Brevet FR2676670A1 — publié le 19921127

L'invention est relative à un procédé et à un dispositif pour la coulée de lingots creux notamment en acier. La coulée de lingots creux en acier a déjà été décrite en particulier dans le brevet français FR 82-06475 et dans son certificat d'addition FR 83-04718. Il était prévu un dispositif comportant notamment un noyau cylindrique métallique qui pouvait être soit placé dans une lingotière avant coulée de l'acier soit introduit dans la lingotière après remplissage de celle-ci par de l'acier liquide.La technique utilisée jusqu'ici consiste à placer le noyau dans la lingotière avant coulée du métal, ce qui oblige pratiquement à couler le lingot à l'air. Ceci présente un inconvénient car, après la coulée à l'air, le lingot présente en général une teneur en hydrogène nettement trop élevée, ce qui conduit à faire subir à la pièce issue du lingot un traitement thermique adapté très coûteux puisqu'il consiste à maintenir la pièce à 600"C environ pendant quelques centaines d'heures. Pour éviter le traitement thermique coûteux, il faut que le lingot présente une teneur en hydrogène très basse et il faut pouvoir couler le lingot sous vide, ce qui n' est possible en pratique qu'en introduisant le noyau dans la lingotière après coulée. Dans le brevet français et son certificat d'addition cités plus haut, on a décrit une telle technique d'introduction du noyau après la coulée du métal cette technique présente un inconvénient : il est prévu de descendre le noyau par gravité mais sans utiliser de moyens permettant d'assurer un centrage parfait du noyau par rapport au lingot ; le lingot creux ainsi obtenu est dissymétrique ; il en résulte des défauts géométriques sur les pièces obtenues par forgeage de ce lingot. Le but de l'invention est de proposer un procédé permettant de couler sous vide un lingot creux qui soit bien symétrique. L'objet de l'invention est un procédé de coulée en lingotière d'un lingot creux métallique, notamment en acier, dans lequel on forme l'évidement central du lingot creux en utilisant un noyau placé dans la lingotière et constitué par un mandrin métallique cylindrique creux traversé axialement par un canal central et une chemise tubulaire externe placée dans une disposition coaxiale autour du mandrin, délimitant un espace périphérique autour du mandrin communiquant avec le canal central du mandrin de manière à assurer la circulation d'un fluide dans le mandrin et dans l'espace périphérique, pendant une partie au moins du refroidissement du métal du lingot, la coulée du métal étant effectuée dans la lingotière ne renfermant pas le noyau et le noyau étant introduit dans la lingotière, après la coulée du métal, puis alimenté en fluide de refroidissement ; selon l'invention, après la coulée du métal dans la lingotière, on place un dispositif de centrage sur la lingotière et on engage le noyau dans le dispositif de centrage, de manière qu'il vienne reposer sur le fond de la lingotière, dans une position parfaitement centrée à l'intérieur de la lingotière. Selon un mode de réalisation préférentiel, on coule le métal dans la lingotière placée sous vide et on réalise les opérations suivantes de la coulée à la pression atmosphérique. L'invention est également relative à un dispositif pour la coulée de lingots creux notamment en acier du type comprenant une lingotière montée sur une plaque de base, un noyau cylindrique métallique creux comportant une chemise extérieure dans lequel circule un fluide de refroidissement, un dispositif de centrage et des moyens de masselottage. La plaque de base comporte un évidement cylindrique situé dans l'axe du lingot. La chemise extérieure du noyau est fermée à son extrémité inférieure par une pièce conique en tôle dont le sommet est situé dans l'axe de la chemise, à l'extérieur de celle-ci. Le dispositif de centrage comporte un anneau cylindrique creux de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de la chemise et une pluralité de bras rayonnant vers l'extérieur ; ces bras permettant de placer ledit dispositif de centrage au sommet de la lingotière de telle sorte que l'axe dudit anneau soit confondu avec l'axe de la lingotière. De préférence, les moyens de masselottage sont des plaquettes de produit exothermique ou isolant adossées pour une partie d'entre elles à la paroi interne de la lingotière et pour une autre partie, à la paroi externe de l'anneau du dispositif de centrage. L'invention va maintenant être décrite plus en détail et de façon non limitative, en regard de l'unique figure annexée qui représente un dispositif selon l'invention. Une lingotière 1 est munie d'une plaque de base 2. Suivant son axe, la plaque de base 2 présente un évidement 3 de forme sensiblement cylindrique. On a placé, au sommet de la lingotière 1, un dispositif de centrage repéré généralement par 4. Il comporte un anneau cylindrique creux 5 muni d'une pluralité de bras 6 rayonnants, pliés à leur extrémité extérieure qui reposent sur le sommet de la lingotière et assurent le centrage de l'anneau par rapport à la lingotière. Un noyau représenté généralement par 7 passe à travers l'anneau 5 et descend jusqu'au fond de la lingotière. Ce noyau comprend une chemise extérieure 8 cylin drique et creuse, fermée à son extrémité par un cône 9 l'ensemble est en tôle d'épaisseur inférieure à 20 mm. Le sommet du cône se trouve dans l'axe de la chemise, à l'extérieur de celle-ci. A l'intérieur de la chemise 8, se trouve un mandrin 10 métallique, cylindrique et creux traversé axialement par un canal 13 qui laisse entre lui et la chemise un espace annulaire périphérique 11. Le mandrin repose sur le fond conique 9 de la chemise 8 par l'intermédiaire de cales 12 qui laissent des espaces libres entre elles. Un fluide de refroidissement peut circuler de haut en bas dans le canal 13 du mandrin 10, passer entre les cales 12 et remonter dans l'espace 11 laissé libre entre le mandrin 10 et la chemise 8. Des plaques 14 de produit exothermique ou isolant sont adossées pour une partie d'entre elles à la paroi interne de la lingotière et pour une autre partie, à la paroi externe de l'anneau 5. Ces plaques constituent un moyen de masselottage. Pour réaliser un lingot à l'aide de ce dispositif, on commence par couler l'acier liquide dans la lingotière non munie du dispositif de centrage ni du noyau. Une fois le métal coulé, et avant solidification, on place le dispositif de centrage au sommet de la lingotière. Puis à travers l'anneau 5 on introduit le noyau 7 qui est d'abord centré et guidé par le dispositif de centrage. Lorsque le noyau atteint le fond de la lingotière, le cône 12 vient en contact des bords de l'évidement cylindrique 3. Ce contact assure un bon centrage du bas du noyau. On obtient ainsi un lingot creux bien symétrique qui peut être coulé sous vide. En effet, le dispositif objet de l'invention peut être placé dans une cuve à vide. La lingotière est d'abord remplie sous vide à l'intérieur de la cuve à vide dans laquelle on a établi une pression réduite. Apres remplissage, on rétablit la pression atmosphérique, on met en place le dispositif de centrage et on introduit le noyau. Le refroidissement et la solidification du lingot sont réalisés en présence du noyau qui est alimenté en fluide de refroidissement. REVENDICATIONS 1.- Procédé de coulée en lingotière d'un lingot creux métallique, notamment en acier, dans lequel on forme l'évidement central du lingot creux en utilisant un noyau (7) placé dans la lingotière (1) et constitué par un mandrin métallique cylindrique creux (10) traversé axialement par un canal central (13) et une chemise tubulaire externe (8) placée dans une disposition coaxiale autour du mandrin (10), délimitant un espace périphérique (11) autour du mandrin (10) communiquant avec le canal central (13) du mandrin (10) de manière à assurer la circulation d'un fluide dans le mandrin (10) et dans l'espace périphérique (11) pendant une partie au moins du refroidissement du métal du lingot, la coulée du métal étant effectuée dans la lingotière (1) ne renfermant pas le noyau (7) et le noyau (7) étant introduit dans la lingotière (1) après la coulée du métal puis alimenté en fluide de refroidissement, caractérisé par le fait - qu'après avoir coulé le métal dans la lingotière (1), on place un dispositif de centrage (4) sur la lingotière, - et on engage le noyau dans le dispositif de centrage (4), de manière qu'il vienne reposer sur le fond de la lingotière dans une position parfaitement centrée à l'intérieur de la lingotière. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisépar le fait - qu'on coule le métal dans la lingotière placée sous vide, - et qu'on réalise les opérations suivantes de la coulée à la pression atmosphérique. 3.- Dispositif pour la coulée d'un lingot creux notamment en acier du type comprenant une lingotière (1) montée sur une plaque de base (2), un noyau (7) comportant un mandrin métallique cylindrique creux (10) et une chemise externe (8), dans lequel circule un fluide de refroi dissement et des moyens de masselottage (14) caractérisé en ce que - la plaque de base (2) comporte un évidement cylindrique (3) situé dans l'axe du lingot, - la chemise externe (8) est fermée à son extrémité inférieure par une pièce conique en tôle (9) dont le sommet se situe sur l'axe de la chemise (8), à l'extérieur de celle-ci, - un dispositif de centrage (4) du noyau (7) comportant un anneau (5) cylindrique creux de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de la chemise (8) et une pluralité de bras (6) rayonnant vers l'extérieur est placé sur le sommet de la lingotière par l'intermédiaire des bras (6), de telle sorte que l'axe de l'anneau (5) soit confondu avec l'axe de la lingotière (1). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de masselottage sont des plaquettes (14) de produit exothermique ou isolant adossées, pour une partie d'entre elles, à la paroi interne de la lingotière (1), pour l'autre partie, à la paroi externe de l'anneau (5) du dispositif de centrage (4).