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11 Combinaison d'ajutages de coulée pour couler des produits du genre de barres et tubulaires verti- calement vers le haut"
L'invention concerne une combinaison d'ajutages de coulée pour couler des produits du genre de barres et tubulaires verticalement vers le haut.
Des procédés et des équipements pour la coulée continue ont été activement développés pendant ces dernières décades, particulierement ceux visant ä la production de pièces coulées en continu, avec de petites sections transversales. En plus de machines de coulée continue dites travaillant horizontalement, on a presente aussi des machines de coulée travaillant verticalement vers le haut, qui présentent nombre d'avantages en comparaison des machines plus anciennes.
Certaines de ces solutions apportées à des équipements pour la coulée continue verticalement vers le haut ont et6 présentées dans les brevets finnois 46. 693 et 46. 810. Les équipements présentés dans ces brevets de- crivent ainsi l'art antérieur dans ce domaine.
La structure de l'équipement décrit dans le brevet finnois 46. 693 est basée sur l'idée que du me- tal fondu est amené dans une region de solidification suivant la loi des vases communiquants, en plongeant dans le bain un dispositif de refroidissement pourvu d'une gaine thermique, ä une profondeur telle dans le bain que le bain s'élève à l'interieur du dispositif de refroidissement jusqu'à la région de solidifica-
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tion où 11 se solidifie et d'où on peut l'enlever en le tirant vers le haut à une vitesse convenable et en l'amenant ensuite dans des appareils propres à en faire des spires, etc.
L'equipement décrit dans le brevet finnois
46. 810 est basé sur l'idée que le metal fondu est as- piré, par une sous-pression, dans une région de soli- dification au-dessus de la surface libre du bain, d'où on l'enlève lorsque la solidification s'est produite comme ci-dessus.
Ces deux dquipements fonctionnent en fait de la même façon ; seul le problème de l'amenée du bain ä la region de solidification est résolu de façon diffarente. Ceci est da à leurs domaines de fonctionnement différents l'immersion est plus avantageuse lorsque l'on coule des corps creux parce que le maintien d'une aspiration dans une piece coulée creuse impliquerait des solutions techniques difficiles.
Ces équipements présentés ont tous deux résolu le problème de la coulée continue verticalement vers le haut, d'une manibre pratique, mais ils sont asso- cries ä certaines difficultés qui sont éliminées dans la présente invention, ce qui rend cette manière de couler plus efficace et plus économique. Au surplus, la structure d'ajutage présentée ici peut entre utilisée des deux manibres et, par conséquent, elle est d'un emploi plus souple et plus adaptable et offre ä l'usager un avantage technique distinct.
Lors d'une coulée continue de ce genre, la partie de solidification de l'ajutage est supposée être faite d'une matière aussi compacte et aussi peu poreuse que possible que l'on peut, par meulage, rendre si lisse que la pellicule de métal qui vient d'être solidifiée et dont la structure est encore faible, ne se briserait pas lorsqu'elle glisse le long de cette partie.
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Lorsqu'on utilise le processus de succion, l'absence de porosité est également importante puisqu'elle empêche les gaz de l'exterieur de penetreer dans l'ajutage. Cette matière d'ajutage est en généra1 du graphite compact de bonne qualité, bien que d'au- tres matières puissent entre prises en consideration.
L'ajutage est la partie qui s'use dans ce genre de coulée ; il est soumis à une influence corrosive, sauf par attrition contre le metal, également par l'action de réactions chimiques entre le bain et/ou des matières dissoutes dans le bain, comme par exem-
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ple de l'oxygène. Quant au processus de coulde lui- même, il est décisif que la surface intérieure de l'aju- tage dans la region de solidification proprement dite reste lisse et polie.
Les exigences importantes attachées au fonctionnement, imposées à la matibre de
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l'ajutage, conduisent au fait que son prix est eega- lement tres relevé. Par consequent, il est necessaire d'essayer de faire la partie de l'ajutage qui est essentielle pour un fonctionnement convenable, aussi petite que possible et de remplacer les parties qui sont moins essentielles par des matières moins coûteuses.
Ceci constitue en partie le but de l'invention.
Au surplus, on a observé en pratique qu'il est avantageux pour le rendement du fonctionnement de l'équipement de coulée, c'est-à-dire pour son economie, que la paroi de l'ajutage entre le metal en cours de solidification et le dispositif de refroidissement soit aussi mince que possible, en sorte que la conduction thermique et, due ä celle-ci aussi, la vitesse de solidification (= vitesse de coulée), soient les meilleures possibles.
Tenter d'obtenir une telle structure au moyen des ajutages décrites dans les brevets finnois 46. 693 et 46. 810 conduit à de grandes difficultés.
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Par conséquent, dans la solution de l'ajutage suivant le brevet finnois 46. 810, la paroi de la partie de l'ajutage où se fait la solidification devrait être mince, mais la partie qui conduit le bain ne peut être pourvue d'une paroi mince parce qu'elle doit, en plus d'être mécaniquement résistante, être en mesure de résister à 1a différence de pressions aussi. Cette difference de pressions aspire ä travers la paroi de l'ajutage des gaz extérieurs qui corrodent la paroi de l'ajutage d'autant plus vite que cette paroi est plus mince.
Entre ces parties, de grandes differences d'd- paisseur ne sont pas possibles non plus parce que la region dans laquelle ces parties se rencontrent se briserait à cause des forces mécaniques, de la corrosion ou de fatigues thermiques, provoquant des pertes de la matibre de l'ajutage et des troubles de fonctionnement. D'un autre cOté, il n'est pas nécessaire d'utiliser de la matière d'ajutage de qualité superieu- re pour conduire le bain, une matière plus grossière et moins conteuse suffisant à cette fin.
Comme matibre de ce genre, on peut, suivant la presente invention, utiliser des matières de genres très différents, par exemple du verre de quartz ou de la matière pour creusets vitrifiée, dont l'emploi peut parattre tnetallur- giquement même meilleur que l'emploi de graphite, par exemple, dont les propriétés de glissement sont précieuses dans la région de solidification proprement dite.
Les bains métalliques montrent, en particulier lorsqu'on utilise des fours de fusion à induction pro-
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voquant des tourbillons, de petites gouttes de scories et des bulles de gaz qui, lorsqu'on coule verticalement vers le haut, tendent à s'élever dans l'ajutage et à provoquer des défauts dans la coulée. Dans la présente invention, ce risque est éliminé par le fait
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que l'on met en place une plaque barrière spéciale pour protegeer la partie inférieure du tube de solidi- fication.
Dans le procédé suivant le brevet finnois 46. 693, c'est-à-dire dans le procédé de coulee verti- cale dit avec immersion, au moyen duquel on coule avantageusement des produits tubulaires, le tube de solidification est supposé avoir une certaine dura- bilié parce qu'un mandrin est fixd dessus ; il doit par exemple résister aux forces provoquées par un serrage de 1'6cran thermique et il doit être capable aussi de soutenir le mandrin lui-meme.
Dans la presente invention, le tube de solidi- fication est entièrement exempt d'autres taches ; 11 doit seulement fonctionner comme tube de solidifica- tion. Le bain est amené par le moyen d'un tube séparé et le mandrin est fixe sur ce fort tube conducteur du bain. Lorsque le tube conducteur du bain est séparé du tube de solidification, fix6 a l'ecran thermique ou formd comme partie intégrante seulement de l'écran thermique, et lorsque l'écran thermique de la partie du dispositif de refroidissement entre le tube conduc- teur et le tube de solidification est constitué d'une matière pulvérulente (par exemple de poudre de graphite) isolant cette partie du dispositif de refroidissement par rapport au bain,
le tube conducteur peut être rendu mobile par rapport au dispositif de refroidissement (et par rapport au tube de solidification).
La pression statique du metal du bain rend la poudre compacte et empêche un contact entre le bain et le dispositif de refroidissement.
La plaque barriere prémentionnée, fixée au tube conducteur mobile, peut être utilisée pour fermer le tube de solidification avant que commence la coulée, en sorte que les parties qui sont en contact avec le
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bain alent le temps d'etre portees a la temperature de travail. Lorsqu'on commence la coulée, le tube conducteur et la plaque barrière fixée sur lui sont déplacés vers le bas, en sorte que la coulee peut commencer sur toute la périphérie du tube de solidifi- cation.
Lorsqu'on coule des produits tubulaires, on fixe un mandrin sur la plaque barrière ; ce mandrin peut ainsi être déplacé vers le haut et vers le bas pendant la coulee, raison pour laquelle le commencement de la coulée peut être facilité comme ci-dessus, mais, également, l'épaisseur de la paroi du tube ä couler peut être réglée, ce qui est important lorsqu'on coule des tubes ä parois minces ; au début, la paroi peut être plus épaisse et on peut alors l'ajuster pour qutelle soit plus mince après que la coulée ait commence.
Suivant la présente invention, il a été possible de couler, par exemple, un tube de zinc d'un diamètre exterieur de 7 mm et d'un diamètre intérieur de 5 mm, ce qui peut prouver l'utilisabilite de l'invention.
La structure de la combinaison d'ajutages en permet l'emploi en fonctionnant suivant les deux brevets finnois précités.
Les avantages mentionnes ci-dessus sont obtenus par une combinaison des ajutages de coulée suivant l'invention, qui est caractérisée en ce que l'écran thermique possede une cavitd intérieure plus large que le diametre exterieur du tube de solidification ; en ce qu'un espace annulaire entre l'écran tubulaire et le tube de solidification est protégé par une matière en poudre ä l'epreuve du feu ; et en ce que l'écran est plus long que le tube de solidification mesure vers le bas à partir de l'extremite Interieure du dispositif de refroidissement.
L'invention sera décrite dans la suite du pré-
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sent mémoire en s'aidant du dessin annexé sur lequel: - la figure 1 montre une vue de principe d'une combinaison d'ajutages de coulee suivant l'invention,
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vue de cOté ; et - la figure 2 montre une vue de principe d'une autre forme de réalisation de l'invention, ä plus grande dchelle, vue de cote.
Les figures montrent un court tube de solidification 1 fixe ä un dispositif de refroidissement 4.
Le tube de solidification peut être fabriqué d'une matiere pour ajutage convenable quelconque, par exemple de graphite compact. Sur la surface exterieure du dispositif de refroidissement, il y a une couche isolante 5 et une coque protectrice 3 d'une matibre ä l'épreuve du feu, par exemple de la matière pour creusets, dite carborundum. Cette coque peut être rendue mobile par rapport au dispositif de refroidissement et peut être pourvue des dispositifs nécessaires de commande et de déplacement. A cette coque protectrice est attaché un tube conducteur de bain 2, soit formant une même pièce avec la coque protectrice 3, soit lui dtant relié, par exemple au moyen de filets.
Entre le tube conducteur de bain 2 et la surface inférieure du dispositif de refroidissement 4, il y a une matière élas-
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tique à 1 t épreuve du feu (par exemple du "Kaowool") qui est rendue compacte ä l'épreuve des gaz, aux bords 6 en forme d'anneaux lorsque le tube conducteur 2 est pressé contre le dispositif de refroidissement 4, et qui empêche les gaz extérieurs de pénétrer dans la cavite interieure du tube conducteur 2. Le diamètre de la cavité intérieure du tube conducteur 2 est plus grand que la dimension extérieure du tube de solidification 1. Dans l'espace en forme d'anneau, compris entre eux, on a mis de la poudre de graphite 7 et un anneau 8 fait dtune matibre élastique à l'épreuve du
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feu, cet anneau maintenant en place la poudre de gra- phite.
Dans la cavité intérieure du tube 2 conducteur du bain, i1 y a une plaque barriere 9 à laquelle peut entre fixe aussi un mandrin 12 qui s'etend vers le haut dans le tube de solidification 1 et qui devient plus mince suivant un cône. Toutes ces parties forment ensemble une unité indépendante séparée qui peut être reliée ä un post-dispositif de refroidissement 10 et à un anneau d'echappement 11 pour former une uni té de fonctionnement uniforme.
Dans cette structure, le tube de solidification 1 est exempt d'autres täches, raison pour laquelle il peut être fait aussi mince et court que possible. Le bain est amend dans la région de solidification par le tube conducteur 2, les déformations produites par la fixation du mandrin étant limitées par le tube conducteur 2 et par la plaque barrière 9 qui lui est attachée. La fabrication d'un mandrin est simple et économise des matibres premières ; on peut, la plupart du temps, le réaliser par simple tournage ; il n'est pas nécessaire de le munir d'épaulements de commande ou de canaux de decharge pour le bain ; le bain peut s'écouler le long de tout le pourtour du tube de solidification, de sorte que le risque d'une solidification prdmaturde est faible.
Le mandrin est entièrement indépendant du tube de solidification, c'est pourquoi 11 peut être utilisé avec des tubes de solidification de différentes dimensions et il peut être fixe ä la plaque barrière 9 par exemple par des filets. La cir- culation d'eau séparée par le dispositif de refroidissement 4 permet son ajustement séparé pour donner une solidification d'un aussi bon rendement que possible. Le tube de solidification, avec son dispositif de refroidissement et le tube conducteur, forme une pièce légère que l'on peut manipuler facilement, par exemple
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lorsqu'on met en place un nouveau tube de solidification.
Sur les dessins, on a indique aussi le niveau de surface a du bain lorsqu'on utilise une souspression, de sorte que seule l'extrémité inférleure du tube conducteur 2 est immergée dans le bain et que le bain est élevé dans le tube de solidification par aspiration. Pour cela, on créera, dans la cavité tinté- rieure de l'equipement de coulee, une sous-pression correspondant à une colonne d'eau de 0,5 - 1,10 m. Le niveau de surface est b lorsqu'on utilise l'immersion, de sorte que le bain s'élève au niveau correspondant dans le tube de solidification.
Par conséquent, ce dispositif peut être relie à un dispositif de postrefroidissement avec une source de vide, de sorte que seule l'extrémite infdrieure du tube conducteur du bain est immergée dans le bain, ou il peut être relié à un dispositif de post-refroidissement sans source de vide, de sorte que l'equipement est plongé dans le bain en y comprenant le dispositif de refroidissement.