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BREVET D'INVENTION Perfectionnements aux procédés et dispositifs pour la coulée de lingots.
Cette invention concerne la coulée de lingots dans des lingotières et les dispositifs servant à réaliser cette coulée. Elle concerne plus particulièrement la coulée de
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lingots d'acier maio peut Utro appl1uào à lu ooulée de lia- gots d'autres matières.
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Dna les procédés de coulée employés Jusqu'à ce jour pour la production de lingots dans dea lingotières, on
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on laisse le lingot se solidifier complètement dans la lingotière après que le métal fondu a été coulé dans cette lingotière.
L'effet combiné de la température très élevée à laquelle la lingotière se trouve ainsi portée et du refroi- dissement subséquent provoque le développement de fissures à la surface interne de la lingotière et rend ainsi celle-ci inutilisable après une courte période de service. Un autre inconvénient des procédés antérieurs est que la solidifica- tion du lingot a lieu très lentement en raison de la forma- tion d'un espace ou couche d'air entre la surface dudit lingot et les parois de la lingotière comme résultat du re- trait que subit le lingot au cours de sa solidification. Cet espace d'air tend à empêcher le transfert de chaleur du lin- got auz parois de la lingotière, étant donné ou*il se comporte à la façon d'un isolant de la chaleur.
On a proposé, dans ces procédés dans lesquels le lingot se solidifie complètement dans la lingotière, d'introduire une quantité supplémentaire de métal à lingot fondu dans une rallonge supérieure ou "hausse à masselotte chaude", en vue de munir ce lingot d'une masselotte lorsqu'il s'est partiellement solidifia.
Un des buts de cette invention est de surmonter un ou plusieurs des inconvénients ci-dessus éprouvés dans la cou- lée des lingots en protégeant la lingotière contre un échauf- fement exagéré et en assurant en même temps une solidification relativement rapide du lingot.
Dans un pr@cédé de coulée de lingots suivant l'inven- tion, on retire entièrement ou partiellement le lingot de sa lingotière alors qu'il n'est encore que partiellement solidi- fié et on le laisse ensuite se solidifier complètement au contact de l'atmosphère. De préférence, dans un procédé de ce
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ce genre, on enlève entièrement ou partiellement le lingot de sa lingotière aussitôt qu'il s'est solidifia à un degré tel qu'il s'est formé une enveloppe externe solide qui est capable de supporter l'intérieur fluide du lingot.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on coule le métal fondu dans une lingotière dont les parois vont en s'inclinant vers le bas et vers l'intérieur et l'on soulève ensuite le lingot sur une partie de la hauteur de la lingotière et le supporte dans cette position partiellement élevée, par exemple par des coins intercalée entre le lingot et la lingotière. Lorsque la lingotière allant en se rétré- cissant vers le bas possède une section polygonale, on:peut faire tourner légèrement le lingot autour de son axe vertical après qu'il a été souleva ou pendant qu'on le soulève de façon, qu'il reste supporte par la lingotière dans la position par. tiellement élevée.
On se :rend immédiatement compte que, dans le procédé suivant l'invention, la lingotière ne sera pas chauffée dans une mesure aussi élevée qu'elle l'aurait été si on avait lais.., sé le lingot refroidir dans la lingotière jusque ce qu'il s'y soit complment solidifié pour cette raisata que le lingot res- te moins longtemps dans la lingotière. La lingotière est ainsi mise à même de résister à un très grand nombre d'opérations de coulée de ce genre avrznt qu'il se forme des fissures à sa surface interne, et des essais ont montré que la durée d'une lingotière se trouve triplée par ce procédé.
On se rend compte aussi que le lingot se refroidit très rapidement étant donné qu'on l'enlève entièrement ou partiellement de sa lingotière et l'expose directement à l'effet réfrigerant de l'air peu de temps après le commencement de la solidification.
En raison du refroidissement rapide auquel est soumis le
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le lingot dans la lingotière suivant l'invention, le risque que la retassure qui se forme au cours de la solidification atteigne le corps principal du lingot se trouve diminua. On peut par conséquent faire la hausse un peu plus petite que cela avait été possible jusque ce jour, ce qui présente une importance considérable du point de vue économique.
Dans un mode de réalisation du procédé suivant l'invention, on effec- tue une nouvelle diminution des dimensions de la hausse en raison du fait qu'on coule une nouvelle quantité de métal à lingot fondu dans cette hausse après que le lingot a été par- tiellement soulevé hors de la lingotière, l'excès de métal fondu coulé dans la hausse étant conduit de celle-ci, par une buse de trop-plein, à une autre lingotière qui est aini- partiellement ou entièrement remplie.
il est préférable d'effectuer le second remplissage lorsque la majeure partie (65% environ) du lingot s'est solidifia et comme une quanti- té relativement grande de métal à lingot fondu est mise à même de passer à travers la hausse, une grande partie du mé- tal solidifié que contient la hausse fond de telle sorte que, une fois l'opération terminée, il,ne reste qu'une partie relativement petite du lingot lui-même à l'état liquide, alors que la hausse ne contient que du métal à l'état liquide et qu'il ne s'est tout au plus formé qu'une pellicule insi- gnifiante au contact des parois. il est ainsi possible de mu- nir la lingotière d'une très petite hausse, tout en assurant le maintien de la matière qu'elle contient à l'état liquide lorsque le corps principal du lingot s'est solidifié.
Un mode de réalisation préféré d'un appareil permet- tant de réaliser le procédé de coulée de lingots suivant l'in- vention est représenté dans les dessina annexés dans lesquels:
Fig. 1 est une vue de côté avec coupe particale partielle
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partielle d'une installation de coulée âans laquelle les lingotières sont disposées en rangées,
Fig. 2 est une vue en bout de l'installation de Fig. 1,
Fig. 3 est une coupe suivant III-III de Fig. 1, Fig. 4 est une coupe suivant IV-IV de Fig. 1.
On a représenté en Fige. 1 et 2 la partie inférieure d'une poche de coulée 1 munie d'une goulotte 2 située juste au-dessus de la hausse 6 de la première lingotière 5 d'une rangée de lingotières. Le fond de chaque lingotière présente une ouverture 7 qui, pendant la coulée, est obturée par un bouchon détachable 8 fait d'une matière convenable. Selon le mode de réalisation représenta, les lingotières ont une forme carrée en section transversale et vont en se rétrécissant légè- rement ainsi qu'il est usuel de leur extrémité supérieure à leur extrémité inférieure. Chaque hausse est munie d'une buse de trop-plein 9, celle de la hausse 6 s'étendant au-dessus d'une cuvette dtalimentation 10 qui est suspendue à la poche 1 et située au-dessus de la hausse de la lingotière adjacente.
Les hausses sont faites ou garnies d'une matière calorifuge et réfractaire et leur partie inférieure est munie d'un an- neau ou garniture métallique 11 dont le rôle est d'emprunter de la chaleur à la partie correspondante de la tête ou extré- mité à masselotte du lingot avec la même rapidité que celle à laquelle la lingotière refroidit le lingot. Des creusures 12 sont prévues dans la garniture métallique 11 et correspondant à des goujons 13 prévus sur la partie supérieure de la lingo- tiëre, en vue de maintenir la hausse 6 dans une position dé- erée par rapport à la lingotière.
Dans l'installation représentée, les lingotières sont disposées en deux rangées, mais il va de soi que le nombre de
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de rangées n'est pas nécessairement limité à deux et peut varier selon les conditions de la fabrication. Les rangées de lingotières sont disposées dans une fosse de coulée commune 14 sur le plancher de laquelle les lingotières sont fixées à l'aide de goujons 15 et de coins chassés dans des fentes desdits goujons. Le plancher de la fosse présente des trous 16 disposés juste au-dessous des ouvertures 7 que présentent les fonds des lingotières. Au-dessous du plancher de la fosse se trouve un tunnel 17 qui s'étend le long des rangées de lingotières et dans lequel est disposé un chariot 18 roulant sur des rails 19.
Le mouvement du chariot est commandé par un volant 20 qui est relié à des câbles 23 pas- sant pur des poulies 21,22 et fixés au chariot 18. Le chariot 18 porte des moteurs électriques 24 dont le nombre correspond au nombre de rangées de lingtières prévues. Deux moteurs placés assez près l'un de l'autre sont représentés dans les dessina. Chaque moteur 24 est relié à une boîte à engrenages 25 à l'aide de laquelle une barre à mouvement vertical 26 peut être élevée ou abaissée en même temps que recevoir une rotation d'un certain angle désiré.
Le chariot 24 est entraîné graduellement ou pas à pas et les différentes positions de travail dudit chariot et du mécanisme associé sont déterminées par des entailles ou épaulements d'arrêt 27 prévus sur les parois latérales du tunnel 17 et coopérant avec des butées correspondantes du chariot. Par ce moyen, le chariot s'arrête aux positions dans lesquelles les barres 26 sont placées exactement au-dessous des trous 16 du plancher de la fosse de coulée.
On remarquera que l'ensemble de la poche 1 et de la cuvette d'alimentation 10 suspendue à cette poche est aussi agencé
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agence pour recevoir un mouvement d'entraînement graduel, de sorte que, après que la première lingotière a été rem- plie , cet ensemble peut être entraîné d'un degré vers la droite (en regardant Fig. 1) en vue du remplissage de la lingotière suivante.
On décrira maintenant un mode de réalisation préféré du procédé de coulée de lingots suivant l'invention à l'aide de l'installation qui vient d'être décrite. On supposera dans ce qui suit qu'il ne s'agit de remplir qu'une seule rangée de lingotières, bien que deux rangées aient été re- présentées dans les dessins, étant donné que le nombre de rangées employées ne dépend que du temps nécessaire, en vue d'un travail satisfaisant, entre le remplissage d'une des lingotières d'une rangée et le remplissage de la lingotière suivante de la même rangée.
Au lieu d'employer plusieurs rangées de lingotières pour assurer un intervalle de temps suffisant entre le remplis- sage de la lingotière et l'introduction de la quantité sup- plêmentaire de métal fondu, on peut diviser les lingotières en plusieurs groupes et faire en sorte que le remplissage et les intductions du métal supplémentaire s'effectuent al- ternativement entre ces groupes.
On coule le métal à lingot, par exemple l'acier fondu, à l'aide de la poche 1 dans la première lingotière 5 dont la hausse 6 est placéedirectement sur la lingotière dans la po- sition représentée sur les ligotières autres que 5. A ce sta- de, la hausse 6.est par conséquent décaler angulairement d'un huitième de tour par rapport à la position représentée à gau- che de Fig. 1, les lingotières ayant une forme carrée en sec- tion transversale.
On arrête la coulée de l'acier fondu aus- sitôt
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aussitôt que la lingotière et une partie de la hausse 6 ont été remplies. On fait alors une pause (pendant laquelle on remplit par exemple les premières lingotières d'autres ran- gées) jusqu'à ce que l'acier que contient la lingotière se soit solidifié à la surface du lingot de façon à constituer une enveloppe suffisamment épaisse pour résister à la pression qu'exerce l'intérieur à l'état liquide du lingot sans être supportée par les parois de la lingotière. Quand la solidifi- cation a atteint ce point, on met en marche le moteur électri- que 24 pour provoquer l'élévation et la rotation de la barre 26 qui fait saillie à travers le trou 16 et le trou 7 prévu au fond de la lingotière.
La barre 26 soulève le tampon 8 en même temps qu'elle le fait tourner. De cette façon, le lin- got que contient la lingotière se trouve soulevé conjointe- ment avec la hausse 6, en même temps que cet ensemble tourne d'un huitième de tour autour de son axe vertical. Après cette rotation, les bords du lingot seront situés en regard des faces latérales de la lingotière (voir Fig. 3), position dans laquelle le lingot peut rester suspendu sans l'aide de dispositifs de support spéciaux, en raison de la. forme allant en se rétrécis- sant vers le bas de la lingotière. La barre 26 reçoit alors un mouvement d'abaissement.
Au moment où le lingot atteint sa position élevée, seules ses parties externes sont à l'état solide, l'intérieur dudit lingot et la plus grande partie de l'acier que contient la hausse étant encore liquides. Dans la partie adjacente à l'anneau métallique 11 l'épaisseur de la couche d'acier qui s'est solidifiée dans la hausse est presque aussi grande que celle du reste du lingot en raison de l'extraction de chaleur de ce lingot par l'intermédiaire de l'anneau de métal 11.
Ce dernier constitue ainsi un joint étanche à l'acier liquide de
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de la hausse du lingot, ce qui empêche cet acier de se dé- verser au bord inférieur de la hausse lorsque l'enveloppe solide susceptible de s'être formée dans la partie de la hausse qui est faite d'un isolant de la chaleur fond de nou- veau au cours du remplissage subséquent qu'on décrira plus loin.
En raison de la solidification du lingot, le volume au métal a subi un certain retrait qui provoque l'abaissement au niveau de l'acier à l'état liquide que contient la hausse.
Pour rendre possible l'emploi d'une hausse plus petite, on remplit de nouveau la hausse d'acier liquide de la poche 1 en continuant ce remplissage après que 1'acier a commencé à se déverser par le tuyau de trop-plein 9 dans la cuvette d'ali- mentation la, d'où il passe dans la lingotière suivante, qui est ainsi entièrement ou partiellement remplie. Grâce à ce nou- veau remplissage, qui rétablit le contenu de la hausse, c'est- à-dire la masselotte du lingot soulevé, tout ou partie de l'a- cier déjà solidifia que contient la hausse se trouve soumis à une nouvelle fusion. il ne faut pas continuer le remplissage au delà du point où l'on risquerait de percer les parois plei- nes de la partie du lingot qui se trouve au-dessous de la mas- selotte.
Ceci pourrait se produire dans des cas exceptionnels si le remplissage était réalisé trop tôt après le premier remplissage et le soulèvement subséquent.
Lorsque le premier lingot a été soulevé et que sa hausse a de nouveau été remplie, la lingotière ad@acente étant en même temps remplie au moins partiellement, le chariot et les organes nécessaires pour la coulée de l'acier sont entraî- nés d'un degré jusqu'à la lingotière suivante où se répète le mode opératoire à partir du remplissage initial (si Nécessaire).
Un
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Un autre avantage de ce mode opératoire est que la du- rée du tampon détachable situé au fond de la lingotêre est plus grande que celle des tampons appliqués jusqu'à ce jour pour cette raison que l'acier entrant en contact avec le tam- pon que contient la lingotière à remplir a déjà traversé le canal de trop-plein, de la hausse de la lingotière précédente et possède par suite une température assez basse pour qu'il ne soit pas sujet à se souder à ce tampon et que celui-ci puisse par conséquent être détaché du lingot solidifié par un léger choc et pratiquement sans détérioration. Des essais effectués ont aussi montré que 90% environ du poids d'un lin- got obtenu de cette façon sont exempta de retassure, alors que la valeur correspondante résultant des procédés appliquée jusqu'à ce jour est environ 78%.
Un autre avantage de ce procédé est que l'acier est coulé dans la lingotière par l'intermédiaire de la hausse d'une lingotière précédente, de sorte que sa température s'est légèrement abaissée avant qu'il atteigne la lingotière.
Ceci diminue les séparations qui se produisent dans le lin- got et améliore la qualité de l'acier.
Une autre façon susceptible d'être appliquée à titre de variante pour former la masselotte consiste à remplir d'abord la lingotière et la hausse jusqu'à un niveau un peu plus éle- vé que celui de la garniture de métal de la hausse. On sou- lève le lingot de la façon déjà décrite lorsqu'une enveloppe formant support s'est formée et que l'intérieur du linget est encore à l'état liquide. Lorsque la majeure partie du lingot s'est solidifiée, on coule de l'acier fondu dans la hausse supportée par le lingot. On ne continue ce remplissa- ge supplémentaire que jusqu'à ce que la hausse ait été remplie sans permettre par conséquent aucun déversement d'acier fondu hors de cette hausse.
Il n'est donc pas nécessaire de munir la
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la hausse d'une buse ou conduit de trop-plein lorsque cette variante du procédé de formation de la masselotte doit être appliquée. Cette variante permet aussi de donner à la hausse des dimensions relativement faibles.
Il n'est pas nécessaire que les lingotières possèdent une section transversale carrée pour la mise en pratique de l'invention. Les lingotières pourraient aussi posséder des sections transversales, polygonales ou rondes. Dans, ce dernier cas, le lingot serait soulevé hors de la lingotière sans recevoir de mouvement angulaire et pourrait être maintenu dans une posi- tion élevée à l'aide de cales ou d'éléments analogues insérés entre ce lingot et la lingotière.
REVENDICATIONS
1. Procédé de coulée de lingots dans lequel un lingot est entièrement ou partiellement retiré de la lingotière alors qu'il n'est encore que partiellement solidifié et est alors mis à même de terminer sa solidification au contact de l'atmosphère,
2. Procéda de coulée de lingots comme énoncé en 1, dans lequel un lingot est entièrement ou partiellement retiré de la lingotière immédiatement après qu'il s'est solidifie à un degré tel qu'il s'est formé une enveloppe externe solide capa- ble de supporter l'intérieur liquide du lingot.
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