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BREVET D'INVENTION " PERFECTIONNEMENTS AUX NOYAUX ET AUX MOULES POUR
LINGOTS ET AUTRES PIECES COULEES LOURDES "
La présente invention est relative aux noyaux et aux moules pour lingots et autres pièces coulées lourdes en acier ; elle a pour but de réaliser un procédé et un dispositif permettant d'utiliser du sable ou matière analogue pour faire un noyau ou la paroi du moule , en particulier lorsque l'on coule un lingot en acier creux ou une plaque ou un lingot composé.
On a déjà proposé de réaliser une tête d'alimenta- tion comportant une garniture intérieure faite d'une tôle mince entourée de sable non tassé ou autre matière calori- fuge et de noyer complètement , dans un lingot ou autre pièce coulée, une boîte fermée en tôle contenant un corps non métallique ou siliceux. Il est également déjà connu de couler des objets tubulaires légers, tels que des tuyaux en fer , dans un moule en sable, sur une coquille interne faite en une tôle d'acier mince ou en fer forgé rempli de
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sable. Toutefois, jusqu'ici il n'a pas été pratique d'utili- ser du sable pour la coulée des pièces lourdes dans les- quelles la pression du métal fondu dépasse la dureté du sable.
Conformément à la présente invention , lorsque l'on coule des lingots d'acier ou autres pièces lourdes en acier, un noyau ou une paroi de moule en sable ou matière réfractaire analogue qui se concrétionne environ à la tem- pérature de fusion de l'acier, est d'abord à la fois sup- porté et empêché d'être en contact direct avec le métal fluide, pendant l'opération de coulée, par un protecteur constitué par une tôle de métal qui s'incorpore ou s'allie avec l'acier. Le protecteur peut rester sans fondre pendant toute l'opération , mais, quand les conditions sont telles qu'il finit par fondre , il est d'une épaisseur telle qu'il ne fond que lorsque le sable ou matière analogue qu'il protège s'est concrétionné sous l'action de la chaleur du métal fondu.
Dans l'un ou l'autre cas, le sable est renforcé par le protecteur et la pression exercée par le métal fluide n'est directement supportée par le sable que lorsque ce dernier est en état d'y résister.
Un dispositif de rupture ou d'enlèvement peut être noyé dans le sable de sorte qu'en retirant le disposi- tif, le sable s'écrase ou s'émiette et, dans le cas d'un noyau, n'oppose pas de résistance à la contraction du lingot ou autre pièce coulée. Un dispositif de ce genre peut être pourvu d'un conduit par lequel le métal coulé est versé.
Lorsque l'invention est appliquée à la coulée d'un lingot creux ouvert aux deux extrémités , un noyau
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comportant un protecteur ayant la forme d'un cylindre creux en tôle est supporté dans le moule par une plaque de coulée qui a le même axe que le conduit et l'espace annulaire compris entre le protecteur et le conduit est rempli de sable sec ou matière réfractaire analogue. Le conduit peut comporter une bride faisant saillie latéra- lement ou des pieds ,de façon à permettre au conduit de reposer solidement sur la plaque de coulée et de servir pour rompre ou émietter le sable lorsque le conduit est retiré.
Si le lingot creux doit être fermé à une extrémi- té , le protecteur a la forme d'un récipient ou dé en tôle dont une extrémité est fermée, qui est rempli de sable sec ou matière réfractaire analogue et est porté ou suspendu dans le moule du lingot avec son extrémité fermée en bas et au-dessus de la base du moule et son extrémité ouverte au-dessus du sommet du lingot coulé.
Lorsque l'on applique l'invention à la fabrica- tion de lingots en forme de plaque, un moule peut être divisé en compartiments au moyen d'un protecteur ayant la forme d'une cloison en tôle, avec un compartiment rempli de sable sec ou matière réfractaire analogue, dans lequel peut être noyé un dispositif de rupture ou d'enlèvement. Le com- partiment contenant le sable, ou matière analogue, peut être pourvu à sa base d'une ouverture fermée par une extré- mité formant bouchon d'une barre noyée dans le sable.
On peut obtenir un lingot composé en coulant d'abord une plaque dans le compartiment vide du moule, en enlevant le sable de l'autre compartiment et ensuite en
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coulant dans ce dernier une deuxième partie du lingot composé.
Sur les dessins annexés :
La fig. 1 est une coupe verticale d'un moule pour lingots et d'un noyau conformes à l'invention.
La fig. 2 est une vue en plan de la fig. 1 .
La fig. 3 est une vue analogue à la fig. 1 représen- tant une variante.
La fig. 4 est une coupe d'une variante du noyau.
La fig. 5 est une coupe verticale d'un moule selon l'invention.
La fig. 6 est une eoupe horizontale de la fig. 5 faite suivant la ligne 6-6 .
En se reportant d'abord aux figs. 1 et 2 qui repré- sentent l'invention appliquée à la coulée d'un lingot d'acier creux ouvert aux deux bouts , un moule 10 fait en matière ordinaire (fonte) est mis en position sur une plaque de coulée 11 et un conduit 12 pour le métal fondu est disposé sensiblement au centre du moule et est relié à un passage en briques 13 ménagé dans la plaque 11 .
Le conduit représenté est du type dans lequel une garniture granulaire sèche 14 est versée dans l'espace annulaire compris entre une enveloppe métallique extérieure 15 et un tube de garnissage intérieur réfractaire 16.
Un protecteur , ayant la forme d'un cylindre creux 17 en tôle , est porté par la plaque de coulée 11 et a le même axe que le conduit 12, et l'espace annulaire compris entre le protecteur 17 et l'enveloppe métallique extérieure 15 du conduit est rempli de sable sec 18 ou autre matière réfractaire appropriée , qui est à l'état sec et peut être
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chauffée. Cette matière est d'une nature telle qu'elle se concrétionne sensiblement à la température de fusion de l'acier à couler.
Le canal en briques 13 comporte le nombre voulu d'ouvertures d'alimentation 19 débouchant entre le moule 10 et le protecteur 17. Le métal fondu descendant dans le conduit central 12 prend donc la forme d'un lingot creux entre le moule 10 et le noyau central qui comporte une paroi en sable 18 renforcée et hors de contact direct avec le métal fluide grâce au protecteur 17 .
Il est bon d'amener le métal du lingot par un certain nombre de canaux en briques 13 également espacés et sur la fig. 2 on voit quatre ouvertures d'alimentation 19 à l'extrémité de ces canaux en briques , de sorte que l'acier peut être amené à une température égale en diffé- rentes parties du lingot , ce qui empêche la formation d'une face relativement chaude et froide qui peut donner lieu à des crevasses lorsque le lingot se solidifie.
A un moment approprié après la coulée, suivant la masse du lingot le conduit central 12 et l'enveloppe 15 sont retirés , ce qui permet au sable 18 de s'écraser.
Une bride ou pied faisant saillie latéralement, ou dispo- sitif analogue 20 , peut être prévu sur l'enveloppe métal- lique extérieure du conduit de façon à lui permettre de reposer solidement sur la plaque de coulée 11 et à provoquer la rupture du sable 18 concrétionné, lorsque le conduit est retiré.
La forme du protecteur 17 peut varier suivant les cas et son épaisseur dépend de la masse et de la température
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du métal fluide en contact avec lui , de son propre point de fusion et de la température à laquelle le sable 18 se concrétionne.
Pour prendre un exemple spécifique, un lingot pesant de 7 à 20 tonnes peut être coulé de cette façon autour d'un protecteur 17 fait en une tôle d'acier doux ayant une épaisseur de 1 mm 6. Dans un autre exemple, un lingot pesant
3 à 5 tonnes peut être coulé autour d'un protecteur 17 fait d'une tôle en acier doux ayant une épaisseur de 0 mm 53.
Dans les deux cas , la surface extérieure ou libre du pro- tecteur reste solide, sa face intérieure étant soudée à la pièce coulée.
/pendant Que le protecteur 17 fonde totalement ou partiel- /pendant lement/l'opération de coulée ,il peut être disposé de façon à répartir la pression du métal fluide sur le corps princi- pal du sable 18 (empêchant ainsi ce dernier de s'émietter) jusqu'à ce qu'il se soit concrétionné et qu'il soit en état de résister à la pression sans l'aide du protecteur.
Dans la variante représentée sur la fig. 3 ,le conduit 12 est disposé à l'extérieur du moule 10 et une barre 21 est noyée dans le sable 18 à l'intérieur du pro- tecteur 17. La barre 21 constitue un dispositif de rupture ou d'enlèvement tel qu'en l'enlevant après la coulée, le sable 18 s'écrase et n'oppose pas de résistance à la con- traction du lingot lorsqu'il se solidifie . Le conduit 12 peut servir à alimenter plus d'un moule , on en a représenté deux sur la fig. 3 . L'acier liquide est amené à la base du moule par les canaux en briques 13 pourvus d'ouvertures d'alimentation 19 , ainsi qu'on le voit sur la fig. 3 ,
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disposés dans un espace annulaire entre le protecteur 17 et le moule 10 .
Si on le désire ,la barre 21 peut être pourvue de saillies latérales de façon à être sûr que le sable s'écrase lorsque l'on enlève la barre.
Pour avoir un lingot creux fermé à une extrémité, le protecteur peut avoir la forme représentée sur la fig.
4 qui est celle d'un récipient en tôle ou dé comprenant une partie cylindrique creuse 17 pourvue d'un fond 22 à une extrémité Ce protecteur supporte une paroi en sable 18 qui peut remplir le protecteur ou, comme cela est représen- té , peut être logé dans un espace annulaire compris entre la paroi 17 et une barre de rupture ou d'enlèvement 21 logée à l'intérieur du protecteur . Le noyau complet com- prenant le protecteur 17- 22 , supportant la paroi en sable 18 et contenant la barre 21 est porté ou suspendu dans un moule à lingots tel que le moule la de la fig. 3 , son extrémité fermée 22 étant à la distance voulue de la base du moule et son extrémité ouverte au-dessus du niveau de coulée ou du sommet du lingot.
Dans la variante représentée sur les figs. 5 et 6 qui est destinée à couler des lingots sous forme de plaques ou des lingots composés, le moule en fonte 10 est divisé en deux compartiments par un protecteur 17 qui a la forme d'une cloison en tôle. L'un des compartiments contient du sable sec 18 ou autre matière réfractaire , destiné à constituer une paroi de moule en combinaison avec le protec- teur 17 . Une barre de rupture ou d'enlèvement 21 est noyée dans le sable 18 et est pourvue d'une extrémité
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formant bouchon 23 qui ferme un orifice 24 ménagé à la base du compartiment qui contient le sable 18 .
On comprend que l'autre compartiment peut être utilisé pour couler un lingot en forme de plaque et , si l'on désire un lingot composé , le sable 18 est démoli au moment voulu après la coulée de la plaque et est retiré par l'orifice 24 . L'orifice 24 est alors fermé par un bouchon relativement court qui constitue la base du com- partiment du moule dont on a retiré le sable. La seconde partie du lingot composé peut alors être coulée dans ce compartiment et se trouve ainsi soudée à la première partie qui a été préalablement coulée dans l'autre compartiment.
L'invention peut également être appliquée à la formation de noyaux de coulée autres que ceux servant à faire des lingots , en particulier lorsqu'il est bon que le noyau n'oppose pas de résistance à la contraction de la pièce coulée.