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Procédé et dispositif de coulée de métaux en lingots.
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de coulée de métaux en lingots.
On a déjà préconisé de nombreux procédés de lingotage des métaux, mais d'une manière générale, ces procédés n'ont pas donné satisfaction,
Comme on le sait, le problème consiste en réalité à couler, dans un temps limité, de grandes masses de métaux produits par les appareils modernes d'élaboration en des lingots qui doi- vent être de faibles sections et qui doivent être composés d'un métal sain et homogène et être dépourvus de la retassure qui se forme au sommet des lingots pendant la solidification. Cette opé- ration de lingotage doit, d'autre part, s'effectuer dans des con- ditions économiques.
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La raison pour laquelle les lingots doivent avoir des sec- tions assez faibles est qu'il faut éviter de devoir les passer au blooming et qu'il faut tâcher de supprimer le plus grand nombre possible de passes de dégrossissage au laminoir.
Il semble inutile d'insister sur les inconvénients du système' de coulée en source :nécessité de couler un métal très chaud et très fluide, chereté des briques de source, maintd'oeuvre et soins considérables pour le placement de ces briques, inclusions réfractaires provenant de leur emploi, déchets importants de métal, etc..
Les lingots produits par les procédés en usage actuellement ne donnent pas non plus satisfaction. Ils ont en effet subi l'action néfaste de la ségrégation et le métal qui les compose manque d'homogénéité, ce qui produit un effet désastreux sur ses caractéristiques physiques et mécaniques. De plus, pendant la solidification de ces lingots, il se forme à leur sommet une retassure ou partie spongieuse due à la contraction du métal, de sorte que le profilé laminé à partir de cette zone doit être irrémédiablement chuté et refondu.
On a cherché à atténuer la retassure par l'utilisation des masselottes, mais outre leur prix prohibitif et tous leurs au- tres inconvénients, elles sont absolument inefficaces car elles n'atténuent que faiblement la retassure surtout lorsqu'elles sont employées dans le mode de coulée en source.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients et d'arriver à pouvoir couler rapidement des lingots de petites dimensions, de faire disparaître le phénomène de la sé- grégation et d'obtenir des lingots composés d'un métal parfai- tement homogène et débarrassé d'inclusions réfractaires, tout en supprimant radicalement les retassures. Elle a pour but également de réaliser le lingotage dans des conditions économiques parti- culièrement avantageuses permettant de diminuer le prix à la tonne' des lingots obtenus et de l'amener à une valeur se rapprochant du , prix du métal sortant du four.
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En vue de la réalisation de ce but, le procédé objet de l'invention est caractérisé essentiellement en ce que le métal en fusion s'écoule d'un réservoir, qui peut tenir lieu de poce de coulée, par des orifices prévus dans le fond de celui-ci, si- multanément dans plusieurs lingotières qui peuvent être tronconi- ques, de telle manière que, lorsque ces lingotières sont remplies et pendant tout le temps que dure la solidification des lingots ainsi coulés, aux longueurs voulues, la partie supérieure de ceux-ci est constamment abreuvée par le métal du réservoir et en ce que, aussitôt que la complète solidification de cette pre- mière série de lingots est obtenue,
les orifices d'écoulement du réservoir se déplacent par une rotation partielle de celui-ci et viennent s'arrêter dans une position telle que le métal s'é- coulera alors dans plusieurs autres lingotières, ce qui fait qu'une seconde série de lingots sera ainsi coulée et qu'après la solidification de cette seconde série, chaque lingotière de la première série qui entretemps aura été libérée de son lingot, pourra à nouveau être remplie de métal et que l'opération de lingotage pourra ainsi se poursuivre jusqu'â épuisement du métal à li ngoter.
Dans la réalisation pratique de l'invention, on utilise un dispositif comprenant un réservoir dont le fond est percé. d'o- rifices et des lingotières qui peuvent recevoir le métal s'écou- lant par les orifices du réservoir de telle manière que pendant que les lingotières d'une première série sont en train de se rem- plir de métal, une seconde série de lingotières n'est pas en com- munication avec le réservoir; par un mouvement de rotaticn partiel- le, on peut amener le réservoir dans une position telle que le métal se déverse alors dans la seconde série de lingotières et que la première série ne soit plus à son tour en communication avec le réservoir.
On prévoit en outre des moyens par lesquels on peut. faire descendre un certain nombre de bouchons avec le lingot qu'ils sup- portent chacun pendant que les autres bouchons restent bloqués
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respectivement à la base des autres lingotières où leur présence est encore nécessaire.
Afin de montrer comment le procédé peut être réalisé en pratique, on décrira ci-après une installation comportant quatre lingotières et convenant pour la réalisation de ce procédé. On peut toutefois prévoir un plus grand nombre de lingotières, par exemple six (figure 7) ou huit (figure 8).
Les dessins ci-joints montrent, à titre d'exemple, une installation convenant pour la mise en pratique du procédé, ob- jet de l'invention.
La figure 1 est une vue en coupe verticale montrant les lingotières, le dispositif de remplissage à la partie supérieure et le dispositif de bouchage à la partie inférieure.
La figure 2 est une vue en élévation montrant l'installa- tion dans son ensemble.
La figure 3 est une coupe par la ligne III-III dans la figure 4.
La figure 4 est une vue en plan.
Les figures 5 et 6 se rapportent à des variantes de réa- lisation.
Dans ce qui suivra, on supposera qu'il s'agit du lingo- tage de l'acier, mais il va de soi que le procédé peut s'appli- quer à la coulée d'autres métaux.
Sur les dessins ci-joints, 1 désigne une plaque inférieu- re sur laquelle sont fixées des lingotières 2 qui sont entourées chacune par une chemise 3 et qui sont fixées également sur la plaque 1. Des joints appropriés 4 interposés entre une cornière 5 et la plaque 1 rendent ces chemises parfaitement étanches. Chaque chemise est munie à sa partie supérieure d'une tuyauterie 6 et d'une autre tuyauterie 7 à sa partie inférieure. L'une sert à l'a- menée d'un fluide réfrigérent et l'autre à son évacuation après échauffement. Les tuyauteries 6 et 7 sont raccordées respectibvement à des conduites générales 8 et 9. Le débit et la pression de ce fluide sont judicieusement calculés.
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Les lingotières 2, qui sont en nombre pair, sont fixées sur la plaque 1, de telle manière que leur axe longitudinal passe par une circonférence tracée sur cette plaque et que les points où ces différents axes rencontrent la circonférence soient équi- distants (fig.4).
Sur l'extrémité supérieure des lingotières 2 et par con- séquent sur celle des chemises 3 repose une plaque 10 qui est soutenue par exemple par des colonnes en treillis 11. La plaque 10 est percée d'orifices qui se trouvent en correspondance avec les cavités des lingotières 2 et qui reçoivent chacun une brique 12 en une matière réfractaire de haute qualité et percée d'un trou central 13. Ces briques s'engagent par leur contour enté- rieur, exactement au sommet de la lingotière dans la cavité de celle-ci.
La plaque 10 comporte sur sa face supérieure une rainure circulaire 14 qui est à profil semi-sphérique et qui constitue un chemin de roulement pour des billes 15 en acier qui supportent une autre plaque circulaire 16 munie également d'un chemin de roulement pour les billes 15. Aucun jeu ne doit subsister entre les plaques 10 et 16 ; léger frottement est même à prévoir entre elles.
La plaque 16 est également percée d'orifices mais leur nombre est. égal à la moitié du nombre des lingotières, de telle sorte que chaque orifice de la plaque 16 ne vient en coïncidence qu'avec le sommet d'une lingotière sur deux.
Un réservoir 17 muni d'oreilles 17' d'accrochage à un appareil de levage est supporté par laplaque 16 et est destiné à recevoir le métal venant de la poche de coulée et constitue un volant ou une réserve permanente d'acier. Si la capacité de ce réservoir est suffisante, il peut servir lui-même de popch de coulée et recevoir le métal venant directement du four. n est re- vêtu intérieurement d'une garniture réfractaire 18 et son fond est percé d'orifices qui correspondent à ceux de la plaque 16. Des bri-
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ques réfractaires 19 garnissent les orifices du réservoir 17 et ceux de la plaque 16 qui se trouvent dans le prolongement des premiers. Ces briques 19 sont percées d'un trou central 20 desti- né à permettre l'écoulement du métal.
Sur sa périphérie, la plaque 16 est munie d'une cou- ronne dentée 21 qui engrène avec un pignon 22 fixé sur un arbre actionné par un moteur électrique 23, de telle sorte que ce moteur peut commander la rotation de la plaque 16.
Comme cela ressort des explications qui seront données ci-après, la plaque 16 doit se déplacer suivant des fractions de tours qui doivent être rigoureusement exactes. C'est pourquoi, il est avantageux de prévoir un dispositif de verrouillage (non représenté) destiné à caler automatiquement la plaque 16 et à couper le courant alimentant le moteur 23 dès que cette fraction de tour a été parcourue. pendant la rotation de la plaque 16, les bases des petites colonnes de métal se trouvant dans les briques 19 vien- nent en contact avec la plaque 10 dans les intervalles situés en- tre les orifices de cette plaque 10;
c'est pourquoi, on prévoit avantageusement dans la plaque 10 une rainure circulaire à profil trapézoïdal (la petite base du trapèze étant dirigée vers la haut) que l'on remplit d'un pisé réfractaire représenté en 24. Les peti- tes colonnes de métal peuvent ainsi cheminer sur ce pisé, pendant la rotation de la plaque 16.
La plaque 1 est d'autre part pourvue d'orifices 25 qui sont situés sous chaque lingotière et qui servent à permettre le démoulage des lingots.
Pendant la coulée des lingots et pendant le temps qui est nécessaire pour qu'ils atteignent une solidification suffi- sante pour permettre leur démoulage, ces orifices et par ccnsé- quent les ouvertures inférieures des lingotières qui doivent re- cevoir le métal au cours de cette phase sont obturés au moyen de bouchons 26.
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Ces bouchons 26 comportent un évidement qui forme chambre à réfrigérant et qui est habituellement divisé en deux compartiments p ar une cloison 27 qui ne permet la communication entre les deux compartiments que par un passage 28 situé à la partie supérieure de la chambre.
Le fluide arrive à l'intérieur du bouchon 26 par un conduit 29; il emplit le compartiment 31, passe dans le comparti- ment 32 par le passage 28 et sort échauffé par un conduit 30, après avoir refroidi le bouchon 26.
Les bouchons 26 ne servent pas seulement à obturer l'ouverture' inférieure des lingotières pendant la coulée, mais ils ont aussi pour fonction de soutenir les lingots pendant le démoulage, en évitant la chute de ceux-ci.
A cet effet, on prévoit des moyens par lesquels on peut faire descendre un certain nombre de bouchons 26 avec le lingot qu'ils supportent chacun, tandis que les autres bouchons restent bloqués dans les orifices 25.
Ce, dispositif peut consister de préférence en un plateau 33 qui peut se déplacer de haut en bas et de bas en haut sous la plaque 1 et qui est actionné parmi piston à commande hydraulique ou pneumatique.
Le mouvement du plateau 33 se- fait le long des conduits rigides 29-30 d'amenée et d'évacuation du fluide réfrigèrent aux- quels sont raccordés des tuyaux flexibles 34 en liaison avec des tuyauteries générales 35 et 36.
Ce mouvement est en outre guidé par des cornières 37 montées verticalement.
D'autre p art, les bouchons 26 peuvent être rendus soli- daires de la plaque 1 grâce à des clavettes 38 qui peuvent être chassées dans des étriers 39 fixés dans la plaque 1; les lingo- tières peuvent ainsi être maintenues fermées pendant tout temps nécessaire.
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Chaque bouchon peut en outre être solidarisé avec le pla- teau 33 grâce à une clavette pouvant être chassée dans l'ouvertu-
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re 40 d'un goujon 41 faisant corps avec le bouchon 26.
Dans ces conditions, lorsque le plateau 33 arrive dans sa position la plus haute (qu'il n'a pas encore atteint dans la position représentée à la figure 1), tous les bouchons 26 sont engagés dans cette position dans les orifices 25 et obturent d'une façon hermétique les ouvertures inférieures des lingotières.
A ce moment, des clavettes 38 sont chassées dans les étriers 39 pour les bouchons qui doivent recevoir du métal et ces lingo- tières peuvent rester fermées pendant tout le temps que cela est nécessaire.
On peut ensuite procéder au démoulage des lingotières qui peuvent l'être à ce moment et à cet effet, on enlève les clavet- tes 38 des bouchons obturant les lingotières correspondantes et l'on peut provoquer la descente du plateau après avoir introduit une clavette dans l'ouverture 40; grâce à cette clavette, le bou- chon est forcé de descendre avec le. plateau 33.
Lorsque le plateau 33 arrive à son point le plus bas, les lingots dont la chute a été empêchée, peuvent être évacués ; le plateau 33 peut alors remonter en emportant avec lui les bouchons qui pourront être remis en place à la base des lingotières pour lesquelles l'opération de démoulage vient d'avoir lieu. Les autres lingotières qui ont été remplies de métal pendant que s'effectuait le démoulage de la première série de lingotières pourront alors être démoulées de la même manière.
Si au lieu de posséder une forme tronconique, les lingotières sont par exemple cylindriques et que les lingots doivent être ex- traits par force, on aura recours au dispositif représenté à la figure 5.
Le bouchon 26 présente alors sur sa périphérie une encoche destinée à recevoir des saillies 42 formées par deux demi-couron- nes 43 qui s'appliquent contre les parois des orifices de la plaq# 1 et qui constituent en quelque sorte le prolongement des lingo- tières. Comme le montre le dessin, le lingot coulé comporte à sa
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base une tranche ayant un diamètre légèrement supérieur à son diamètre normal. Cette tranche se forme en 44 et la périphérie de celle-ci se trouve sous une saillie 45 située à la partie supérieure des demi-couronnes 43.
Les demi-couronnes 43 suivront les bouchons 26 et le plateau 33 dans leur mouvement de descente et on comprend aisément que, par suite de ce renflement, le.lingot est extrait par force de 1 a lingotière ; à l'arrêt du plateau à son point le plus bas, les demi-couronnes 43 sont écartées du lingot perpendiculaire- ment à l'axe de celui-ci; le lingot pourra alors être évacué, les demi-couronnes remises en place et le plateau pourra être remonté pour effectuer à nouveau de la même manière le démoulage des lingots coulés et figés pendant cette phase.
Comme variante, on peut avoir recours également au dispo- sitif représenté par la figure 6 qui évite aussi la chute du lin- got et qui, combiné avec le dispositif 'de la figure 6, permet également l'extraction forcée du lingot,
Dans ce dispositif (fig.6), à chaque lingotière corres- pond une crémaillère46 qui coulisse verticalement dans un guide 47 fixé sur la plaque 1. Cette crémaillère porte à sa partie infé- rieure et sous la plaque 1 un support 48 sur lequel repose le bouchon 26, Une roue dentée 49 engrenant avec la crémaillère 46 permet le déplacement de celle-ci et par conséquent celui du bou- chon. Lorsque le bouchon est en place à la partie inférieure de la lingotière, un dispositif de calage empâche sa chute intempes- tive.
Dans cette variante, les étriers, goujons et clavettes pour- raient être supprimés.
L'installation décrite ci- dessus fonctionne de la ma- nière suivante :
Avant l'amenée de la poche de coulée au-dessus du ré- servoir 17, la plaque 16 doit avoir été arrêtée de manière que l'orifice 20 de chaque brique 19 coïncide avec l'orifice 13 d'une brique 12. Ainsi que cela résulte de l'explication ci-dessus, une
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lingotière sur deux communiquera avec le réservoir 17 et chaque lingotière communiquant avec le réservoir alternera avec une lin- gotière qui ne communiquera pas.
On ouvre alors les vannes des tuyauteries 8 et 9 d'admis- sion et d'évacuation du fluide réfrigérent puis on coule l'acier de la poche de coulée dans le réservoir 17.
On comprend aisément qu'une lingotière sur deux se rem- plira de métal et qu'une lingotière restant vide se trouvera, au début de la coulée, entre deux lingotières en cours de remplissage On continue la coulée jusqu'à ce que, les lingotières en cours de .remplissage étant pleines, le niveau de l'acier monte dans le ré- servoir 17.
Après l'écoulement du temps nécessaire à une solidifi- cation suffisante des lingots qui viennent d'être ainsi coulés -temps que l'on peut déterminer aisément par l'expérience,- on met en marche le moteur 23 commandant la rotation de la plaque 16 et cette plaque 16, et par conséquent également le réservoir 17, qui est fixé sur elle peuvent recevoir un mouvement circulaire qui peut s'opérer aisément grâce aux billes 15. Ce déplacement sera par exemple d'un quart de tour si l'installation comporte quatre lingotières et d'un sixième de tour si elle en comporte six. A la figure 7, on a montré la disposition des lingotières dans le cas où l'installation comprend en tout six lingotières et à la figure 8 une disposition pour huit lingotières.
Après une rotation partielle, la plaque 16 et le réser- voir 17 s'arrêteront et les orifices 20 des briques 19 coînci- deront avec les orifices 13 des briques 12 correspondant aux lin- gotières encore vides à ce moment. Le remplissage de celles-ci commencera à ce moment et la couronne sera maintenue à l'arrêt pendant le temps nécessaire à la coulée et à la solidification de des nouveaux lingots et au remplissage de la retassure par la réserve permanente d'acier liquide et chaud se trouvant dans le réservoir 17 au-dessus de chacun de ces lingots.
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Pendant ce temps d'arrêt, les lingots qui ont été coulés en premier lieu seront démoulés à l'aide des moyens décrits ci- dessus et les bouchons 26 seront finalement remis en place. La plaque 16 recevra alors à nouveau une rotation d'une fraction de tour correspondant au nombre de lingotières et après cette rota- tion partielle on pourra recommencer à couler dans les lingotières qui viennent d'être débarrassées de leur lingot. L'opération se poursuivra de cette façon jusqu'à ce que la poche se vide.
Grâce au refroidissement prévu, on doit exclure la possi- bilité d'un collage du lingot aux parois de la lingotière; de plus, si on utilise des lingotières tronconiques, comme le procédé le permet, le propre poids du lingot suffira à provoquer ion dé- moulage ,quand le bouchon 26 se mettra à descendre.
Il a toutefois été expliqué ci-dessus que, dans le cas où par exemple les lingotières sont cylindriques, ce qui; pourrait rendre obligatoire l'extraction forcée des lingots, le dispositif prévu peut être utilisé pour réaliser cette extraction forcée,
Une machine à couler répondant aux données ci-dessus et comportant par exemple huit lingotières débitera le métal avec une vitesse telle qu'une poche ayantles dimensions des plus grandes poches connues actuellement pourra se vider en un temps normal et cela sans que l'installation dans son ensemble doive atteindre des dimensionsp rohibitives.
Le refroidissement forcé et rapide du métal procurera à l'acier ainsi coulé une parfaite homogénéité et les lingots ob- tenus seront exempts de retassures puisque, pendant. sa formation, le métal sera abreuvé constamment par une masse de :.métal liquide et chaud sans cesse renouvelée se trouvant au-dessus de la lingo- tière.
Etant donné que des briques de source ne sont pas utili- sées, les petits lingots produits par cette machine ne seront pas parsemés des innombrables inclusions qui proviennent des briques
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et que l'on retrouve dans tous les systèmes connus où de telles briquessont utilisées. Dans le dispositif décrit, les inclusions provenant de la poche n'arriveront même pas dans les lingots puis- qu'elles surnageront toujours dans le bain d'acier du réservoir.
L'installation n'est pas onéreuse, n'est pas enconbrante et peut être amortie après quelques coulées et donne lieu, par rapport aux dispositifs de coulée continue connus, à un avantage considérable au point de vue de la simplicité, étant donné que le tronçonnage mécanique d'un lingot continu est inutile, vu que les lihgots sont obtenus directement aux longueurs voulues.
La présente invention permettant l'emploi de lingotières coniques, on n'aura pas à redouter dans ce cas l'inconvénient pro- venant de la friction de la peau du lingot sur les parois de la lingotière pendant que cette peau est en train de se former et il est inutile de prévoir, comme dans certains procédés antérieurs, une synchronisation mathématique entre la solidification de, la croûte du lingot et l'effort de traction à opérer pour le démoulage, effort qui risque à chaque instant de rompre cette croûte encore trop peu résistante, même dans le cas où l'extraction forcée se- rait nécessaire, celle-ci pouvant n'être provoquée qu'après avoir acquis la certitude que le lingot est suffisamment solidifié.
Les lingotières peuvent éventuellement être frettées d'un fil d'acier enroulé sous tension convenable et destiné à les renforcer et à empêcher leur éclatement.
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Method and device for casting metals into ingots.
The present invention relates to a method and to a device for casting metals into ingots.
Numerous methods of ingotting metals have already been recommended, but in general, these methods have not been satisfactory,
As we know, the problem actually consists in casting, in a limited time, large masses of metals produced by modern processing equipment into ingots which must have small sections and which must be composed of a sound and homogeneous metal and be free of the shrinkage that forms at the top of the ingots during solidification. This ingoting operation must, on the other hand, be carried out under economical conditions.
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The reason why the ingots must have fairly small cross-sections is to avoid having to bloom them and to try to eliminate as many roughing passes as possible in the rolling mill.
It seems unnecessary to dwell on the drawbacks of the source casting system: the need to cast a very hot and very fluid metal, the cost of the source bricks, considerable maintenance and care for the placement of these bricks, refractory inclusions coming from of their use, important metal waste, etc.
The ingots produced by the processes currently in use are not satisfactory either. They have indeed undergone the harmful action of segregation and the metal which composes them lacks homogeneity, which has a disastrous effect on its physical and mechanical characteristics. In addition, during the solidification of these ingots, there is formed at their top a shrinkage or spongy part due to the contraction of the metal, so that the section rolled from this area must be irremediably dropped and remelted.
We tried to attenuate sinkage by the use of weights, but apart from their prohibitive price and all their other drawbacks, they are absolutely ineffective because they only weakly reduce sinkage, especially when they are used in the deformation mode. source casting.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to be able to quickly cast ingots of small dimensions, to eliminate the phenomenon of segregation and to obtain ingots composed of a perfect metal. completely homogeneous and free from refractory inclusions, while radically eliminating shrinkage. It also aims to achieve the ingoting under particularly advantageous economic conditions making it possible to reduce the price per tonne of the ingots obtained and to bring it to a value approaching the price of the metal leaving the furnace.
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With a view to achieving this aim, the method which is the subject of the invention is characterized essentially in that the molten metal flows from a reservoir, which can take the place of a pouring point, through orifices provided in the bottom. of the latter, simultaneously in several molds which may be truncated, so that, when these molds are filled and during the entire time that the solidification of the ingots thus cast lasts, at the desired lengths, the upper part of these is constantly watered by the metal of the reservoir and in that, as soon as the complete solidification of this first series of ingots is obtained,
the flow openings of the reservoir move by a partial rotation of the latter and come to a stop in a position such that the metal will then flow into several other ingot molds, so that a second series of ingots will thus be cast and that after the solidification of this second series, each ingot mold of the first series which has meanwhile been released from its ingot can again be filled with metal and that the ingoting operation can thus continue until exhaustion of the metal to be negotiated.
In the practical embodiment of the invention, a device is used comprising a reservoir the bottom of which is pierced. of orifices and molds which can receive the metal flowing through the orifices of the reservoir in such a way that while the molds of a first series are being filled with metal, a second series mold is not in communication with the reservoir; by a partial rotational movement, the reservoir can be brought into a position such that the metal then flows into the second series of molds and that the first series is no longer in turn in communication with the reservoir.
In addition, means are provided by which one can. lower a certain number of corks with the ingot that they each support while the other corks remain blocked
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respectively at the base of other ingot molds where their presence is still necessary.
In order to show how the process can be carried out in practice, an installation comprising four molds and suitable for carrying out this process will be described below. However, a larger number of ingot molds can be provided, for example six (FIG. 7) or eight (FIG. 8).
The accompanying drawings show, by way of example, an installation suitable for carrying out the process, object of the invention.
Figure 1 is a vertical sectional view showing the molds, the filling device at the top and the capping device at the bottom.
Figure 2 is an elevational view showing the installation as a whole.
Figure 3 is a section through the line III-III in Figure 4.
Figure 4 is a plan view.
Figures 5 and 6 relate to alternative embodiments.
In what follows, it will be assumed that this is the ingestion of steel, but it goes without saying that the process can be applied to the casting of other metals.
In the accompanying drawings, 1 designates a lower plate on which are fixed the molds 2 which are each surrounded by a sleeve 3 and which are also fixed on the plate 1. Appropriate joints 4 interposed between an angle bar 5 and the plate 1 make these shirts perfectly waterproof. Each jacket is provided at its upper part with a pipe 6 and another pipe 7 at its lower part. One is used for the delivery of a refrigerant fluid and the other for its evacuation after heating. The pipes 6 and 7 are connected respectively to general pipes 8 and 9. The flow rate and pressure of this fluid are carefully calculated.
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The molds 2, which are in an even number, are fixed on the plate 1, in such a way that their longitudinal axis passes through a circumference drawn on this plate and that the points where these different axes meet the circumference are equidistant (fig. 4).
On the upper end of the molds 2 and consequently on that of the liners 3 rests a plate 10 which is supported for example by lattice columns 11. The plate 10 is pierced with holes which are located in correspondence with the cavities. ingot molds 2 and which each receive a brick 12 made of a high quality refractory material and pierced with a central hole 13. These bricks engage via their inner contour, exactly at the top of the mold in the cavity thereof. this.
The plate 10 has on its upper face a circular groove 14 which has a semi-spherical profile and which constitutes a raceway for steel balls 15 which support another circular plate 16 also provided with a raceway for the balls. 15. No play must remain between the plates 10 and 16; slight friction is even to be expected between them.
The plate 16 is also pierced with orifices but their number is. equal to half the number of molds, so that each orifice of the plate 16 only coincides with the top of every second mold.
A tank 17 provided with ears 17 'for hooking to a lifting device is supported by the plate 16 and is intended to receive the metal coming from the ladle and constitutes a flywheel or a permanent reserve of steel. If the capacity of this tank is sufficient, it can itself serve as a pouring popch and receive the metal coming directly from the furnace. n is coated internally with a refractory lining 18 and its bottom is pierced with orifices which correspond to those of the plate 16.
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ques refractories 19 line the openings of the reservoir 17 and those of the plate 16 which are in the extension of the former. These bricks 19 are pierced with a central hole 20 intended to allow the flow of the metal.
On its periphery, the plate 16 is provided with a toothed crown 21 which meshes with a pinion 22 fixed on a shaft actuated by an electric motor 23, so that this motor can control the rotation of the plate 16.
As emerges from the explanations which will be given below, the plate 16 must move according to fractions of turns which must be strictly exact. This is why it is advantageous to provide a locking device (not shown) intended to automatically wedge the plate 16 and to cut off the current supplying the motor 23 as soon as this fraction of a turn has been completed. during the rotation of the plate 16, the bases of the small metal columns in the bricks 19 come into contact with the plate 10 in the intervals situated between the openings of this plate 10;
this is why a circular groove with a trapezoidal profile is advantageously provided in the plate 10 (the small base of the trapezoid being directed upwards) which is filled with a refractory rammed earth shown at 24. The small columns of metal can thus travel on this rammed earth, during the rotation of the plate 16.
The plate 1 is also provided with orifices 25 which are located under each mold and which serve to allow the ingots to be removed from the mold.
During the casting of the ingots and during the time which is necessary for them to reach a sufficient solidification to allow their demolding, these orifices and consequently the lower openings of the ingots which must receive the metal during this process. phase are closed by means of plugs 26.
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These plugs 26 include a recess which forms a refrigerant chamber and which is usually divided into two compartments by a partition 27 which only allows communication between the two compartments through a passage 28 located at the upper part of the chamber.
The fluid arrives inside the stopper 26 through a conduit 29; it fills the compartment 31, passes into the compartment 32 through the passage 28 and leaves heated through a duct 30, after having cooled the stopper 26.
The plugs 26 not only serve to close the lower opening of the molds during casting, but they also function to support the ingots during demoulding, preventing them from falling.
For this purpose, means are provided by which a certain number of plugs 26 can be lowered with the ingot which they each support, while the other plugs remain blocked in the orifices 25.
This device may preferably consist of a plate 33 which can move from top to bottom and from bottom to top under the plate 1 and which is actuated by a hydraulically or pneumatically controlled piston.
The movement of the plate 33 takes place along the rigid conduits 29-30 for supplying and discharging the refrigerant fluid to which are connected flexible pipes 34 in connection with general pipes 35 and 36.
This movement is further guided by angles 37 mounted vertically.
On the other hand, the plugs 26 can be made integral with the plate 1 by means of keys 38 which can be driven into stirrups 39 fixed in the plate 1; the molds can thus be kept closed for any time required.
26
Each stopper can also be secured to the plate 33 by means of a key which can be driven into the opening.
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re 40 of a stud 41 integral with the plug 26.
Under these conditions, when the plate 33 arrives in its highest position (which it has not yet reached in the position shown in FIG. 1), all the plugs 26 are engaged in this position in the orifices 25 and close hermetically the lower openings of the molds.
At this time, keys 38 are driven into the stirrups 39 for the plugs which are to receive metal and these molds can remain closed for as long as necessary.
It is then possible to unmold the molds which can be removed at this time and for this purpose, the keys 38 are removed from the stoppers closing the corresponding molds and the descent of the plate can be caused after having introduced a key into the mold. opening 40; thanks to this key, the plug is forced to descend with the. tray 33.
When the plate 33 arrives at its lowest point, the ingots whose fall has been prevented can be discharged; the plate 33 can then go up, taking with it the stoppers which can be replaced at the base of the molds for which the demolding operation has just taken place. The other ingot molds which have been filled with metal while the demolding of the first series of ingot molds was taking place can then be demolded in the same way.
If instead of having a frustoconical shape, the ingot molds are for example cylindrical and the ingots must be extracted by force, recourse will be had to the device shown in FIG. 5.
The stopper 26 then has on its periphery a notch intended to receive protrusions 42 formed by two half-rings 43 which apply against the walls of the orifices of the plate # 1 and which in a way constitute the extension of the lingo- thirds. As shown in the drawing, the cast ingot has at its
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base a slice having a diameter slightly greater than its normal diameter. This wafer is formed at 44 and the periphery of the latter is located under a projection 45 located at the upper part of the half-rings 43.
The half-rings 43 will follow the plugs 26 and the plate 33 in their downward movement and it is easily understood that, as a result of this bulge, le.lingot is extracted by force from 1 a mold; when the plate stops at its lowest point, the half-rings 43 are spaced apart from the ingot perpendicular to the latter's axis; the ingot can then be evacuated, the half-crowns put back in place and the plate can be reassembled to perform again in the same way the demolding of the ingots cast and frozen during this phase.
As a variant, recourse may also be had to the device represented by FIG. 6 which also prevents the fall of the ingot and which, combined with the device of FIG. 6, also allows the forced extraction of the ingot,
In this device (fig. 6), each ingot mold corresponds to a rack 46 which slides vertically in a guide 47 fixed on the plate 1. This rack carries at its lower part and under the plate 1 a support 48 on which rests the stopper 26, A toothed wheel 49 meshing with the rack 46 allows the movement of the latter and consequently that of the stopper. When the stopper is in place at the bottom of the mold, a wedging device prevents it from falling accidentally.
In this variant, the calipers, studs and wedges could be omitted.
The installation described above works as follows:
Before bringing the ladle over the tank 17, the plate 16 must have been stopped so that the orifice 20 of each brick 19 coincides with the orifice 13 of a brick 12. As well as this follows from the above explanation, a
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ingot mold out of two will communicate with the reservoir 17 and each ingot mold communicating with the reservoir will alternate with an ingot mold which will not communicate.
The valves of the refrigerant inlet and outlet pipes 8 and 9 are then opened, then the steel from the ladle is poured into the reservoir 17.
It is easy to understand that one out of two molds will fill with metal and that, at the start of casting, an empty mold will be found between two molds during filling. The casting is continued until, the molds being filled, the level of the steel rises in the tank 17.
After the time necessary for a sufficient solidification of the ingots which have just been cast in this way - a time which can easily be determined by experiment - has elapsed, the motor 23 controlling the rotation of the plate is started. 16 and this plate 16, and therefore also the reservoir 17, which is fixed to it, can receive a circular movement which can be carried out easily thanks to the balls 15. This movement will be for example a quarter of a turn if the installation has four molds and a sixth turn if it has six. In FIG. 7, the arrangement of the molds has been shown in the case where the installation comprises in all six molds and in FIG. 8 an arrangement for eight molds.
After a partial rotation, the plate 16 and the reservoir 17 will stop and the holes 20 of the bricks 19 will coincide with the holes 13 of the bricks 12 corresponding to the liners still empty at this time. The filling of these will begin at this moment and the crown will be kept stationary for the time necessary for the casting and solidification of new ingots and for filling the sinkhole with the permanent reserve of liquid and hot steel. located in the reservoir 17 above each of these ingots.
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During this stopping time, the ingots which were cast in the first place will be demolded using the means described above and the stoppers 26 will finally be put back in place. The plate 16 will then once again receive a rotation of a fraction of a turn corresponding to the number of molds and after this partial rotation, it is possible to start casting again in the molds which have just been freed of their ingot. The operation will continue in this way until the bag empties.
Thanks to the cooling provided, the possibility of sticking the ingot to the walls of the ingot mold must be excluded; moreover, if frustoconical ingot molds are used, as the process allows, the ingot's own weight will be sufficient to cause de-molding when the stopper 26 begins to descend.
It was however explained above that, in the case where for example the molds are cylindrical, which; could make the forced extraction of the ingots compulsory, the device provided can be used to carry out this forced extraction,
A casting machine meeting the above data and comprising for example eight molds will cut the metal with a speed such that a pocket having the dimensions of the largest pockets currently known can be emptied in a normal time and this without the installation in its whole must reach priohibitive dimensions.
The forced and rapid cooling of the metal will give the steel thus cast perfect homogeneity and the ingots obtained will be free of sinkings since, during. its formation, the metal will be constantly watered by a constantly renewed mass of liquid and hot metal located above the mold.
Since source bricks are not used, the small ingots produced by this machine will not be strewn with the countless inclusions that come from the bricks.
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and that we find in all the known systems where such bricks are used. In the device described, the inclusions coming from the pocket will not even reach the ingots since they will always float in the steel bath of the reservoir.
The installation is not expensive, is not cumbersome and can be amortized after a few castings and gives rise, compared to known continuous casting devices, to a considerable advantage from the point of view of simplicity, since the Mechanical cutting of a continuous ingot is unnecessary, as the bonds are obtained directly to the desired lengths.
Since the present invention allows the use of conical molds, there is no need to fear in this case the drawback arising from the friction of the skin of the ingot on the walls of the mold while this skin is in the process of forming. form and it is useless to provide, as in certain previous processes, a mathematical synchronization between the solidification of the crust of the ingot and the tensile force to be operated for demolding, an effort which risks at any time breaking this crust which is still too much not very resistant, even if the forced extraction would be necessary, this one being able to be brought about only after having acquired the certainty that the ingot is sufficiently solidified.
The ingot molds can optionally be wrapped with a steel wire wound under suitable tension and intended to reinforce them and to prevent their bursting.