peut les enrober d'un matériau réfractaire approprié. Ainsi, on peut placer simplement les éléments de garnissage creux dans un moule convenable et, après les avoir préalablement assemblés dans ce moule, les enrober d'un matériau réfractaire qui peut être cémenté au gaz carbonique ou muni d'un liant de fonderie. On verse de préférence dans le moule, autour des éléments de garnissage creux, un matériau ré- fractaire contenant un agent porophore et un agent durcisseur appropriés.Après formation de la mousse et durcissement, un obtient un ensemble de conduit robuste commode à manier, qu'on peut facilement transporter à l'endroit où doit avoir lieu la coulée. En ce qui concerne les conduits horizontaux, on comprendra que l'expression "enrobage" ne signifie pas nécessaire que les éléments dè garnissage creux sont enfermés complètement dans le matériau d'enrobage. On a constaté dans la pratique que la présence de matériau d' isolation réfractaire sur les flancs et la face supérieure de l'élément de garnissage suffit à produire en ensemble de conduit très satisfaisant et qu'il n'est pas nécessaire de prévoir ce matériau le long de la face inférieure de l'élément. Ceci étant, on peut facilement enrober les éléments de garnissage assemblés bout à bout en les plaçant dans le fond d'un moule approprié et en versant dans celui-ci le matériau réfractaire et le liant ou le matériau réfractaire et les agents porophore et durcis seur de façon qu'il recouvre les éléments sur trois faces. De toute façon, l'invention sera bien comprise à i aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet ensemble de conduit: Fig. 1 est une vue éclatée, en perspective, d'un dispositif de coulée formée d'ensembles de conduit selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un entonnoir de coulée selon l'invention; Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble de conduit horizontal selon l'invention. Le dispositif de coulée en source représenté à la figure 1 comporte un entonnoir de coulée 1, un bloc de distribution 2 et au moins un conduit horizontal 2 muni à une extrémité d'un bloc terminal 4 et d'un cône 5 pour le raccordement à la base d'une lingotière (non représentée). Un seul conduit horizontal 2 est représenté à la figure 1, mais il va de soi qu'on peut raccorder un conduit 2 à chaque orifice de sortie 6 du bloc de distribution 2 (qui en comporte six dans la forme d'exécution représentée à la figure 1). Comme le montre la figure 2, l'entonnoir de coulée I est pré-assemblé et constitué par un certain nombre d' éléments creux 7 convenablement réunis bout à bout (assemblage bouveté visible aux figures 2 et 3) et-enrobés dans un matériau d'isolation thermique 8. L'élément 9 situé au sommet de l'ensemble constitue l'entonnoir proprement dit , dans lequel on déverse le métal en fusion. Pour réaliser l'ensemble représenté à la figure 2, on commence par empiler les éléments creux en les enfilant sur un poteau vertical (non représenté) pour en assurer la stabilité et en veillant que les tenons soient correctement engagés dans les mortaises aux joints entre les éléments 7, 9.On peut ensuite, soit envelopper les éléments 7 et 9 dans du papier ignifuge convenablement imprégné, soit les enfermer dans un moule et déverser un matériau réfractaire approprié dans le moule pour remplir l'espace annulaire entre les éléments creux et les parois du moule, après quoi ce dernier est enlevé. Lorsqu'on utilise un matériau réfractaire, on peut le durcir en utilisant n'importe quelle technique classique de fonderie. il peut s'agir é- galement d'un matériau réfractaire apte à mousser, lequel peut être utilisé avec avantage, car on peut déverser facilement dans l'espace annulaire précité le matériau contenant l'agent porophore et l'agent durcisseur.Une fois que le matériau réfractaire d'isolation thermique 8 a durci, on peut tirer l'ensemble hors du poteau support et il est prêt à être expédié vers un hall de coulée, Ce qui vient d'être dit s'applique aussi aux ensembles de conduit horizontaux i, dont un seul est représenté à la figure 3. Dans cet ensemble, plusieurs éléments creux 10 réunis bout à bout par un assemblage bouveté peuvent être placés horizontalement dans un moule approprié et un matériau réfractaire convenable peut être déversé dans ce moule pour enrober les dits éléments. Comme variante, les éléments creux 10 peuvent empilés verticalement en commençant par le bloc terminal 4, puis enveloppés dans un papier ou carton ignifuge approprié et convenablement imprégné. On obtient ainsi, grâce à l'invention, un entonnoir et des conduits de coulée extrêmement légers, robustes et facilement transportables, dont le pré-assemblage est une garantie que les éléments creux réfractaires sont correctement raccordés et enfermés dans le matériau réfractaire isolant. A leur arrivée dans le hall de coulée, on peut alors très facilement les mettre en place, soit sur une surface aménagée, soit dans les rigoles d'une semelle traditionnelle de fonte, puis les raccorder au bloc de distribution 2. Lorsque la coulée a eu lieu, la dissipation de la chaleur à travers la paroi des éléments creux signifie qu'après un intervalle de temps notable la température de l'enveloppe de papier ou de carton atteint un degré tel que celle-ci s'enflamme, mais cet intervalle de temps est beaucoup plus long que le temps qu'il faut au métal fondu dans l'entonnoir de coulée et dans les conduits pour se solidifier. Il en résulte qu'il est beaucoup plus facile de séparer l'entonnoir et les conduits du métal solidifié. De même, lorsque les éléments creux sont enrobés dans un matériau réfractaire, cette opération est encore grandement facilitée, car il n'est pas nécessaire, comme dans les dispositifs de coulée en source traditionnels, d'attendre le refroidissement de lourdes pièces moulées en fonte pour les séparer ensuite à la main du métal solidifié. De mêmes comme les éléments creux ont été correctement assemblés, les fuites aux joints sont pratiquement éliminées et l'enrobage de ces éléments a un effet marqué sur la réduction de la formation de fissures au cours de la mise en place, peut-etre même la suppression complète de cellesci. Même si, dans des cas exceptionnels, une fissure s'est formée dans l'un ou 1taure des éléments creux, ou si une fuite se produit à un joint, le métal fondu qui s'écoule par cette fissure ou cette fuite refroidit en atteignant l'enveloppe de papier ou de carton ou l'enrobage de matériau réfractaire, ce qui élimine toute possibilité de sortie complète du métal. il en résulte qu'un corps net de métal solidifié est retiré des ensembles de conduit et de l'entonnoir de coulée. Comme il va de soi et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la forme d'exécu- tion qui vient d'être décrite à titre d'exemple seulement; elle en embrasse,au contraire,toutes les variantes de réalisation. Ainsi, les éléments creux peuvent être des tronçons de tube réfractaire soumis à une pré-cuisson. - REVENDICATIONS 1.- Ensembles pour un dispositif de coulée en source, caractérisés en ce que chacun d'eux comprend un ensemble pré-assemblé du nombre nécessaire d'éléments creux adjacents et convenablement réunis, les dits éléments réunis (7,9; 10) étant enfermés dans une gaine (8). 2.- Ensembles selon la revendication 1, caractérisés en ce que les éléments creux (7,9; 10) sont, après avoir été réunis, enveloppés dans un matériau réfractaire fibreux approprié, disponible sous forme de feuille. 3.- Ensembles selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments creux réunis sont enrobés dans un matériau réfractaire approprié. 4.- Ensembles selon la revendication 3, caractérisés en ce que le matériau réfractaire d'enrobage est moulé autour des éléments creux réunis. 5.- Ensembles selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisés en ce que le matériau réfractaire est cémenté au gaz carbonique ou contient un liant. 6.- Ensembles selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisés en ce que le matériau réfractaire contient un agent porophore et un agent durcisseur, le dit matériau prenant en mousse et durcissant autour des éléments creux réunis. 7.- Ensembles selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisés en ce que les éléments creux sont des tronçons de tubes réfractaires soumis à une précuisson.