Brevet FR2508357A1 — publié le 19821231

La présente invention est relative à un revéte- ment réfractaire pour dispositif d'alimentation en métal liquide d'une machine à centrifuger les tuyaux en fonte, c'est-à-dire pour le déversoir et le canal de coulée de cette machine. Habituellement, le déversoir et le canal de cou le-e sont revêtus à chaud d'un coulis réfractaire à base de carbone. Un tel enduit ou revêtement a l'avantage de la simplicité et de la légèreté. Mais il présente l'inconvé nient d'être détérioré après quelques coulées et de nécessiter une surçeillance et un entretien permanents. I1 faut contrôler l'état du canal après chaque coulée, détacher, s'il alieu, les particules de fonte solidifiées susceptibles d'adhérer encore au canal, faire tomber les restes de fonte solidifiée, que l'on appelle parfois baguettes de fonte, par retournement du canal et martelage et refaire localement l'enduit là ou il a disparu à la suite de ce "nettoyage" du canal, avant la coulée suivante.. On rappelle que la légèreté du revêtement d'un canal d'une telle machine est indispensable si l'on veut éviter que le canal (soit à vide, soit parcouru par la fonte liquide), ne prenne une flèche de flexion trop importante du fait de ses dimensions : très faible section transversale pour une grande longueur. On sait en effet qué le canal, qui parcourt intérieurement la coquille de centrifugation sur toute sa longueur pendant la coulée, doit avoir une section transversale telle que la largeur hors tout soit inférieure au diamètre intérieur de la coquille de centrifugation et que la longueur du canal soit supérieure à celle de la coquille de centrifugation.C'est ainsi par exemple que la largeur hors tout du canal peut être de l'ordre de 40 mm pour couler des tuyaux ayant un diamètre extérieur minimal de l'ordre de 60 mm, et une longueur de l'ordre de 4 à 6 m, sans compter la longueur du déversoir, et que, quel que soit le diamètre du tuyau à couler, la longueur du canal est toujours beauccup plus grande que sa largeur hors tout. Le problème de la légèreté et de la limitation de section transversale disponible pour recouvrir un tel canal de coulée est particulièrement délicat pour les machines à centrifuger les tuyaux en fonte de petits et moyens diamètres, c'est-à-dire jusqu'! environ 500 mm. La demanderesse s'est donc posé le problème de trouver un revêtement pour canal de coulée de machine à centrifuger, si petit soit-il, qui soit à la fois réfractaire, peu encombrant et léger et qui ait une tenue thermique, mécanique et chimique suffisante pour pouvoir rester en place pendant un grand nombre de cycles de coulée sans être détérioré par les coulées et retournements de canal successifs. A cet effet, le revêtement réfractaire suivant l'invention est caracterisé en ce qu'il comprend au moins une carapace amovible, mince et souple, capable d'épouser la surface intérieure du déversoir et/ou du canal après déformation élastique. Suivant un mode d'exécution de l'invention, le revêtement est composé de plusieurs carapaces ,l'extrémité aval de chacune recouvrant l'extrémité amont de la suivante. Le maintien du revêtement par élasticité peut être complété par des moyens de fixation ou de retenue tels que des vis. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, qui représentent seulement un mode d'exécution. Sur ces dessins - la Fig. 1 est une vue schématique d'une installation de centrifugation de tuyaux en fonte à: emboitement, dans son ensemble, le déversoir et le canal de coulée de cette installation comprenant un revêtement suivant l'invention - la Fig. 2 est une vue schématique en perspective du déversoir et d'une partie dll canal de coulée cor respondant,, -et du revêtement associé à l'état libre, avant son application sur le déversoir et le canal ;; - la Fig. 3 est une vue en coupe transversale du canal et du revetement à l'état libre, avant son application,prise suivant la ligne III-III de la Fig. 2 - la Fig. 4 est une vue en coupe transversale du déversoir muni de son revêtement - la Fig. 5 est une vue en coupe transversale du canal muni de son revêtement, en position de retournement pour faire tomber un résidu de fonte solidifiée - la Fig 6 est une vue partiélle en coupe à grande échelle de la paroi du canal, prise suivant la ligne VI VI de la Fig. 5, qui montre un mode d'imbrication et de fixation de carapaces suivant l'invention ; - la Fig. 7 est une vue en coupe analogue à la Fig. 6 d'un autre mode d'imbrication de carapaces - la Fig. 8 est une vue en coupe transversale d'un canal revêtu suivant l'invention, cette coupe illustrant un autre mode de fixation des carapaces sur le canal de coulée;; - la Fig. 9 est une vue partielle en perspective, prise suivant la ligne IX-IX de la Fig. 8, d'un détail du mode de fixation de cette Fig. 8 - la Fig. 10 est une vue en coupe analogue à la Fig. 8 illustrant une variante de moyens de retenue du revêtement de l'invention sur le déversoir et le canal de coulée. Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Fig. 1 et 2, l'invention est appliquée à une installation de centrifugation comprenant une machine de centrifugation 1, constituée par un chariot porte-coquillemobile en translation sur un chemin de roulement 2 légèrement incliné, un dispositif 3 d'alimentation en métal liquide de la machine 1, et un dispositif d'extraction 4.-de tuyaux moulés comprenant d'une partun chu''rit 5 à pince d'extraction expansible qui est mobile en translation sur un chemin de roulement incliné 6 situé dans le prolongement du chemin 2, c'autre part une série de supports escamotables 7. La machine I contient une coquille de centrifugation 8, représentée en trait interrompu, rotative autour d'un axe X-X parallèle aux chemins de roulement 2 et 6 et refroidie par eau,et un moteur 9 d'entraînement en rotation de la coquille 8 Le dispositif 3 d'alimentation en métal liquide comporte de 11 amont vers l'aval, c'est-à-dire dans le sens de l'écoulement du métal, une poche de coulée basculante 10 ayant de préférence la forme particulière d'un secteur de cylindre, un déversoir 11 à section décroissante, et un canal de coulée rectiligne 12 se terminant par un bec de coulée 13. Le canal 12 possède une forme de gouttière à section constante en U et est à peu près coaxial à la coquille 8. Sa partie adjacente à la machine 1 est supportée par un rouleau transversal 14 lui-mame solidaire de cette machine.Un dispositif de retournement sens dessus dessous, représenté partiellement et schématiquement en 11 A, attaque le déversoirtll dans l'axe du canal 12. Un tel dispositif d'alimentation a été décrit en détail dans le brevet FR 1 002-389. Conformément à l'invention, le déversoir' 11 et le canal 12 sont pourvus sur toute leur surface supérieure d'un revêtement 15 défini de la façon suivante (Fig. 2 à 5). Le revêtement 15 est constitué essentiellement par un ensemble d'éléments ou de carapaces minces et souples ayant à l'état libre ou indépendant une tenue mécanique permettant de les manipuler sans précautions spéciales, à la main ou à l'aide de moyens de prehension tels que des pinces. Le revêtement 15 peuten variante, être également monobloc, c'est-d-dire être constitué d'une carapace unique recouvrant le déversoir 11 et le canal 12. La carapace ou chaque carapace possede une faible épaisseur et ,ezt rdalisée en un matériau solide, souple et élastique,réfractaire et résistant à l'érosion due à l'écoulement de la fonte liquide ; elle a une section transversale en forme générale de U, et un profil longitudinal analogue à celui du déversoir et/ou du canal. I1 existe dans le commerce des matériaux pos séant les propriétés ci-dessus. Le matériau constituant le revêtement 15 peut être par exemple un matériau à base de fibres de carbone agglomérées et formées sous pression. I1 se présente sous forme de briques dans lesquelles on découpe des ardoises ou des plaques planes que l'on incurve in situ pour l'emploi, ou bien directement sous forme de plaques ou d'ardoises incurvées in situ, ou encore en préformés ayant le profil désiré défini plus loin. Le revêtement 15 des Fig. 2 à 5 comporte de l'amont vers l'aval, c'es-t-à.-dire dans le sens descendant du déversoir 11 et du canal 12 à pente E, en allant vers le bec de coulée 13, un élément 16 de revêtement du déversoir 11, puis un certain nombre d'éléments 17 tous identiques du revêtement du canal 12. La longueur des éléments 17 constitue, au chevauchement éventuel près, un sous-multiple de la longueur totale du canal 12, qui est par exemple de- 6 mètres. C'est ainsi que la longueur de chaque élément 17 peut être de 6 cm, de 15 cm avec chevauchement sur 7 cm, de 0,30 m, de 0,50 m,-de 1,20 m ou même de 6 m, et que par conséquent le nombre d'élements 17 peut varier de un à cent. A l'état monté, les éléments- 16 et 17 ont des bords supérieurs 18 situés un peu au-dessous ou bien un peu au-dessus ou juste au niveau des bords superdeurs latéraux 19 du déversoir 11 et du canal 12. Ces éléments 16 et 17 ont un profil transversal correspondant extérieurement au profil transversal intérieur du déversoir et du canal à revêtir, qu'ils épousent parfaitement, et intérieurement à la section de passage désirée pour l'écoulement de la fonte liquide. La courbure inférieure du profil en U de chaque élément 17 correspond à la courbure du fond du canal métal ligue 12. L'élément de revêtement 16 du déversoir se prolonge jusqu'à. l'entrée- du canal 12 afin de recouvrir, par son extrémité aval, l'extrémité amont du premier élé- ment 17 de revêtement de ce canal. Pour cela, l'élément 16 se termïne par un tronçon aval 20 en forme de goulotte, lé- gèrement décalé vers l'intérieur du canal (Fig. 6). Puis le premier élément 17,de façon analogue, recouvre partiellement le second élément 17 (Fig. 6).Ainsi, de proche en proche, les éléments 16 puis 17 s'imbriquent ou se chevau chent en 20 sur une courte longueur, ltextrémité aval d'un élément recouvrant l'extrémité amont de l'élément suivant dans le sens de la pente 2 (Fig. 6) à la manière de tuiles ou d'ardoises d'une couverture de maison, ceci assurant de manière simple une parfaite étanchéité à la fonte liquide. Les éléments 16 et 17 de revêtement ont une épaisseur de quelques millimètres pour une largeur hors tout du canal 12 au moins égale à 40 mm, pour couler des tuyaux de diamètre 50 mm, et un profil transversal en U qui, à l'état libre et indépendant (Fig. 3),, est évas et dépasse à son xtrmit supérieure la largeur interne maximale du déversoir 11 et du canal 12. Ainsi, il faut rapprocher élas tiquement les bords supérieurs 18 de chaque élément 16,17 pour appliquer cet élément sur la surface interne métallique du déversoir ou du canal. Plusieurs modes de fixation des éléments 16 et 17 sont utilisables (Fig. 6 à 9). - Fig. 6 : Les éléments 16i17 sont fixés indi siduellement au déversoir 11 et au canal 12 par des vis de fixation 21 vissées dans des trous taraudés du déversoir et du canal un peu au-dessous des bords supérieurs latéraux 19 de ceux-ci, afin d'être au-dessus du niveau de la fonte s'écoulant dans le dispositif d'alimentation 10-11-12. Les têtes de vis 21 ne dépassent pas des éléments correspondants et sont recouvertes par les parties aval 20 associées en raison du chevauchement indiqué plus haut. De cette manière, les têtes de vis 21 sont protégées de tout contact avec la fonte. Fig. 7 : L'élasticité et le dimensionnement à, l'état libre (Fig. 3) des éléments 16,17 suffisent pour maintenir ces éléments en place. Les éléments 16 et 17 sont biseautés en 22 de manière complémentaire sur leurs deux extremites opposées, de sorte que ces extrémités s'imbriquent pour assurer une bonne continuité à 1 'écoulement de la fonte ainsi qu'une parfaite étanchéité. On remarque que les biseaux, en raison de leur minceur, ne permettraient pas le montage des vis 21 de la Fig. 6. - Fig. 8 et 9 : Au lieu d'utiliser comme à la Fig. 6 des vis 21 traversant de part en part les éléments 16 et 17 percés de trous à cet effet, on utilise des encoches 23 ciecoupées à intervalles réguliers sur les bords supérieurs latéraux 18 des éléments 16 et 17, et des têtes de vis con juguées 24 vissées dans les bords latéraux du déversoir 11- et du canal 12 et coopérant avec les encoches 23 pour leur servir de moyens de butée et de retenue. Les têtes 2 etle fond des encoches 23 peuvent être hexagonaux (Fig.9) ou bien R en variante, circulaires. - Fig. 10 : Les vis 21ou 24 ainsi que les trous taraudés ou encoches associés sont supprimés. C'est, comme à la Fig. 3,,la seule contrainte élastique des éléments de revêtement qui est utilisée. Cependant, il est prévu des bords de retenue 25 en saillie sur la surface interne du de- versoir 11 et du canal 12, soit sur toute la longueur des bords supérieurs latéraux de ce déversoir et de ce canal soit à intervalles réguliers. Si les bords de retenue 25 sont continus, ils peuvent soit venir de moulage avec le déversoir et le canal, de sorte que les éléments 16 et 17 sont encastrés, soit être réalisés au moyen de cordons de soudure.Si les bords de retenue 25 sont discontinus, ils peuvent être realisés soit par de courts cordons de soudure, soit par des crochets de retenue rapportés, soudés sur le déversoir et le canal, ces crochets (non représentés) retenant les bords supérieurs 18 des éléments de revêtement 16 et 17 qui y sont engagés. Pour appliquer les différents éléments 16 et 17 du revêtement 15 de l'invention sur un canal et un déversoir de machine à centrifuger, on saisit simplement chaque élé- ment, en commençant par celui qui est le plus proche du bec de coulée 13, c1 est-à-dire en commençant par l'extrémité aval du canal 12. On rapproche élastiquement les bords 18 de cet élément 17, on ltenfonce de maniere qu'il épouse la surface métallique intérieure du canal 12, et éventuelleRent on le visse (Fig.6) ou on enç;age ses bords sous des éléments de retenue (Fig. 8 à 10).On répète ces opérations en remontant de l'aval vers l'amont, en plaçant en dernier l'élément 16 de revêtement du déversoir, de telle manière que les extrémités amont de chaque élément soit recouvertes par les extrémités aval de l'élement voisin, c'est-à-dire de façon que l'imbrication suive le ses de la pente du déversoir et du canal à la manière de l'imbrication des tuiles ou ardoises d'une couverture de maison. Dans le cas de la Fiv.5/ les vis 21 sont mises en place au fur et à mesure de la pose des éléments de revêtement.Si l'on utilise des moyens de retenue 24 ou 25, on vient faire buter élastiquement les bords supérieurs latéraux des éléments 16 et 17 sur ces moyens de retenue, après enfoncement des carapaces 16 et 17 au contact de la surface métallique du canal en forme de gouttière et du déversoir. Le déversoir 11 et le canal 12 ainsi recouverts d'un revêtement 15 de l'invention sont prêts pour la coulée de fonte liquide, sans prdchauffave du canal. La fonte liquide-coulee à l'aide de la poché basculante 10 glisse rapidement sur la surface en pente et brute de formage des éléments de revêtement 16 et 17 en franchissant les assemblages à chevauchement 20,22 sans risques d'infiltration du fait de l'imbrication précitée. La fonte continuant de couler et de glisser à grande vitesse sur un tel revêtement 15 entre, comme connu, dans la coquille de centrifugation 8 par le bec de coulée 13. L'écoulement de la fonte sur le revêtement 15 s'effectue sans produire de fumée, et avec une faible érosion, compte tenu de la faible pente p d'écoulement du canal 12. La revêtement 15, en raison de son caractère réfractaire,ne se combine pas à la fonte, et par conséquent ne la pollue pas, d'ou l'obtention de tuyaux en fonte de bonne qualité. Après la coulée, le canal 12 et son déversoir 11 sont retournés comme illustré à la Fig. 5 pour faire tomber un éventuel résidu 26 de fonte solidifiée Grâce au revêtement 15, cette chute s'obtient sans martelage du canal, car la fonte n'adhère absolument pas aux éléments de revêtement 16 et 17. Lors de ce retournement, les éléments de revêtement se maintiennent parfaitement appliqués sur le canal 12 et le déversoir il soit du simple fait qu'ils sont spliques élastiquement,donc avec un certain serrage, sur la paroi métallique du canal et du déversoir, soit pour cette raison et en outre parce qu' Cils sont retenus en supplément par les vis de fixation 21, les vis de retenue 24 ou les saillies de retenue 25. I1 est à noter que la très bonne application du revêternent sur la surface intérieure du déversoir et du canal s'obtient très facilement , grâce à l'élasticité des carapaces, sans aucune opération de précision. En outre, le revêtement 15 à éléments 16 et 17 ne s'effrite nullement et conserve presque toute son inté grité d'origine après la coulée ,et après la chute de la fonte résiduelle 26 s'olidifîée en baguettes ou languettes, Si l'on fait abstractïon d'une certaine usure. On conçoit donc que l'on peut passer immédiatement à la coulée suivante, puisque le revêtement 15 du canal ne nécessite aucun entretien d'une coulée à l'autre. I1 en résulte un gain appréciable de productivité. La demanderesse a constaté qu'un revêtement 15 suivant l'invention pouvait supporter plusieurs centaines de coulées, par exemple deux cents environ dans le cas d'un revêtement 15 à ase de fibres de carbone. Le revêtement 15 suivant l'invention s' use par frottement ou par érosion dus à l'écoulement de la fonte. Le revêtement s'amincit donc peu à peu au fur et à mesure des coulées. Lorsque le revêtement 15 devient trop mince, il faut le remplacer. A cet effet, les éléments 16 et 17 du revêtement sont retirés facilement du déversoir 11 et du canal 12 par resserrement élastique au moyen de pinces, éventuellement après avoir éloigné les bords supérieurs latéraux 18 des saillies de retenue 24 ou 25 par une déformation élastique ou bien après avoir dévissé les vis 21. On saisit les bords 18 et l'on retire simplement chaque élément 16 et 17 en commençant par le déversoir 11 et en des cendant de proche en proche tout le long du canal 12 jusqu'au bec de coulée 13. Chaque élément 16 et 17 se déta che facilement du déversoir et du canal, du fait qu'il a simplement été appliqué sans adhésif. On constate que même la chaleur de la fonte ne provoque aucune adhérence entre chaque élement 16 et 17 et le déversoir ou le canal. I1 suffit ensuite de remplacer les éléments 16 et 17 usés par des éléments 16 et 17 neufs. Bien entendu, lorsque l'usure est seulement locale, c'est simplement un remplacement local qui est effectué. REVENDICATIONS 1. Revêtement réfractaire pour déversoir et canal de coulée--d'une machine de centrifugation, caractérisé en ce qu'il comprend au moins- une carapace (16,17) amovible, mince et souple, capable d'épouser la surface intérieure du déversoir(11) et/ou du canal (12) après déformation élastique. 2. Revêtement suivant la revendication 1,, caractérisé en ce que la ou chaque carapace (16,17) est préformée et prés-ente à, l'état libre un profil transversal en U plus évase que celui du déversoir (11) et/ou du canal (12) et un profil longitudinal identique à celui de ce déversoir et/ou de ce canal. 3. Revêtement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque carapace (16,17) est'plane à l'état libre. 4. Revêtement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs carapaces (16,17), l'extrémité aval (20) de chacune-recouvrant l'extrémité amont de la suivante. 5. Revêtement suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les extrémites .(22) qui se chevauchent sont taillées en biseaux conjugués 6. Revêtement suivant la revendication 4, carac térisé en ce que l'extrémité amont de chaque carapace (16,17) est percée d'au moins un trou de passage d'une vis de fixa- tion (21), de préférence de deux trous situés près de ses bords supérieurs (18), au-dessus du niveau de la fonte liquide. 7. Revêtement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bords supérieurs (18) de la ou de chaque carapace (16,17) présentent des encoches (23) avec lesquels coopèrent des saillies conjuguées (24) solidaires du déversoir (11) et/ou du canal (12), ces saillies étant de préférence des têtes de vis. 8. Revêtement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les bords supérieurs (18) de la ou de chaque carapace (16,17) sont rectilignes et coopèrent avec des saillies intérieures (25) solidaires du déversoir (11) et/ou du canal (12). 9. Revêtement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la ou chaque carapace (16,17) est constituée d'une matière à base de fibres de carbone agglomérées sous pression.