Brevet FR2569362A1 — publié le 19860228

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour traiter et couler des métaux et des alliages dans un espace clos et elle trouve une application dans le domaine de la fonderie pour la réalisation de moulages. On connait déjà un procédé pour traiter et couler des métaux et des alliages dans un espace clos, selon lequel le métal fondu est déversé dans un four à induction et est ensuite traité à l'aide d'additifs d'alliage solides de telle manière que le métal fondu soit soumis à l'action d'une pression gazeuse. Simultanément, on effectue une saturation supplémentaire du métal fondu avec les additifs d'alliage en introduisant par le fond du four le gaz d'alliage. A la fin du processus de traitement du métal fondu, le métal liquide ainsi allié est amené dans le récipient et on effectue la coulée sous pression gazeuse. On connaît aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procé- dé, comprenant un four à induction dont le fond est raccordé à une source de gaz d'alliage, l'espace du four à induction étant relié à une chambre hermétique dans laquelle est logé le moule. L'inconvénient de ce procédé et du dispositif qui s'y rattache est que le métal fondu entre dans le moule directement depuis le four à induction et, étant donné qu'une partie des éléments d'alliage sont introduits à l'état solide, les inclusions non métalliques ne peuvent pas être complète- ment éliminées. Elles entrent ensemble avec le métal liquide dans le moule ce qui provoque une dégradation de la qualité du moulage obtenu. On connaît aussi d'après le brevet de la R.F.A. n 1 143 606, un procédé pour traiter et couler des métaux et alliages, selon lequel on dé- verse le métal fondu dans le four à induction et on crée le vide. Ensuite, on effectue l'alliage du métal fondu et, après le coulage sous l'action du vide, le métal liquide moulé est solidifié dans un espace éloigné du volu- me intérieur du four à induction. L'inconvénient de ce procédé est qu'il est impossible de couler des fontes alliées au gaz parce qu'à cause du vide créé, le gaz d'alliage dissous dans le métal fondu se sépare avec les autres gaz. Cela conduit à l'obtention de moulages de mauvaise qualité. On connait aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce pro- cédé, qui comporte un four à induction relié par un canal mobile à une chambre hermétiquedans laquelle est placé un moule.L'espace intérieur de la chambre hermétique et celui du four à induction sont isolés l'un de l'autre par une fermeture à gaz. L'inconvénient de ce dispositif est qu'il ne permet pas de faire émerger et de retenir les inclusions non métalliques de la fonte alliée, ce qui dégrade la qualité des moulages. Le but de la présente invention est de fournir un procédé et un dispositif pour traiter et couler des métaux et des alliages dans un espace clos de manière à assurer un alliage de la fonte supplémentaire très effi- cace et un nettoyage mécanique intense de la fonte alliée pour la débarras- ser de toutes les inclusions non métalliques, en vue d'obtenir des moulages de haute qualité. L'invention atteint le but qu'elle s'est fixé en proposant un pro- cédé selon lequel on traite le métal fondu par des additifs d'alliage soli- des et par un gaz d'alliage, et on effectue ensuite la coulée. Le traitement et la coulée sont effectués sous l'effet d'une pression gazeuse. Selon l'in- vention, on traite tout d'abord la fonte par les additifs d'alliages solides et on la soumet ensuite à une saturation à l'aide du gaz d'alliage. Les deux opérations sont effectuées séparément. L'opération de coulée est réalisée sous l'effet de la gravité. En même temps, on établit une différence entre la pres- sion régnant dans l'espace de saturation supplémentaire par le gaz d'alliage et celle régnant dans l'espace o l'on effectue la coulée. Le but de l'invention est atteint aussi par un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui comprend un four à induction et une chambre hermétique dans laquelle est logé le moule. Le four à induction et la chambre hermétique sont reliés l'un à l'autre par un canal mobile. Selon l'invention, à l'une des extrémités du canal mobile, est monté un siphon, tandis qu'au dessous de l'autre extrémité,est disposé un récipient intermédiaire, placé dans la première chambre hermétique et étanche vis-àvis des gaz du côté de la plaque de séparation. Le récipient intermédiaire est pourvu d'un fond permet- tant de souffler le gaz d'alliage, d'une cuve pour le laitier, d'un dispositif de chauffage et d'un système de soufflage. La plaque de séparation est fixée à une deuxième chambre hermétique renfermant le moule. Le canal mobile est pourvu d'un dispositif pour le soufflage du gaz d'alliage dans la fonte. Les avantages du procédé et du dispositif selon l'invention sont les suivants: - grâce à la saturation séparée de la fonte avec les éléments d'alliage, on parvient à une très bonne séparation des inclusions non métal- liques lorsqu'elle est soumise au soufflage du gaz d'alliage dans le réci- pient intermédiaire, ce qui garantit l'obtention de moulages de bonne qualité; - l'établissement d'une différence de pression entre l'espace inté- rieur du récipient intermédiaire et celui du moule assure un contrôle supplé- mentaire de la vitesse de la coulée, ce qui conduit à l'amélioration de la qualité des moulages; - le gaz utilisé pour allier et souffler provoque une augmentation de la pression uniquement dans l'espace intérieur du récipient intermédiaire et du moule, de sorte que l'assimilation du gaz d'alliage augmente et que les conditions de cristallisation s'améliorent sans qu'il soit nécessaire de débiter du gaz afin d'éliminer également la pression dans le four; - après le transvasement rapide du métal du creuset dans le réci- pient intermédiaire, la partie liquide peut être libérée pour la réalisation d'une nouvelle opération, ce qui augmente le taux d'utilisation de l'instal- lation la plus coûteuse du dispositif et notamment du four; - après leur remplissage avec la fonte, les moules restent immobi- les lors de la solidification, de manière à éviter le risque de l'apparition de défauts dans la croûte métallique qui n'a pas de résistance, par suite des secousses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un dispositif pcur la mise en oeuvre du procédé qui en fait l'objet, faite ci-après uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique de ce dispositif; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du récipient inter- médiaire avec chauffage de l'électrode; - la figure 3 est une vue effectuée suivant la flèche A de la figure 2. Le dispositif représerté sur la figure 1 comporte un four à induction 1 monté dans une enceinte 2 pourvue d'un couvercle 3. L'enceinte 2 est reliée au moyen d'un conduit 4 et d'un premier accouplement à action rapide 5 à une première chambre hermétique 6, pourvue d'un couvercle 7. Au dessous de la première chambre hermétique 6, est montée une deuxième chambre hermétique 8 dans laquelle est logé un moule 9. Les deux chambres hermé- tiques 6 et 8 sont isolées l'une de l'autre par une plaque de séparation 10. Au dessus de la plaque de séparation 10 et à l'intérieur de la première chambre hermétique 6, est placé un récipient intermédiaire 11 pourvu d'un couvercle 12. Le récipient intermédiaire 11 est étanche vis-à-vis des gaz du côté de la plaque de séparation 10. Sur la face inférieure de la plaque de séparation , est montée une vanne pour le métal liquide 13 associée à une petite vanne à gaz 14. Au dessus du récipient intermédiaire 11, est monté un canal mobile 15 associé à un mécanisme de mise en mouvement 16. Le canal mobile 15 est placé caans le conduit 4. A l'une des extrémités du canal mobile 15, du côté du four à induction 1, est placé un siphon 17. Les deux chambres hermétiques 6 et 8 sont disposées sur un carrousel 18. Sur le couvercle 3 de l'enceinte 2, au dessus du four à induction 1, est monté un dispositif d'alimentation en addi- tifs d'aMiage solides 19. Le récipient intermédiaire 11 est pourvu d'un fond 20 permettant le soufflage, qui est raccordé au système de soufflage du gaz d'al- liage 21. La première chambre hermétique 6 est pourvue d'une grande vanne à gaz 22. La première chambre hermétique 6 et le couvercle 7 sont reliés par un deuxième accouplement à action rapide 23. Le récipient intermédiaire 11 comporte une cuve pour le laitier 24 et un dispositif 25 pour chauffer la fonte. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant: La fonte est déversée dans le four à induction 1, tandis que la première chambre hermétique 6, dans laquelle est logé le récipient intermé- diaire 11, se voit reliée au système à pression élevée grâce au premier accou- plement à action rapide 5. Au moyen du dispositif d'alimentation 19, on intro- duit les additifs d'alliage solides dans la fonte. Après leur assimilation, le four à induction est basculé autour d'un axe dans sa partie supérieure et la fonte entre dans le siphon 17, d'o elle déborde par le canal mobile 15 dans le récipient intermédiaire 11, lequel peut recevoir toute la quantité de fonte. Là, au moyen du système de soufflage 21 introduisant le gaz d'alliage à tra- vers le fond 20, la fonte subit un alliage supplémentaire et est débarrassée des inclusions non métalliques qui n'ont pas été retenues dans le siphon 17. Sous l'action du mécanisme de mise en mouvement 16, le canal mobile 15 est rétracté au dessus du récipient intermédiaire 11 et la grande vanne à gaz 22 se referme. La pression dans l'espace intérieur du four à induction 1 est relâchée, tandis que préalablement, au moyen du premier accouplement à action rapide 5, les deux espaces du four à induction 1 et du récipient intermé- diaire 11 sont isolés l'un de l'autre. Le carrousel 18 tourne et les deux chambres hermétiques 6 et 8 prennent la position "solidification" (non opé- ratoire). Dans cette position, on nettoie et on effectue l'alliage supplé- mentaire de la fonte par soufflage, puis la fonte entre par la vanne pour le métal pur liquide 13 dans le moule 9. La petite vanne à gaz 14 se referme et le moulage se refroidit sous une pression élevée. Entre-temps, la pres- sion dans le récipient intermédiaire 11 est relâchée, le deuxième accouplement à action rapide 23 s'ouvre et on extrait le canal mobile 15 et le récipient intermédiaire 11 en les transférant dans d'autres chambres pour que le proces- sus se poursuive. Après la solidification de la fonte dans le moule 9, la pression dans la deuxième chambre 8 est relâchée et on extrait le moulage. REVENDICATIONS 1. Procédé pour traiter et couler des métaux et des alliages dans un espace clos, selon lequel on traite la fonte par des additifs d'alliage soli- des et un gaz d'alliage, puis on effectue la coulée, le traitement de la fonte et la coulée étant effectués sous l'effet de la pression gazeuse, caractérisé en ce que l'on traite tout d'abord la fonte avec les additifs d'alliage solides et ensuite on la soumet à une saturation supplémentaire à l'aide du gaz d'alliage de telle manière que ces deux opérations soient effectuées séparément et que la coulée s'effectue sous l'effet de la gravité, et en même temps, on établit une différence entre la pression régnant dans l'espace pour la saturation supplémentaire par le gaz d'alliage et celle régnant dans l'espace o l'on effectue la coulée. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendi- cation 1, comportant un four à induction et une chambre hermétique dans laquelle est logé un moule, le four à induction et la chambre hermétique étant reliés l'un à l'autre par un canal mobile, caractérisé en ce qu'au dessus de l'une des extrémités du canal mobile (15), est monté un siphon (17), tandis qu'au-dessous de son autre extrémité est disposé un récipient inter- médiaire (11) qui est placé dans une première chambre hermétique (6) et est étanche vis-à-vis des gaz du côté de la plaque de séparation (10) laquelle est rattachée à une deuxième chambre hermétique (8) renfermant le moule (9), le récipient intermédiaire (11) étant pourvu d'un fond (20) équipé pour le soufflage du gaz d'alliage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le récipient intermédiaire (11) est pourvu d'un système de soufflage du gaz d'alliage (21), d'une cuve pour le laitier (24) et d'un dispositif pour chauffer la fonte (25).