Brevet FR2473369A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne un récipient de coulée pour machine de coulée soue pression à chambre chaude, muni d'une chambre de coulée et d'un piston de coulée ainsi que d'une oonduite ascendante dérivée de la chambre de coulée et dont la partie inférieure plonge dans un bain de fusion et dont la partie supérieure est chauffée. I1 est oonnu de disposer, dans le cas d'une machine de coulée soue pression à chambre chaude, dans un creuset rempli du métal ou alliage en fusion à couler, une chambre de coulée verticale présentant vers le haut une ouverture et dans laquelle peut coulisser axialement un piston de coulée. La partie inférieure de la chambre de coulée communique 3vec un tube élévateur débouchant dans une buse, de sorte qui chaque oourse du piston de coulée une quantité déterminée de métal en fusion se trouve refoulée dans un moule par l'intermédiaire de la buse. Etant donné que dans leurs parties qui sont hors du bain le récipient de coulée et la conduite ascendante sont en contact avec l'atmosphère extérieure, et que par conséquent ces parties constituent des surfaces de refroidissement, le métal se refroidit fortement dans oee parties, de eorte qu'il faut compenser ce refroidiscement par une amenée supplémentaire de chaleur afin de maintenir le métal en fusion à uno fluidité surfisante. t cause de la forme du récipient de coulée au-dessus du bain, un chauffage uniforme de ce récipient de la buse et du raccord intermédiaire entre celle-ci et le récipient de coulée, à une température comprisse par exemple entre 400 et 7300C n'est possible pratiquement et économiquement, que par une ou plusieurs flammes de gaz.Etant donné que la surface du récipient de coulée non plongé dans le bain et celle de la buse et du rac cord intermédiaire ne peuvent strie atteintes uniformément avec une ou plusieure flammes de gaz, il se produit des échauffements locaux différents pouvant atteindre 750 à 800C t ceci d'autant plus que les alliages d'acier résistant à la chaleur utilisés pour ces récipients de coulée, par exemple l'acier portant la désignation numérique 1.2888 i possèdent, à cause de leurs composånts d'alliage, une conductibilité thermique relativement mauvaise. il est pourtant nécessaire de fabriquer le récipient de coulée en une matière fortement alliée, à cause des sollicitations de pression, de corrosion et d'usure à chaud auxquelles ce récipient est soumisf de sorte qu'il faut accepter la faible conductibilité thermique de la matière du récipient de coulée. A cause de cela, la partie supérieure de ce récipient, la buse et le raccord intermédiaires ne peuvent être maintenus chauds qu'au moyen d'une amenée locale de chaleur. il résulte de la mauvaise conductibilité thermique de la matière dont est constitué le récipient de coulée des gradients de température conduisant à des températures localement accrues ainsi qu' des tensions internes et, l'expérience l'a montré, à des fissures qui se propagent de l'intérieur vers l'extérieur, d'où diminution locale de la résistance mécanique. il est connu par la demande de brevet d'invention DE-OS 2 320 761 de chauffer ou de maintenir chaude la chambre de coulée et le piston au moyen d'un chauffage électrique. En outre, il est également connu de chauffer électriquement la buse du récipient de coulée. Cependant, des dispositions ne suppriment pas, le plus souvent, les diffi,ultés mentionnées ci-dessus, surtout que le chauf- fage de la buse a pour but essentiel de maintenir suffisamment liquide le métal qui la traverse en un courant relativement mince, et que de ce fait un échauffement irrégulier de la tête du récipient de coulée ne peut être évité. Le problème auquel l'invention apporte une solution consistait donc à créer un récipient de coulée dont la surface émergeante et chauffée soit conçue de façon telle qu'elle puisse être chauffée de manière sensiblement uniforme, notamment au moyen d'une ou plusieurs flammes, sans que cela soit au détriment des propriétés de la matière oonatlfitive de ce récipient, par exemple de la résistance de cette matière à la chaleur. La solution conforme à l'invention consiste, dans un récipient de coulée du genre décrit en préambule, à faire en sorte qu'au moins la partie supérieur. du récipient deoeulée soit revOtue,notamment dans le champ de la conduite ascendante, d'une matière qui présente une conductibilité thermique plus grande que celle de la matière constitutive de ce récipient. Graoe à cette disposition on obtient un récipient de coulée dont les surfaces extérieures destinées, lorsqu'elles sont chauffées de l'extérieur par une flamme de gaz ou par énergie électrique, å absorber et à transmettre des calories, assurent plus rapidement l'équilibrage thermique, évitant ainsi des pointes de température.En mOine temps aussi le danger de formation d'un dépit métallique que l'on peut craindre sans la disposition selon l'invention, ainsi que le risque de réactions entre du métal de segrégation et la matière constitutive du récipient de coulée, se trouvent réduits Etant donné que l'on peut notamment éviter aussi une segrégation d'aluminium dans la conduite ascendante, on peut mettre en oeuvre aussi, avec le récipient de coulée selon l'invention, des bains de magnésium habituels qui contiennent normalement un certain pourcentage d'aluminium qui réagit avec la matière constitutive du récipient de ovulée. Enfin, la couche conductrice de la chaleur prévue selon l'invention s'oppose aussi, par équilibrage des tempuratures, à la formation de contraintes thermiques résultant des différences de section de matière, et permet une meilleure utilisation de l'énergie calorifique t elle contribue donc à économiser cette énergie. il y a intérêt à ce que seule la partie haute du récipient de coulée soit revêtue de matière à plus grande conductibilité thermique, car le risque d'une température localement différente et d'un refroidissement trop ra pide du bain à couler n'existe que dans cette partie du récipient. Le revêtement en question est de préférence en cuivre ou en un alliage de cuivre. Dans ces cas, son épaisseur doit être au moins de 1 ,3 à 2 mm pour assurer une section suffisante pour la conduction thermique. I1 est judicieux de réaliser le rev8tement en cuivre ou en alliage de cuivre parce que la conductibilité thermique de ce métal est située à 395,4 W/m0K, alors que celle de l'acier allié est située à 23,3 W/m K g celle du cuivre est donc égale à plus de dix fois celle du fer. Le revêtement conducteur thermique est appliqué à la surface du récipient de coulée da préférence par placage soudé, par pulvérisation thermique ou encore par voie galvanique. Ce revêtement pourrait aussi être réalisé soue forme dune douille. En aucun cas il 'est nécessaire que ce revtement soit homogène ou sans solution de continuité, oar ea grande conductibilité thermique assure une température uniforme du récipient même dans les zones de discontinuité. Ce revêtement assure en outre une meilleure protection contre la corrosion. Par ailleurs il n'y a aucun rieque que la matière de revêtement nuise à la résistance mécanique de la matière constitutive du récipient. Ainsi, grâce au revêtement selon l'invention sont évitées des accumulations de chaleur dans le champ de la tette du récipient, notamment des parties de celui-ci soumises à de fortes sollicitations, par exemple le long de la conduite ascendante. I1 y a intérêt à ce que la pièce intermédiaire et la buse soient elles aussi revêtues conformément à l'invention, afin que ces parties de l'installation bénéficient des avantages mentionnés ci-dessus. Le revêtement selon l'invention permet en tout cas dtutiliser pour le récipient de coulée une matière moins résistante à la chaleur, donc moins conteuse ouf si l'on utilise la matière conteuse habituelle, d'augmenter la durée de service du récipient. Toutefois, il y a intérêt à prolonger le revêtement jusque très peu au-dessous d'un couvercle placé sur le bain et sous lequel règne une atmosphère neutre, par exemple du gaz carbonique. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide de deur exemples d'exécution illustrés au dessin annexé g sur oe dernier - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un récipient de coulée en deux parties, et - la figure 2 est une suetannlogue à la fig. 1, d'un récipient de coulée en une seule partie. Un bain de métalen fusion 1 remplit partiellement un creuset 2 dane lequel ee trouve un récipient de coulée 3. Ce dernier est plongé par sa partie inférieure 4 dans le bain 1 tandie que par sa partie supérieure il émerge au-deosus de ce bain. Le récipient de coulée 3 renferme une chambre de coulée 6 dans laquelle peut coulisser axialement un piston de coulée 7. De la partie inférieure du récipient 3 est dérivée une conduite as ce dante 8 pour le bain. Cette conduite se prolonge, dans la partie supérieure 3 du récipient de coulée 3, par une conduite intermédiaire 10 puis par une pièce intermé- diaire 9.A cette dernière fait suite une buse 11 dont le canal 12 est dans l'axe de la conduite intermédiaire 10. La buse 11 est, par sa partie antérieure ou nez 13, montée dans un plateau fixe 14 et débouche dans le canal d'un moule composé d'une moitié fixe 13 et d'une moitié mobile 16 entre lesquelles se trouve l'emprelnte de moulage r7. La partie 5 du récipient de coulée 3 située audessus du niveau 18 du bain, la pièce intermédiaire 9 et la buse 11 sont revalues de couches de cuivre 19s20 et 21 qui, malgré un chauffage irrégulier au moyen de flammes de gai, conduisent à une répartition uniforme de la température. Dans la position du piston 7 représentée à la fig. 1, la chambre de coulée 6 se remplit, par l'intermédiaire de lumières de remplissage 22, de métal liquide 1 contenu dans le creuset 2. Lorsque le piston de coulée 7 descend, il commence par obturer les linières de remplissage 22 puis refoule dans l'empreinte de moulage 17 le métal en fusion oontenu dans le volume restant de la chambre de coulée 62 ce refoulement se faisant par 1'interm6- diaire de la Conduite asoendante 8, du conduit 10 de la pièce intermédiaire 9 et du canal 12 de la buse 11. Lors de la remontée du piston 7, du métal en fusion pénètre à nouveau par les lumières 22 dans la chambre do coulée 6, de sorte que le piston 7 peut décrire une nouvelle course de refoulement. La forme d'exécution illustrée à la fig. 2 ne se différencie de celle selon la fig. 1 que par le fait que la chambre de coulée 6 et.le récipient de coulée 3 forment une seule pièce. REVENDICATIONS 1. Récipient de coulée pour machine de coulée sous pression à ohambre chaude, muni d'une chambre de coulée et d'un piston de coulée ainsi que d'une conduite ascendante dérivée de la chambre de coulée et dont la partie inférieure plonge dans un bain de fusion et dont la partie supérieure est chauffée, oe récipient étant remarquable en ce qu'au moins la partie supérieure (5) du récipient de coulée est revêtue d'une matière (19,20,21) qui présente une conductibilité thermique plus grande que celle de la matière constitutive de ce récipient. 2. Récipient de coulée selon la revendication 1, remarquable en oe que l'épaisseur du revêtement (19,20, 21) est d'au moins 1,5 à 2,0 mm. 3. Récipient de coulée selon la revendication 1 ou 2, remarquable en oe que le revêtement (19,20,21) est en cuivre. 4. Récipient de coulée selon la revendication 1 ou 2, remarquable en oe que le revOtement (19,20,21) est en alliage de cuivre. 3. Réoipient de coulée selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que le revêtement (19,20,21) est constitué par un placage soudé. 6. Récipient de coulée selon l1une queloonque des revendications 1 à 4, remarquable en oe que le revêtement (19,20,21) est appliqué par pulvérisation thermique. 7. Récipient de coulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, remarquable en ce que le revatement (19,20,21) est constitué par une douille. Récipient de coulée selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en co qus le revêtement (19,20,21) s'étend Jusque très peu au-dessous d'un couvercle recouvrant le bain. 9. Récipient de coulée selon l'une quelconque des revendications précédentes, remarquable en ce que la pièce intermédiaire (9) et la buse (11) sont elles aussi pourvues d'un revetexent (20,21).