Brevet FR2534513A1 — publié le 19840420

Procédé et dispositif pour refroidir et nettoyer des pièces coulées en métal. La présente invention concerne un procédé pour refroidir et nettoyer du métal coulé qui après la coulée dans des moules en sable est séparé de ceux-ci, puis dé barrassé du sable résiduel au moyen d'un agent de grenaillage et refroidi. Habituellement le métal coulé est laissé, après la coulée, durant quelque temps dans le moule en sable jus qu a ce que sa température soit descendue au moins audessous au point de ssolidification et éventuellement aussi au-dessous de certains points de transformation de structure. A cet égard le refroidissement se réalise essentiellement par transfert de la chaleur au sable de moulage et à partir de celui-ci à l'air ambiant.Après ce temps de re froidissement le métal coulé est décoché, c1est-à-dire qu'il est libéré de la majeure partie des masses de sable de moulage et subit un refroidissement ultérieur au contact de l'air ambiant jusqu'à ce qu'il soit enfin introduit dans des chambres de dessablage où il est débarrassé du sable résiduel au moyen d'un agent de grenaillage. le re froidisssement du métal coulé peut être accéléré par diverses mesures, par exemple par humectation du sable de moulage ou par soufflage d'air sec ou humide sur le métal coulé décoehé. Jusqu'à présent ces opérations sont très onéreuses et entraînën des conditions de travail peu sa tisfaisantes pour la main-d'oeuvre. Les méthodes de refroidissement classiques présentent des difficultés particulières lorsque les températures finales requises du métal coulé se situent à environ 1500C. En raison de la vitesse relativement faible de l'air et du gradient de température réduit qui en résulte un refroidissement par air n'est alors plus guère possible moyennant des dépenses acceptables. En outre, dans le cas de métal coulé creux riche en noyaux ou de pièces coulées en métal présentant une forte proportion de sable résiduel qui y adhère il est difficile d'atteindre dans un laps de temps acceptable les températures finales voulues du métal coulé. La présente invention a pour objet de proposer un procédé et un dispositif permettant de conduire le processus de refroidissement et de nettoyage de manière contrôlée et en outre d'atteindre en un laps de temps aussi réduit que possible la température finale désirée du métal coulé. Ce but est atteint, en ce qui concerne un procédé pour refroidir et nettoyer du métal coulé qui après la coulée dans des-moules en sable est séparé de ceux-ci, puis débarrassé du sable résiduel au moyen d'un agent de grenaillage et refroidi, par le fait que, après avoir été séparé du moule de sable, le métal coulé, en voyant sa position changer constamment et de façon contrôlée, subit dla- bord un grenaillage préalable, au cours et/ou à la suite duquel il est soumis à l'action d'un fluide de refroidissement, et subit ensuite un grenaillage final. Une première caractéristique essentielle du procédé suivant l'invention consiste dans le grenaillage préalable du--métal coulé. Grâce à cette opération on obtient que le métal coulé, y compris notamment du métal coulé riche en noyaux, se trouve dans une large mesure débarrassé de la quantité de sable résiduel qui y adhère après le décochage. Dans les procédés connus jusqu'à présent cette quantité de sable résiduel est principalement responsable de ce que le refroidissement du métal coulé s'effectue irrégulièrement et lentement. En effet, le refroidissement 'effectue irrégulièrement aux endroits où il ne se trouve que peu ou pas du tout de sable résiduel, et il steffectub lentement puisque le sable résiduel encore, présent se réchauffe et en cas d'égalisation de température entre le métal coulé et le sable résiduel retarde l'échange de chaleur ultérieur avec le fluide ambiant.Des recherches ont montré que l'échange de chaleur entre le métal coulé et l'air ambiant s'effectuait d'une part plus rapidement que celui entre le sable de moulage réchauffé et l'air ambiant de sorte que, l'égalité de température ayant été atteinte, il se produisait un réchauffage en retour du métal,coulé. Cet, effet est également évité par le procédé suivant l'invention du fait que le métal coulé est débarrassé suffisamment t8t du sable résiduel par le grenaillage préalable0 Grâce au fait qu'en outre suivant-la présente invention le métal coulé change constamment et de façon controlée de position on obtient que d'une part le sable résiduel détaché puisse tomber du métal coulé et d'autre part des parties constamment différentes du métal coulé soient exposées au jet d'agent de grenaillage qui exerce en même temps une action de refroidissement.Ensuite le métal coulé, tout en continuant de changer de position de manière contrôlée est soumis à l'action d'un fluide de refroidissement et subit enfin un grenaillage final0 le fait que la position du métal coulé change également durant le refroidissement assure que l'ensemble de la pièce coulée participe à l'échange de chaleur avec le fluide de reftoidissementet permet d'obtenir un refroidissement régulier. On sait par expérience que l'usu- re de l'agent de grenaillage (billes ou mitraille d'acier) est d'autant plus importante que la température du métal coulé est plus élevée. Le procédé suivant l'invention permet de ramener la température du métal coulé à des valeurs basses de sorte que l'usure de l'agent de grenaillage di minue également. Suivant une variante préférée du procédé il est prévu d'utiliser en tant que fluide de refroidissement une matière servant de support en forme de particules humectée de liquide de refroidissement, cette matière étant appliquée sur le métal coulé. La matière formant support peut alors outre elle-même un agent de grenaillage. Dans ce cas le fluide de refroidissement est avantageusement projeté sur l'agent de grenaillage préalablement accéléré, sinon il serait éjecté de l'agent de grenaillage consécutivement à l'accélération de celui-ci. Si l'on utilise en tant que liquide de refroidissement de l'eau celle-ci est avantageusement mélangée à un inhibiteur de corrosion.En plus de ce refroidissement par agent de grenaillage peuvent évidemment aussi être utilisés des fluides de refroidissement classiques tels que l'air ambiant ou de l'air accéléré. Afin de réduire l'encombrement produit jusqu'à présent à la périphérie du dispositif par suite du déplacement du métal coulé entre les différents postes et d'éviter en même temps les interruptions du processus de refroidissement ainsi occasionnées il est en outre prévu suivant l'invention que lors du grenaillage préalable, du refroidissement et du grenaillage final le métal coulé soit transporté par un seul moyen de manutention qui transporte le métal coulé dans une position bien déterminée par rapport au jet d'agent de-grenaillage etîcu de fluide de refroidir sement, en changeant cependant constamment sa position propre. Tout transfert entre les différents postes se trouve donc supprime. En outre, grâce à la position bien définie et contrôlée du métal coulé tout au long du procédé, le fluide de refroidissement est transmis au métal coulé dans des conditions géométriques toujours invariables. Il est ainsi par exemple possible en cas d'utilisation d'un jet d'air de refroidissement d'obtenir à la surface du métal coulé des vitesses d'air sensiblement plus élevées et par conséquent des gradients de température plus importants. Le dispositif prévu suivant l'invention pour la mise en oeuvre du procédé déerit ci-dessus se caractérise essentiellement par un moyen de manutention recevant le métal coulé dans une position bien définie et lui permettant de changer constamment de position propre, un appareil de grenaillage préalable monté sur la voie de mouvement du moyen de manutention, au moins un appareil de refroidissement monté à la suite de l'appareil de grenaillage préalable et un appareil de grenaillage final monté au bout de la voie de manutention. Pour des fonderies relativement petites dont la production de métal coulées donc relativement faible le dispositif est avantageusement réalisé de façon que le moyen de manutention soit guidé à travers une chambre de grenaillage et de refroidissement en suivant un parcours fermé sur luimeAme, qu'un appareil de grenaillage soit associé à une partie du parcours située au niveau de l'entrée de la chambre, qu'un appareil de refroidissement soit associé à une autre partie du parcours et que l'appareil de grenaillage serve tant au grenaillage préalable qu'au grenaillage final du fait que le métal coulé passe deux fois devant l'appa- reil de grenaillage en parcourant la chambre. Un dispositif de ce genre peut fonctionner en discontinu ou en continu. Dans le premier cas il ne se trouve chaque fois à l'intérieur de la chambre de grenaillage et de refroidissement qutua nombre déterminé de pièces coulées en métal qui parcourent la chambre depuis le grenaillage préalable jusqu'au grenaillage final en passant par le refroidissement. Dans le second cas mentionné des pièces coulées décochées et du métal coulé déjà refroidi peuvent passer successivement de manière alternée devant l'appareil de grenaillage disposé à l'entrée de la chambre. Dans le cas de fonderies plus importantes produisant du métal coulé en fortes quantités il convient d'utiliser un dispositif dans lequel le moyen de manutention est guidé en ligne droite à travers une chambre de grenaillage et de refroidissement à l'entrée de laquelle est monte l'appareil de grenaillage préalable, suivi d'un ou plusieurs appareils de refroidissement; et à la sortie de laquelle se trouve l'appareil de grenaillage final. Dans ce cas les pièces coulées décochées passent les unes après les autres par la zone de grenaillage préalable, la zone de refroidissement et enfin par la zone de grenaillage final. Dans cette forme de réalisation du dispositif les appareils de grenaillage et de refroidissement sont de préférence réalisés selon le système modulaire et disposés en série les uns à la suite des autres. Afin d'obtenir une position bien définie de la pièce coulée par rapport aux appareils de grenaillage et de refroidissement et en même temps un changement constant de la position propre des pièces coulées il est prévu d'utiliser en tant que moyen de manutention un panier de manutention ouvert d'un côté, qui est disposé de façon à s'élever sous un faible angle par rapport à l'horizontale à partir de son fond en direction de l'ouverture et est entraîné en rotation également sous un faible angle par rapport a' l'ho- rizontale, en étant monté sur un transporteur installé essentiellement à l'extérieur des e.hambrea. A cet égard on peut prévoir en tant que transporteur une voie suspendue équipée d'organes de suspension en forme de potences pour les paniers de manutention. D'autres détails et avantages de l'invention ressortent de la description suivante de formes de réalisation du dispositif illustrées aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue de dessus schématique d'une première forme de réalisation du dispositif ; la figure 2 est une vue de dessus schématique d'une deuxième forme de réalisation du dispositif ;-et la figure 3 est une vue en élévation schématique d'une forme de réalisation du moyen de manutention. Dans 1-' exemple de réalisation de la figure 1 est indiquée une voie de manutention 1 sur laquelle le métal coulé décoché entre dans une chambre 2. La voie de manutention passe par cette chambre en suivant un parcours fermé sur lui-meme qui comporte deux parties de parcours parallèles 5 et 6. Àu niveau de l'entrée de la chambre 2 il se trouve dans la partie de parcours 5 de la voie de manutention 1 un appareil de grenaillage préalable 3, les turbines de cet appareil de grenaillage étant indiquées schématiquement0 Après un changement de sens de la voie de manutention en direction de la partie de parcours 6 il se trouve, à nouveau à l'intérieur de la chambre 2, un appareil de refroidissement 4 qui fonctionne par exemple également avec un agent de grenaillage humecté d'un fluide de refroidissement. Lorsque l'agent de grenaillage frappe le métal coulé le fluide de refroidissement est éjecté et mouille alors le métal coulé afin d'accélérer le refroidissement par éva- cuation de la chaleur d'évaporation. Après leur passage par l'appareil de refroidissement les pièces coulées arrivent sur la partie 6 du parcours à nouveau au niveau de l'appareil de grenaillage 3 où elles subissent le grenaillage finale La figure 1 montre en outre une variante dans laquelle la partie de parcours 5 de la voie de manutention 1 est prolongée au-delà de la chambre 2 de façon à obtenir des parties de parcours additionnelles 7, 8, 9 et 10 for- mant une zone de stockage, alors que la voie de transport ne rejoint qu'à la suite de celle-ci à nouveau la partie de parcours 6 située à l'intérieur de la chambre 2.Un tel agencement convient en particulier dans le cas de pièces coulées sujettes à une fissuration par contrainte qui après le décochage peuvent, jusqu'à certains points de transformation de structure, être exposées seulement à un faible gradient de température au cours du processus de refroidissement. La figure 2 montre une forme de réalisation dans laquelle la voie de manutention 1 s'étend en ligne droite à travers plusieurs chambres 11, 12, 13, 14 et 15. Dans ce cas la première chambre 17 comporte l'appareil de grenaillage préalable 3, alors qu'à chacune des chambres 12, 13 et 14 est associé un appareil de refroidissement. Enfin, la chambre 15 située au bout de la voie de manutention comporte l'appareil de grenaillage final 16. Ces chambres peuvent être réalisées selon le système modulaire et chaque fois être prévues les unes à la suite des autres, leur nombre étant choisi en fonction des besoins. La figure 3 montre un exemple de réalisation du moyen de manutention. il est représenté d'abord schématiquement une partie d'une chambre de grenaillage et de refroidisse ment.17 qui présente dans sa paroi latérale un passage 18 pour un arbre d'entratnement 19. Sur l'arbre d'entraSnement 19, qui est incliné d'un angle X par rapport à l'horizonta- le, est monté un panier de manutention 20 qui est à son tour incliné d'un angle A par rapport à l'arbre d'entra;- nement 19. L'arbre d'entrainement 19 est monté dans un organe de suspension en forme de potence 21 qui est fixé avec son extrémité supérieure 22 par exemple à une voie suspendue s'étendant au-dessus de la chambre 17. le panier de manutention 20 présente un fond lisse 23 sur lequel sont fixées plusieurs barres parallèles 24 qui font librement saillie avec leur extrémité libre de fa çon à former au niveau de celle-ci l'ouverture du panier de manutention 20. Cette forme de réalisation du panier de manutention permet de le charger et décharger facilement sans que les pièces coulées risquent de rester accrochées à des entretoises. En outre, la pièce coulée se trouve ainsi dans une position bien définie par rapport aux appareils de grenaillage et de refroidissement. Grâce à l'en tratnement en rotation du panier de manutention il est communiqué à celui-ci un mouvement de précession qui en train un changement continuel de la position propre de la pièce coulée.- En outre, ce type de mouvement permet au sable résiduel éliminé principalement dans l'appareil de grenaillage préalable de tomber d'ouvertures de la pièce coulée. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour refroidir et nettoyer du métal coulé qui après la coulée dans des moules en sable est séparé de ceux-ci, puis débarrassé du sable résiduel au moyen d'un agent de grenaillage et refroidi, caractérisé en ce que, après avoir été séparé du moule en sable, le métal coulé, en voyant sa position changer constamment et de manière contrôlée, subit d'abord: un grenaillage préalable, au cours et/ou à la suite duquel il est soumis à l'action d'un fluide de refroidissement, et subit ensuite un grenaillage final. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est utilisé en tant que fluide de refroidissement une matière servant de support en forme de particules humectée de liquide de refroidissement et qui est appliquée sur le métal coulé. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un agent de grenaillage est utilisé comme matière formant support. 4 - Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est projeté sur l'agent de grenaillage accéléré. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'en tant que liquide de refroidissement est utilisée de l'eau qui est mélangée à un inhibiteur de corrosion. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au cours du grenaillagepréala- ble, du refroidissement et du grenaillage final le métal coulé est transporté par un seul moyen de manutention qui guide le métal coulé dans une position bien définie par rapport au jet d'agent de grenaillage et/ou de fluide de refroidissement, en changeant cependant constamment sa posi tion propre. 7 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par un moyen de manutention (1, 20) recevant le métal coulé dans une position bien définie et lui permettant~de changer constamment de position propre, un appareil de grenaillage préalable (3) monté sur la voie de mouvement du moyen de manutention (1, 20), au moins un appareil de refroidissement (4 ; 12 à 14) monté à la suite de l'appareil de grenaillage préalable et un appareil de grenaillage final (3 16) monté au bout de la voie de manutention. 8 - Dispositif selon la revendication7pour une faible production de métal coulée, caractérisé en ce que le moyen de manutention (1, 20) est guidé à travers une chambre de grenaillage et de refroidissement (2) en suivant un parcours fermé sur lui même, en ce qu'un appareil de grenaillage (3) est associé à une partie (5)du-par-eours au niveau de l'entrée de la chambre (2), en ce qu'un appareil de refroidissement (4) est associé à une autre partie (6) du parcours et en ce que l'appareil de grenaillage (3) sert tant au grenaillage préalable qu'au grenaillage final du fait que le métal coulé passe deux fois devant l'appareil de grenaillage en parcourant la chambre (2). 9 - Dispositif selon la revendication 7 pour une forte production de métal coulé, caractérisé en ce que le moyen de manutention (1, 20) est guidé en ligne droite à travers une chambre de grenaillage et de refroidissement (îi à 15) à l'entrée de laquelle est monté l'appareil de grenaillage préalable (3), suivi d'un ou plusieurs appareils de refroidissement (12 à 14), et à la sortie de laquelle se trouve l'appareil de grenaillage final (16). 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les appareils de grenaillage et de refroidissement (3, 12 à 14, 16) sont réalisés selon le système modulaire et sont disposés en série les uns à la suite des autres. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il est utilisé en tant que moyen de manutention un panier de manutention (20) ouvert d'un côté , qui est disposé de façon à s'élever sous un faible angle par rapport à l'horizontale à partir de sonfond (23) en direction de l'ouverture et est entraîné en rotation également sous un faible angle par rapport à ltho- rizontale, en étant monté sur un transporteur installé essentiellement à l'extérieur des chambres (17). 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est prévu en tant que transporteur une voie suspendue équipée d'organes de suspension en forme de potences (21) pour les paniers de manutention (20).