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Procédé et machine peur la coulée continue des lingots de métaux en fusion. cette invention est relative 4 la coulée des lingots de métaux quelconques, et plus spécialement d'acier, en une opération continue.
On a déjà préconisé 1'emploi de machines à couler des lingots d'une façon continue dans lesquelles une lingo- tière, composée d'éléments juxtaposés, se joignant les uns aux autres, est établie sous forme de deux trains d'éléments- moules en circuit fermé, cheminant conjointement à la même vitesse que le métal contenu dans la lingotière. Aucune de ces machines, toutefois, n'a donné jusqu'ici des résultats pratiques satisfaisante, les lingots produite présentant fré- quemment des soufflures et retassures formées par le retrait du métal en fusion.
L'invention actuelle a pour but d'éviter ces incon- véniènts et d'obtenir, écono miquement et d'une fagon continue,
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un lingot sain, d'une parfaite homogénéité, et dont la métal possède toutes les qualités du métal que l'on réalise au four,
Dans ce but, elle consiste essentiellement à exposer la masse, coulée dams une lingotière, formée d'éléments emboîtés de façon constituer un moule à mouvement continu.' de chemine- ment, à un refroidissement énergique combiné avec une compres- sion du lingot en formation destinée à augmenter la compacité de la texture métallique interne au cours de la solidification du métal.
Dans la réalisation pratique de l'invention, le re- froidissement est obtenu par le passage, dans une canalisation formée par les parois des éléments de lingotière, d'un assurant d'air sous pression, et de préférence réfrigéré, amené à ces éléments par des boites de distribution fixes assurant,une répartition uniforme de l'air dans la lingotière et agissant simultanément comme boites de détente pour produire un abais- sement de température de l'air, tandis que la compression du métal, est produite par l'action combinée de la poussée exercée sur le lingot en formation par les éléments de la lingotière et d'un freinage du mouvement d'avancement du lingot.
La canalisation formée par les éléments de lingotière coopère avec un collecteur aspirant l'air utilisé, de fagon à faciliter l'évacuation de l'air chauffé, nuisible au bon fonctionnement de l'appareil ainsi qu'au personnel chargé de la fabrication. De plus, des dispositifs de ventilation ana- logues complémentaires, agissant sur les éléments disjoints de la lingotière, après démoulage, pendant leur trajet de retour en circuit fermé, de manière à (abaisser @avantage la température des éléments et à asairer ainsi d'autant mieux le contact des joints de la lingotière tout en favorisant le figeage rapide du métal au moment où il est le plus fluide.
Indépendamment de ces caractéristiques essentielles,
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l'invention comprend également différents détails de construc- tion de la machine, destinés à assurer son fonctionnement par- fait; ces détails seront exposés ci-après en se référant aux dessins ci=joints qui montrent un exemple pratique de réali- sation de l'invention.
Dans ces dessins :
Les fig. 1 et 2 montrent schématiquement, en coupe verticale, l'ensemble de la machine, la partie représentée par la fig. 2 se raccordant à celle montrée par la fig. 1 suivant la ligne I-T.
La fig. 3 donne à plus grande échelle une coupe trans- versale prise par la ligne A-B dans la fig. 1 et montre plus spécialement le dispositif de distribution et de circulation de l'air de refroidissement autour des éléments assemblés de la lingotière pendant l'opération de coulée. la tige 4 donne, de même, une coupe transversale prise par la ligne C-D dans la fig. 1; cette figure montre plus spécialement le dispositif de refroidissement complémentaire des éléments supérieurs de la lingotière, pendant leur trajet de retour, après démoulage.
La fig. 5 donne une coupe transversale prise par la ligne E-F dans la fig. 1 et montre le dispositif de refroidis- sement complémentaire des éléments de base de la lingotière pendant leur trajet de retour après démoulage.
La fig. 6 est une vue de détail, en élévation, du dis- positif mécanique utilisé pour la translation des éléments inférieurs de la lingotière. La translation des éléments su- périeurs est identique.
La fig. 7 est une demi-vue en plan correspondant à la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en élévation de côté d'une extrémité de la machine montrant différents dispositifs accessoires et plus spécialement l'emplacement de chaînes secondaires destinées à procurer la force de translation des
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éléments de lingotière.
La machine représentée est alimentée par une poche de coulée 1 constituant une poche de décantation qui déverse par son conduit intérieur 2 le métal en fusion dans une po- chette 3 en forme d'entonnoir dont le fond est en communica- tion directe avec un chenal 4 à faible pente, co@uisant le métal aussi près que possible du niveau de coulée dans la lin- gotière qui est composée, de deux trains d'éléments de lingo- tière superposés et circulant en circuit fermé. Cette lingo- tière, montrée plus en détail par la figure 3 est formée de deux séries d'éléments 6 et 7 qui, réunis, forment le périmètm de la section du lingot désigné par 5 dans les figures 1 et 2.
Ces éléments sont à parois creuses, c'est-à-dire à double pa- rois peur permettre comme celà sera indiqué plus loin, le refroidissement direct, à travers la cloison intérieure rela- tivement mince, de l'acier en fusion qui y est contenu. Le dédoublement des parois de la lingotière donne, au surplus, à celle-ci une forme de résistance particulière. Ces éléments 6 et 7 sont fixés, c'est-à-dire boulonnés, à des chaines Galle de traction 8 et 9 par l'intermédiaire d'entretoise 110 fixées entre les maillons de ces chaines (fig. 3, 6 et 7).
Ces chaînes de traction 8 et 9 forment chacune, et indépendam- ment des éléments de lingotière, un ensemble de continuité parfaite en circuit fermé. pour cette raison et sans nuire à à la continuité de ces chaines, les éléments 6 et 7 sont pra- tiquement Interchangeables. Pour enlever un élément de lingo- tière, il suffit de déboulonner seulement quatre boulons des entretoises 10 fixées aux pattes de ces éléments (fig. 3).
Les éléments de lingotières sont employés à l'état brut de fonderie; seules les chaines de traction exigent un parachève- ment relatif du fait que le transbordement s'effectue sur des galess 11 montés sur des supports 12, en contact avec ces chaînes. Les galets 11 sent suffisamment rapprochés de manière
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à assurer aux éléments de lingotières une stabilité parfaite.
Les chaînes Galle de traction avec leurs éléments de lingotière respectifs s'enroulent sur des roues polygonales 13 à axe libre. Chaque train de chaîne de traction avec ses roues polygonales, forme un ensemble parfait monté sur des bâtis 14 et 15. Ces groupes, inférieur et supérieur, peuvent être enlevés d'un seul bloc au pont roulant en cas de démon- tage. Cette construction permet d'enlever un jet complet d'une lingotière continue en deux coups de pont roulant soit qu'il faille changer le type de lingotière (section) ou sim- plement renouveler des éléments. La mise en marche des chaines de traction est produite, sur les galets 11 au moyen de chai- nes motrices secondaires 16 et 17 également du type chaîne
Galle à circuit fermé.
La fig. 6 montre l'application de la chaîne motrice 16 aux éléments de base 6, Cette chaîne 16 porte un certain nombre d'ergots entraineurs 18 en forme de dents d'engrenage qui, venant buter contre les entretoises 10, disposées à intervalles réguliers, entrainent la chaîne Galle principale de traction et l'ensemble d'un des trains. Les figures 1 et 8 montrent l'emplacement de chacune des deux chaînes secondaires 16 et 17 adjacentes respectivement aux chaînes de traction 8 et 9. Chacune des chaînes 16 et 17 est mue par un rochet moteur 19 et conduite par un rochet de retour 20.
Ces chaînes secondaires 16 et 17 sont actionnés par des réducteurs de vitesse 21 à vis sans fin qui sont réunis par un arbre de transmission 22 formés de deux trongons raccordés par un manchon d'accouplement 23 qui permet de régler à fond le jeu des chaînes et d'intercaler convenablement les joints des éléments de lingotières 6 et 7.
L'arbre de transmission 22 se prolonge vers le bas de l'appareil à lingoter pour recevoir, par l'intermédiaire d'une transmission de renvoi 24, la puissance d'n moteur électrique 25 placé convenablement à 1'abri de toute manoeuvres de
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fabrication.
L'action des chaînes secondaires motrices 16 et 17 n'est pas seulement limitée à la mise en mouvement des chaînes de traction 8 et 9; elle est destinée également à produire, sur les éléments de lingotière 6 et 7, une poussée des une contre les autres de manière à assurer le minimum d'interstice entre ces éléments, interstices qui, en l'occurence, pourraieit donner lieu à des fuites du métal en fusion.
La poussée exercée sur les éléments de lingotière est transmise au lingot 5 en formation. Ce lingot, de par'sa masse, est déjà sollicité à se déplacer dans le sens de mar- che de la lingotière sur le plan incliné sur lequel les élé- ments en mouvement (lingotière et lingot) ne rencontrent qu'une faible résistance passive. Il en résulte qu'en pratique le lingot continu doit Aetre retenu. Cette retenue est effec- tuée au moyen de deux rouleaux creux 26 entre lesquels le lingot continu est engagé immédiatement à la sortie de la lingotière. Ces rouleaux 26 ont leur axe libre mais retiennent le lingot grâce à deux freins à bande 27 calés sur leur axe.
La force de ces freins 27 est exercée au moyen de leviers et de tringles 28 reliés au piston m'un cylindre 29 soumis à la pression hydraulique ou, de préférence, d'air comprimé. Ce cylindre 29 est en communication avec un manomètre de manière à rendre appréciable la puissance de réaction exercée par les freins 27 sur le lingot 5 engagé entre les rouleaux 26. Pour éviter réchauffement de ces rouleaux, en contact permanent avec le lingot, ils sont refroidis par une ventilation inté- rieure d'air froid entrant par un axe et sortant par l'autre.
Sous les éléments inférieurs 6 de la lingotière, sont disposées des boites 30 (fig. 1 et 3) présentant encoupe la forme montrée dans la fig. 3. Ces boites, qui possèdent à la partie inférieure un couvercle 31 fixé u moyen de clavettes .
32, afin de permettre un nettoyage éventuel, sont fixées ou
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suspendues au bâti intérieur 14 par des verrous 33 permettant, en cas de nécessité, un démontage des plus faciles. Elles sont placées en série, boite contre boite, longitudinalement par rapport à la partie de la lingotière participant au lin- gota.ge (voir fig. 1) et sont raccordées à des doubles condui- tes 34 d'air sous pression, de préférence frigorifiée aboutissant de chaque c'oté à une boite.
Gomme le montre plus spécialement la fig. 3, dans chacune des boites 30, l'air comprimé se dé- tend, produisant ainsi un surcroît d'abaissement de températu- re; cet air est chassé, sous l'effet de sa pression, vers l'embouchure 35, à la partie supérieure de la boite, et immé- diatement en-dessous de l'ouverture 36 d'entrée de la lingo- tière, ouverture présentant les mêmes dimensions que l'embou- chure 35 des boites 30. En pénétrant'dans l'ouverture 36 de l'élément de base 6 de la lingotière, l'air se divise en deux courants, contournant ainsi le contenu de métal en fusion.
Cet air passe ensuite, et dans les mêmes conditions, dans l'élément de tête 7 de la lingotière où les deux courants se réunissent pour former, à nouveau ,un seul jet d'air. A la sortie de l'élément supérieur 7, l'air est capté par un col- lecteur 37 placé immédiatement au--dessous de la lingotière.
Ce collecteur est fixe et séparé du corps de la lingotière par un espace convenable (jeu). Il en est de même du dispositif inférieur, les orifices respectifs 35 et 36 des boites 30 et des éléments inférieurs de la lingotière étant suffisamment rapprochés pour éviter toute fuite Importante dfair sous pression.
Ce dispositif a pour but de soumettre la masse coulée à un refroidissement énergique de manière à provoquer la plus forte contraction possible du métal au moment ou il passe de l'état liquide à l'état solide. Ce refroidissement est, toutefois, encore Insuffisant lorsqu'il s'agit de fortes productions de lingots entraînant un échaffement progressif
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des éléments de la lingotière. Pour éviter cet échauffement, la machine est complétée par des dispositifs de refroidisse- ment secondaires agissant sur les éléments de longotière avant leur retour au point de départ et leur nouvelle entrée en action.
Afin de réaliser ce refroidissement complémentaire, les éléments supérieurs 7, de la lingotière passent dans un couloir 38 qui est traversé par un courant d'air alimenté par une tuyère 39 (voir fige 1 et 4). Cet ensemble est fixé sur le bâti supérieur 15.
La fig. 5 montre le dispositif correspondant utilisé pour obtenir le refroidissement complémentaire des éléments de base 6 de la lingotière. Alors que, dans le cas des élé- ments supérieurs 7,ceux-ci sont supportés par les galets 11, les éléments inférieurs 6, qui ne se prêtent pas à un trans- port sur galets, sont véhiculés au retour sur un transporteur à courroie 40 qui constitue, avec les éléments inférieurs 6, un long couloir utilisé pour la ventilation des éléments.
L'air est amené à ce couloir par une tuyère 41 et un ajutage d'entrée 42; il est évacué à la sortie, sous forme d'air chauffé, par un bout d'ajutage 43 et un conduit d'évacuation 44.
La ventilation primaire aux boites 30 et les deux ven- tilations secondaires ci--dessus mentionnées, sont facilitées' par une aspiration exercée dans les collecteurs respectifs 45-46 et 44, qui évacuent la quantité d'air ayant serviet chargé de calories vers une centraletthermique afin d'y être utilisée.
Lors du fonctionnement ae la machine ci-dessus décrite, le lingot est débité rationnellement sans arrêt; 11 ne peut être,par conséquent, question de l'arrêter pour le couper et cette opération doit se faire au cours de sa marche et au fur et à mesure qu'il est démoulé, c'est-à-dire lorsqu'il sort des rouleaux 26. Pour,permettre de couper le lingot suivant des longueurs variées et les plusavantageuses, le
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lingot est saisi à sa sortie du rouleau 26 entre deux mar- teaux pneumatiques 47 sur chacun desquels sont montées les tranches 48 opposées l'une à l'autre dans le même plan (fig.
2). L'action coupante des tranches 48 est réglée par des ro- binets à air comprimé placés à la portée de l'ouvrier opéra- teur. Ces deux marteaux pneumatiques sont montés sur une charpente 49 suspendue et se déplagant grâce à des galets 50, sur une poutre de roulement 51. L'ensemble de la charpente et des marteaux pneumatiques est équilibré par un contrepoids roulant 52 relié à un câble 53. Le contrepoids 52 est un peu plus lourd que l'ensemble de la charpente 49 de fagon à pou- voir ramener rapidement le tout en arrière une fois les tran- chez 48 dégagées du lingot. L'opération de cisaillage peut alors aussitôt commencer.
La température du lingot continu étant assez élevée (environ 1000 pour l'acier) il y a nécessité de protéger les rouleaux qui le transportent et qui sont en contact perma- nent avec le lingot à couper. Cette protection est réalisée au moyen de chaînes Galle ordinaires 54 (fig. 2), en circuit fermé, à grand développement, se déroulant parallèlement sur les rouleaux transporteurs 55 sur lesquels elles sont placées en nombre suffisant. Grâce à ce dispositif, une très faible partie de ces chaînes 54- est momentanément exposée à la chaleur du lingot, le reste du pourtour de ces chaînes ayant le temps de se refroidir à intervalles réguliers.
Des rouleaux transporteurs ordinaires 56, moins expo- sés à la chaleur, permettent au lingot de continuer son acheminement sur une plateforme horizontale ou taquage en prolongement de l'appareil à lingoter. De la pla@eforme, les lingots peuvent être expédiés en toutes directions pour être livrés immédiatement aux trains transformateurs ou finisseurs sans passer par des fours à réchauffer.
Gomme le montre la fig. 8, la machine f est complétée à
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une extrémité par un plancher 57 où les éléments de base 6 de la lingotière se trouvent à la portée de l'ouvrier pour le démontage éventuel d'un élément défectueux. A. cet effet, il est à remarquer que lorsque les éléments passent sur les roues polygonales 13,, ils se disjoignent ce qui permet de les déboulonner et de les remplacer rapidement et sans difficulté.
Un second plancher supérieur 58 permet, en cas de nécessité, le remplacement des éléments de tête 7 de la lingotière; ce plancher 58 est également le plancher de travail où on procède à la coulée. L'accès des planchers 57 et 58 est facilité par des escaliers 59 et 60 placés opportunément à proximité des points essentiels de la fabrication du lingot continu.
Il est aisé, d'après la description qui précède, de se rendre compte du fonctionnement d'ensemble de la machine décrite.
Avant de verser le métal en fusion dans la lingotière forme par la juxtaposition et l'emboîtement des éléments 6 et 7, celle-ci doit être bouchée au moyen d'un faux lingot formé par une poutre creuse de même section que le lingot et qui précédera ce dernier dans son acheminement vers les rou- leaux transporteurs pour se déta,cher ensuite à l'abandon de ceux-ci. Dès le début de la coulée la ventilation ou la refroidissement de la lingotière commence et s'effectue de la façon déjà indiquée par l'arrivée d'air comprimé, et de préfé- rence réfrigéré, amené par les conduites 34 aux boites de distribution 30.Dans ces boites l'air se détend en produisant un abaissement de température, contourne le lingot contenu dans la lingotière par la double canalisation dont celle-ci est munie et est capté finalement par le collecteur 37.
Au fur et à mesure de la coulée, les chaines de la traction 8 et 9 sont mises en mouvement par les chaînes motrices 16 et 17 et le $lingot en formation est ainsi amené finalement aux rou- leaux creux 26. A ce moment, comme le montre la fig. 1, le
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lingot est démoulé et subit d'une part la poussée exercée sur lui par les éléments de lingotières et d'autre part l'action de freinage produite par les rouleaux 26. Cette ac- tion de freinage est réglée de telle sorte que non seulement elle soit suffisante pour retenir le lingot mais que de plus elle puisse exercer sur le lingot en formation, une pression nécessaire à l'obtention d'une plus grande compacité de la texture métallique interne au cours de la solidification du métal.
L'expérience déterminera la valeur de cette compression qui sera directement proportionnelle à la force à donner aux chaînes motrices secondaires 16 et 17.
On remarquera qu'au cours de la coulée lelingot est, par conséquent, soumis au refroidissement énergique produit par la ventilation des éléments de lingotière et à 1 action de compression produite d'une part par la poussée des éléments de la lingotière, et, d'autre part, par le freinage des rou- leaux 26. Le refroidissement énergique susdit permet de figer le métal en fusion dans l'état d'homogénéité parfaite dans lequel il a été fabriqué dans le four, ce qui assura, conjoin- tement avec la compression due à 1 action combinée de la poussée des éléments de lingotière et du freinage des rouleaux
26, la suppression radicale des soufflures et retassures ainsi que les défauts de ségrégation.
Il est évident que lors de grandes productions, les éléments de lingotière peuvent s'échauffer progressivement malgré 1 action du courant d'air utilisé pour le refroidisse- ment du lingot. Comme celà a été expliqué ci-dessus afin d'éviter cet inconvénient, les éléments de lingotière sont soumis au refroidissement complémentaire réalisé à l'aide des couloirs 38 et 40. Ce dispositif permet la marche continue, dans les meilleures conditions possibles. A sa sortie des rouleaux 26, le lingot continu est débité sans arrêt par le dispositif coupeur décrit tandis qu'il est supporté par les '''rouleaux 55 protégés contre 1 action de la chaleur par les chaînes 54.