Brevet FR2474362A1 — publié le 19810731

Dispositif pour la coulée de métaux en fusion. La présente invention se rapporte à un dispositif comportant un four de maintien à température ou de fusion pour la coulée de quantité mesurée de métaux fondus, en parti- culier de métaux fondus non-ferreux. Pour la coulée dosée demétaux en fusion, en particulier de métaux nonferreux, par exemple en aluminium, on utilise des dispositifs comportant un four de maintien à température ou de fusion et dans lesquels la masse en fusion est extraite de la cuve du four par un tube élévateur oblique et un trop plein aménagé à son extrémité supérieure. On connaît différents dispositifs par exemple avec transport par gaz comprimé pro- venant d'un récipient sous pression, avec un corps de refoulement immergé ou avec transport électromagnétique le long du tube élévateur. En pareil cas, il faut à chaque cycle de coulée mettre en mouvement une assez grande quantité de masse en fusion (comparée au poids de la coulée) ce qui provoque des mouvements basculants ou des secousses. Fn particulier, en de successions rapides du cycle et de faible poids de coulée, cela rend plus difficile un dosage exact et le dispositif de commande est soumis à des exigences extrêmement sévères. Par ailleurs, on ne peut pas empêcher efficacement que des impuretés flottant sur le bain de fusion o des oxydes se formant par exemple pendant les pauses de coulée soient entraînées au niveau du point du déversement et parviennent dans le moule de coulée. Des difficultés apparaissent encore davantage dans les fours basculants avec lesquels>malgré une construction compliquée on ne parvient pas à effectuer un dosage plus ou moins précis. Une toute autre méthode de dosage pour la quantité de masse en fusion telle qu'elle est par exemple utilisée pour le chargement des machines de coulée sous pression consiste dans l'utilisation de dispositifs de prélèvxement. En pareil cas, on utilise une cuillère de prélèvement fixée sur un bras pivotant aussibien pour le dosage que pour extraire la masse en fusion de la cuve du four et l'amener à la machine ou au moule de coulée. De tels dispositifs de prélèvement sont assurément mécaniquement compliqués et encombrant et fonction- nent avec des durées de cycle extrêmement longs. La présente invention a par conséquent pour objet, par la mise en oeuvre de moyens de construction et de techniques de réglage simples de réaliser une répartition relativement précise des quantités directement dans le moule ou la machine de coulée, en particulier également pour de faibles quantités de couléeet d'obtenir des séquences de cycle rapides telles qu'elles sont exigées par exemple pour le moulage en châssis. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le four est muni d'un dispositif de réglage pour maintenir un niveau libre constant de la masse en fusion et que la chambre du four comporte en-dessous du niveau libre de la masse en fusion une sortie munie d'un obturateur coulissant commandé indépendamment. Un niveau constant de la masse en fusion qui peut être obtenu par des moyens relativement simples signifie une pression métallostatique permanente à l'endroit de l'écou- lement. L'obturateur coulissant placé à l'extérieur du réservoir garantit par contre une ouverture et une fermeture sûre et précise ("cisaillement" du canal d'écoulement ou de l'écoulement) et des conditions d'écoulement définies en position d'ouverture. On réalise ainsi les conditions essentielles pour un dosage des poids de coulée par simple commande en fonction du temps de l'ouverture et de la fermeture de l'obturateur, c'est-à-dire qu'on peut normalement supprimer un dispositif de surveillance du niveau sur le moule de coulée ou une pesée. Par ailleurs, le dispositif selon l'invention permet une coulée avec moins d'impuretés attendu que l'extraction de la masse fondue s'ef- fectue en-dessous de la surface du bain et dans des conditions d'écoulement non perturbées. L'invention peut avantageusement être utilisée avec un four à chauffage électrique par résistance ou également un four à chauffage au moyen d'un inducteur à canal. Selon une particularité avantageuse de l'invention, l'obturateur coulissant est installé sur le fond d'une goulotte de coulée placée sur le côté du four. Cela permet un raccor- dement particulièrement avantageux du four ou du dispositif de coulée à un dispositif de transport pour les moules de coulée ou également aux machines de coulée sous pression. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'obturateur coulissant est placé sur le fond de la cuve du four. Cet agencement par contre garantit la pression métallo- statique la plus grande possible à l'endroit de l'obturateur et, en combinaison avec un inducteur à canal de prélever la masse en fusion directement dans le canal de l'inducteur. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'obturateur coulissant est muni d'une busette de coulée interchangeable; selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il est prévu un système de com- mande à minuterie pour l'obturateur coulissant. Selon l'invention, le dispositif de réglage pour le niveau de la masse fondue comporte une sonde de niveau et un corps de refoulement actionné par un servomoteur de régulateur et immergé dans la masse fondue. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- tion de modes de réalisation pris comme exemple, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel la figure 1 représente un dispositif de coulée avec four à chauffage par résistance avec riaole de coulée placée sur l'un de ses côtés; la figure 2 représente un dispositif de coulée avec four chauffé par inducteur à canal. La figure 1 représente schématiquement une partie d'un four de maintien à température ou de fusion 2 qui en l'oc- curence est muni d'un chauffage électrique 8 par résistance noyé dans le garnissage du four. La cuve du four est divisée par des cloisons 3; sur un côté se trouve une chambre de chargement 4 et, en regard, une rigole de coulée 6 est installée sur le côté du four (on pourrait aussi éventuellement prévoir plusieurs rigoles de coulée 6). La cuve du four est de pré- férence recouverte de couvercles amovibles 5 qui ne réalisent toutefois aucune fermeture étanche de façon à ce que le niveau libre 12 de la masse en fusion se trouve à la pression atmos- phérique. Sur le fond de la rigole de coulée 6 est disposé un obturateur coulissant 10 qui est muni d'un système d'entrai- nement mécanique 17 et qui reçoit la masse en fusion par le canal d'écoulement 7; il peut s'agir ici d'un obturateur coulissant linéaire ou rotatif de type en principe connu. Comme schématisé, au voisinage du canal d'écoulement 7, on peut prévoir un chauffage supplémentaire ou renforcé pour empêcher le refroidissement de la masse fondue dans la zone de-l'obtu- rateur. Bien entendu, le chauffage du four est avantageusement soumis à une régulation de température (non représentée) pour maintenir constante la température dè masse en fusion. La busette de coulée 11 de l'obturateur coulissant 10 est, de façon connue, de préférence interchangeable pour permettre d'utiliser au choix des busettes présentant des alésages de différents diamètres. En dessous de la rigole de coulée 6 et de la busette de coulée 11 est schématisé un moule de coulée 36 qui repose sur un dispositif de transport 37, par exemple un transporteur à rouleaux. De façon analogue, d'autres dispositifs tels que les moules d'un plateau rotatif de coulée, une bande tournante pour le moulage des gueuses ou également la chambre de coulée d'une machine de coulée sous pression etc. ou aussi plusieurs dispositifs de ce genre puvent être chargés indépendamment les uns des autres par plusieurs rigoles de coulée 6 et obturateurs coulissants y associés. Il est essentiel que dans le four 2 le niveau libre 12 de la masse en fusion soit maintenu constant au moyen d'un dispositif de réalage, de sorte qu'indépendamment du prélèvement de la masse fondue lors de la coulée de même qu'après remplissage de masse en fusion (dans le cas d'un four de maintien à température) ou du produit fondu (dans le cas d'un four de fusion) un niveau constant h soit maintenu au-dessus du plan d'obturation de l'obturateur coulissant 10. Un dispositif de réglage de niveau approprié, -tel qu'il est représenté à titre d'exemple sur la figure 1, comporte en tant que générateur de valeur de consigne une sonde de niveau 13 qui est raccordée à un régulateur 16. Le signal à la sortie du régulateur actionne un servomoteur 15 qui modifie la posi- tion en hauteur d'un corps de refoulement 14 immergé dans le bain pour, grâce à la variation de la profondeur d'immersion, maintenir automatiquement le niveau 12 à une hauteur constante. i474362 Bien entendu, on peut également envisager à cet effet d'autres dispositifs de réglage comme par exemple le refoulement de la masse fondue au moyen de gaz comprimé ou l'addition dosée de métal (à fondre dans le four). Comme sonde de niveau on peut le cas échéant. utiliser un simple interrupteur à flotteur. Du fait que, grâce au réglage de niveau précité, la pression métallostatique sur l'obturateur coulissant 10 reste également constante en fonction de la hauteur h, on peut désormais couler des quantités de masse en fusion dosées par simple commande de la durée d'ouverture de l'obturateur coulis- sant 10 comme cela est schématisé par le système de commande à minuterie 18 en liaison avec le système d'entraînement 17 de l'obturateur. En cas de hauteur donnée du niveau libre 12 de la masse fondue et de température et de viscosité per- manente de celle-ci, la quantité prélevée par unité de temps est pratiquement déterminée par la section transversale très étroite à l'intérieur de l'obturateur, et cette section transversale déterminante peut être déterminée par le choix du diamètre de l'alésage de la buse de coulée 11 (de préfé- rence interchangeable) dans la mesure o le diamètre du canal 7 et des alésages des plaques d'obturation à l'intérieur de l'obturateur coulissant 10 sont plus grands. Le débit peut toutefois être également modifié en n'ouvrant que partiellement l'obturateur coulissant (position d'étranglement) et de cette façon on peut si nécessaire modifier également l'allure de la coulée pendant le remplissage des moules. Le début de chaque coulée peut être bien entendu déclenché autometiquement par le système de commande à minuterie 18, par exemple en fonction de la position d'un moule de coulée 36 ou de la séquence des cycles d'une machine de coulée sous pression. Comme on peut le comprendre facilement, la précision et la vitesse du réglage du niveau ne font pas l'objet d'exigences très sévères (simple réglage d'asservissement) tant que les quantités dosées sont petites par rapport au contenu du four. En cas d'une surface relativement grande de la masse en fusion (toutes les zones du four sont raccordées mutuellement sous la forme de vases communiquants, il ne se produit alors que de faibles et lentes fluctuations du niveau 12 et on peut maintenir un fonctionnement de réglage sans heurt, presque continu. Il y a lieu de mentionner en outre que, conformément à la loi d'écoulement connu, ledébit ne varie pas proportionnellement mais qu'en raison de la racine carrée des fluctuations du niveau. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, on utilise un four 22 qui est chauffé au moyen d'un inducteur à canal 28. Une chambre de chargement 24 latérale, séparée par une cloison 23, est normalement recouverte par un couvercle 25. Le dispositif de réglage pour le maintien constant du niveau libre 32 de la masse en fusion peut être réalisé comme dans l'exemple selon la figure 1 ou suivant une variante qui y est indiquée; par souci de simplicité on a représenté sur la figure 2, une sonde de niveau 33 et un corps de refou- lement 34 du dispositif de réglage. L'obturateur coulissant 30,dont la busette d'écoulement 3 peut aussi être avantageusement interchan- geable;est/placé sur le fond de la cuve 22 du four. Le canal d'écoulement 27 part dans le cas présent du point le plus bas dans un angle du canal 26 de l'inducteur. On peut éventuel- lement le combiner à l'ouverture de vidange et d'entretien existant normalement pour le canal de l'inducteur attendu que l'obturateur coulissant 30 est fixé de façon amovible sur le four 22 de sorte que les canaux 27 et 26 sont librement accessibles. Dans le cas du prélèvement représenté de la masse fondue directement à partir du canal de l'inducteur est toujours une matière fondue fraîchement chauffée, bien mélangée et exempte d'impuretés qui est moulée, toute la différence de hauteur h disponible dans le four intervenant alors. On obtient les mêmes avantages si, selon une variante (non représentée) on applique sur le four 22 une rigole de coulée fermée faisant saillie latéralement et qui dans le prolongement du canal 26 de l'inducteur reçoit le canal d'évacuation 27 (prolongé) et sur la face inférieure de laquelle est fixé l'obturateur coulissant 30 de la même façon que sur la figure 1. L'invention qui vient d'être décrite à l'aide d'exemple de réalisation peut être réalisée avec des fours de différentes constructions. Dans le cas d'un four de maintien à température, le chargement en masse fondue franche peut s'effectuer à partir d'un ensemble de fusion séparé o le four peut être combiné à une chambre de fusion accolée dans laquelle la fusion s'effectue de façon plus ou moins continue. L'invention peut être utilisée avec tous les types de métal fondu et en particu- lier pour la coulée des métaux non-ferreux (métaux lourds et légers) l'écoulement sans perturbation à l'intérieur du four et le prélèvement exempt de scories de la masse fondue s'ef- fectuant en dessous de la surface du bain présentant d'énormes avantages. REVENDICATIONS 1. Dispositif comportant un four de maintien à température ou de fusion pour la coulée de quantités dosées de métaux fondus, en particulier de métaux fondus non-ferreux, caractérisé par le fait que le four (2, 22) est muni d'un dis- positif de réglage (13-16, 33, 34) pour maintenir un niveau libre constant (12, 32) de la masse en fusion et que la chambre du four en dessous du niveau libre de la masse en fusion comporte un écoulement (16, 27) pourvu d'un obturateur coulis- sant (10, 30) commandé indépendamment. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le dû qu'il comporte un four avec chauffage électrique par résistance (8) noyé dans le garnissage du four. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé- par le fait qu'il comporte un four avec chauffage au moyen d'un inducteur à canal (28). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait que l'obturateur coulissant (10) est installé sur le fond d'une rigole de coulée (6) placée sur le côté du four (2). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'obturateur coulissant (30) est installé sur le fond de la cuve (22) du four. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'obturateur coulis- sant (10, 30) est muni d'une busette de coulée interchangeable (11, 31). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un système de commande à minuterie (18) pour l'obturateur coulissant. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de réglage pour le niveau (12, 32) de la masse fondue comporte une sonde de niveau (13, 33) et un corps de refoulement (14, 34) actionné par un servomoteur à régulateur (15) et immergé dans la masse fondue.