Brevet FR2727883A1 — publié le 19960614

La présente invention est relative à la coulée de métal liquide pour la fabrication de pièces en aciers, superalliages et autres alliages métalliques, ferreux ou non. L'invention concerne en premier lieu un conduit de coulée du type à section transversale fermée débouchant à une extrémité par un orifice de coulée pour l'alimentation d'au moins un moule et du type comportant sur sa longueur au moins un moyen de chauffage constitué par un inducteur en forme de bobine dont les spires refroidies sont parcourues par un courant électrique alternatif (-, U, F), ledit inducteur étant noyé dans du béton qui entoure un tube réfractaire (voir par exemple WO 94/17938 au nom de la Demanderesse). Un tel conduit est particulièrement avantageux pour la coulée de métaux à points de fusion élevés. Ledit conduit chauffant élimine le risque de refroidissement et de solidification d'un alliage métallique à température de coulée au moins égale à 1400C entre deux opérations de coulée successives. D'autre part, cette configuration du conduit présente quelques avantages par rapport à la technique classique tels que décrit par exemple par le brevet FR 2 532 866 au nom de PONT-A-MOUSSON S.A. liés à la simplicité de fabrication du conduit (voir le brevet WO 94/17938 au nom de la Demanderesse). Cependant, on peut observer des hétérogénéités en température dans ce type de conduit, d'autant plus accentuées que celui-ci est arrondi. Il en résulte des différences de remplissage et de solidification du métal dans le moule de fonderie. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. En particulier, la température homogène du métal permet d'uniformiser les conditions de remplissage et de solidification d'empreintes complexes ou multiples dans un moule de fonderie d'où possibilité de maîtriser les taux de défauts (retassures, criques ...) observés sur les pièces. Le conduit selon l'invention atteint ces résultats grâce aux spires asymétriques. Afin d'homogénéiser la variation longitudinale de température du métal, les spires de l'inducteur sont décalées et leur densité augmente vers l'extrémité de l'orifice de coulée destiné à l'alimentation du moule. Afin d'homogénéiser la variation transversale de température du métal, les spires de l'inducteur forment une hélice décalée par rapport au conduit, vers l'axe de révolution du tore enveloppe de ce conduit. Suivant d'autres variantes les spires de l'inducteur présentent une forme circulaire, les spires de l'inducteur présentent une forme elliptique. L'invention a également pour objet un procédé visant à obtenir les mêmes résultats. Ce procédé d'homogénéisation de la température d'un métal circulant dans un conduit de la forme d'une portion de tore du type tel que décrit cidessus se caractérise en ce que l'on affecte à l'inducteur un courant électrique d'une fréquence inférieure à 15 000 Hz. L'invention a aussi pour objet une installation de coulée de métal sous basse pression, du type comprenant une poche de coulée comprenant une source de gaz sous pression débouchant dans la partie supérieure de la poche et un orifice de sortie du métal, caractérisée en ce que l'orifice de sortie débouche dans un conduit conforme à celui décrit précédemment. Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés sur lesquels La Fig. 1 représente, en coupe verticale, un conduit de coulée chauffant selon l'invention. La Fig. 2 représente, en coupe verticale, une installation de coulée de métal sous basse pression comprenant un conduit de type de celui décrit par la Fig. 1. Le dispositif représenté à la Fig. 1 est un conduit 1 du type à section transversale fermée débouchant à une extrémité par un orifice 2 et comportant sur sa longueur un moyen de chauffage constitué par un inducteur 3 en forme de bobine dont les spires refroidies 4 sont parcourues par un courant électrique alternatif (-, U, F). Ledit inducteur 3 est noyé dans du béton 5 qui entoure un tube réfractaire 6. Les spires 4 sont asymétriques par rapport aux axes de symétrie du conduit XX' et YY'. Le conduit a la forme d'une portion de tore dont l'axe de révolution passe par un point C. L'axe Xx' correspond à l'axe du conduit. L'axe YY' correspond au rayon de courbure passant par le point C et est médiant aux deux extrémités du conduit. La densité de spires 4 est plus importante vers l'extrémité de l'orifice de coulée 2, car plus rapprochées entre-elles de ce côté de l'axe YY. L'inducteur présente la forme d'une hélice dont l'axe ZZ' est plus rapproché du point C que l'axe XX', de manière à ce que les spires se retrouvent décalées vers l'intérieur de la concavité du conduit. L'installation représentée à la Fig. 2 est une installation de coulée comprenant une poche 7 sur laquelle est fixé le conduit 1 par un moyen de bridage 8, connu de l'état de la technique. La poche et le conduit contiennent du métal liquide 9, introduit par une porte de remplissage latérale 10. La poche comprend un barreau en graphite 11 portée à haute température et rayonnant sur la surface du métal. La partie supérieure de la poche comprend une conduite 12 qui amène un flux gazeux sous pression dans la poche au-dessus du bain métallique. Un équipement 13 de réglage de pression est monté sur la conduite 12 ; cet équipement comprend un dispositif de mesure de la pression et une vanne. Une cale 14 disposée sous le conduit 1 permet de fixer la position de coulée. La poche est inclinable par rotation sur un système de galets 15 et 16. Le fonctionnement de l'installation de coulée sous basse pression est le suivant : la poche est remplie de métal 9. Un moule (non représenté) est amené au contact de l'orifice de sortie 2. Le remplissage du moule se fait par application de la pression du gaz provenant de la conduite 12 sur la surface du métal. Plusieurs moules sont remplis consécutivement. Le conduit de coulée 1 maintient le métal à température homogène pendant et entre chaque opération de remplissage de moule, au moyen de l'inducteur alimenté en courant alternatif. Après le cycle de coulée de plusieurs moules, le métal restant au fond de la poche est évacué au travers de la porte de remplissage 10 par rotation sur les galets 15 et 16. REVEND I CAT IONS 1.- Conduit (1) de coulée de métal liquide pour l'alimentation d'un moule, le conduit étant du type à section transversale fermée débouchant à une extrémité par un orifice de coulée (2) pour l'alimentation d'au moins un moule et du type comportant sur sa longueur au moins un moyen de chauffage constitué par un inducteur (3) en forme de bobine dont les spires refroidies (4) sont parcourues par un courant électrique alternatif (-, U, F > , ledit inducteur (3) étant noyé dans du béton (5) qui entoure un tube réfractaire (6), caractérisé en ce que les spires (4) sont asymétriques de manière à homogénéiser la température du métal (9). 2.- Conduit suivant la revendication 1, dans lequel les spires (4) sont décalées vers l'extrémité de l'orifice de coulée (2) destiné à l'alimentation du moule. 3.- Conduit suivant la revendication 2, dans lequel la densité des spires (4) augmente avec la proximité dudit orifice de coulée (2) destiné à l'alimentation du moule. 4.- Conduit suivant la revendication 1 de la forme d'une portion de tore, dans lequel l'inducteur (3) forme une hélice d'axe (Z, Z) rapprochée de l'axe de révolution du tore par rapport à l'axe (XX') du conduit (1). 5.- Conduit suivant la revendication 1 ou 4, dans lequel les spires (4) de l'inducteur (3) présentent une forme circulaire. 6.- Conduit suivant la revendication 1 ou 4, dans lequel les spires (4) de l'inducteur (3) présentent une forme elliptique. 7.- Procédé d'homogénéisation de la température d'un métal (9) circulant dans un conduit (1) de la forme d'une portion de tore du type suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on affecte à l'inducteur un courant électrique (-, U, F) d'une fréquence inférieure à 15 000 Hz. 8.- Installation de coulée de métal (9) sous basse pression, du type comprenant une poche de coulée (7) comprenant une source de gaz sous pression débouchant dans la partie supérieure de la poche (7) et un orifice de sortie du métal, caractérisé en ce que l'orifice de sortie débouche dans un conduit (1) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6.