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Procédé et dispositif pour la fabrication de pièces pleines ou @ creuses par coulée continue.
Dans la fabrication de barres métalliques de longueur illimitée par coulée continue, on verse le métal en fusion dans un moule refroidi de forme allongée, la barre solidifiée étant généralement retirée de ce moule par le bas. L'évacuation de la chaleur du métal en fusion se produit par l'intermédiaire de la paroi du moule venant en contact avec le métal. Cette chaleur est ensuite évacuée par l'eau de refroidissement qui circule dans les parois du moule. La barre coulée ne vient pas directement en contact avec l'eau de refroidissement; cette barre, après sortie du moule, est coupée en tronçons de longueur déterminée. Ce pro- cédé est long et entraîne en outre, dans le cas d'alliages sen- sibles à la ségrégation, de nombreux inconvénients.
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On a proposé en conséquence d'augmenter la rapidité de la coulée en ne formant à l'intérieur d'un moule relativement long qu'une croûte solidifiée dont la forme détermine celle du produit de coulée fini, et de prévoir, à une certaine distance de l'extrémité inférieure du moule, une chambre de refroidisse- ment dans laquelle se produit la solidification définitive jus- qu'à l'intérieur de la barre de longueur illimitée coulée d'une manière continue. Toutefois, on a trouvé, en pratique, que des alliages sensibles à la ségrégation présentent, avec une telle manière de procéder, de fortes différences de composition en divers points de la section.
Enfin, on a déjà proposé également de laisser se soli- difier, uniquement par sa croûte extérieure, une pièce coulée continuellement à l'intérieur d'un moule relativement court, tandis que l'intérieur de cette pièce reste encore liquide. La solidification totale et le refroidissement de l'ensemble de la pièce se produisent ensuite à l'extérieur du moule, la pièce étant plongée, dans ce but, dans un bain se raccordant directe- ment au moule. Avec ce procédé, on ne peut fabriquer toutefois que des produits de longueur déterminée, l'opération devant être interrompue entre la fabrication de deux pièces successives.
La présente invention vise un procédé de coulée conti- nue d'une barre métallique de longueur illimitée, de même qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Suivant l'invention, la barre de longueur illimitée se solidifie à l'intérieur du moule refroidi seulement par sa croûte extérieure qui ne peut plus être rompue par l'intérieur, encore en fusion, de la barre. La barre quitte le moule dans cet état et pénètre dans une capacité de refroidissement directement re- liée au moule. La barre se trouve refroidie dans cette capacité avec une intensité telle que l'intérieur de la barre encore li- quide se solidifie rapidement. La barre à l'état complètement
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solidifié sort de la capacité de refroidissement précitée et est ensuite tronçonnée dans les longueurs désirées.
Toutefois, on a trouvé que la surface supérieure de la barre obtenue est plus ou moins rugueuse suivant la composition de l'alliage, les conditions de la coulée, ou d'autres influen- ces. Ceci a pour conséquence que l'étanchéité, à la sortie de la barre, de la capacité de refroidissement, obtenue par des moyens connus tels que des garnitures en caoutchouc ou en fibre, est détruite au bout d'un temps très court, puisque ces dispo- sitifs d'étanchéité sont rapidement usés par la surface extérieu- re rugueuse de la barre métallique.
Par ailleurs, il est néces- saire d'obtenir une étanchéité de la capacité de refroidissement en cet endroit, ne serait-ce qu'en raison du fait que, sans cela, lors du tronçonnage de la barre, par exemple par une scie oscillante connue, l'eau s'écoulant en grande quantité du dis- positif de refroidissement serait projetée partout autour du moule, ce qui doit être évité pour des raisons faciles à conce- voir. Jusqu'à présent, on n'a pas pu encore éviter cet inconvé- nient, de telle sorte qu'on n'a pas pu amener une barre de lon- gueur illimitée coulée d'une manière continue et sortant d'un moule relativement long avec sa croûte extérieure seule solidi- fiée, à une solidification rapide et complète par un refroidis- sement par l'eau.
Une autre caractéristique de l'invention permet d'évi- ter cet inconvénient à l'aide d'un dispositif d'étanchéité spé- cial dont un mode de construction est représenté, à titre d'exem- ple, sur le dessin annexé.
Sur ce dessin, on voit en 1 l'amenée du métal en fusion, en 2 le moule refroidi et en 3 la barre métallique solidifiée. Le liquide de refroidissement, de préférence l'eau, s'écoule dans le moule 2 par le tuyau 4 et pénètre en 5 dans la capacité de re- froidissement 6. La barre métallique 3, avec une croûte extérieure
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solidifiée et le noyau liquide sortant du moule 2, se trouve refroidie si énergiquement qu'elle se solidifie complètement avec une grande rapidité. L'eau de refroidissement s'écoule de la capacité de refroidissement 6 par des fentes de trop-plein dans la gouttière 7, d'où elle est évacuée par le tuyau 8.
La fermeture suivant l'invention de la partie inférieure de la capacité de refroidissement 6 est constituée, dans l'exemple représenté, par deux chambres annulaires 9 et 10 qui sont formées, d'une part, par la barre métallique solidifiée 3 et l'enveloppe de la capacité de refroidissement 6 et, d'autre part, par les fonds 11, 12 et 13. Il est avantageux de donner aux fonds 12 et 13 une forme tronconique.
Le dispositif d'étanchéité suivant l'invention est remarquable en ce qu'on introduit d'abord dans la chambre annu- laire 10, par le tuyau 14, de l'air pulsé. Une partie de cet air passe dans la fente annulaire 15 et détache de la barre métalli- que l'eau de refroidissement qui pénètre dans l'espace 9 par le passage annulaire 17, de telle sorte que cette eau s'écoule par le fond incliné 12 pour être évacuée par le tuyau 18. La surpres- sion obtenue par l'air pulsé dans la chambre annulaire 9 empêche air- si l'écoulement de grandes quantités d'eau de refroidissement par le passage annulaire 17.
D'autre part, la partie de l'air pulsé s'échappant par la fente annulaire 16 empêche l'eau de refroi- dissement qui aurait pu passer par la fente annulaire 15 de s'écouler plus loin par la fente 16, le reste de l'eau étant pul- vérisé de telle sorte qu'elle ne présente plus de danger pour les machines, non représentées, destinées à travailler la barre, et placées au-dessous de l'installation de coulée.
L'eau de refroidissement qui s'accumule dans la chambre annulaire 10 est évacuée par le tuyau 19. La vanne ou le papil- lon 22 prévue dans ce tuyau sera réglée de préférence de telle manière qu'elle puisse évacuer l'eau d'une façon continue. On pourrait d'ailleurs remplacer le tuyau 19 muni de sa vanne 22 par un récipient muni d'un tiroir de construction connue. L'air /pulsé est évacué de la chambre 9 en passant par le tuyau 18, un
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tiroir 23 et un tuyau 21. A l'aide du tiroir 23, la surpression dans la chambre annulaire peut être réglée de telle manière que l'air ne s'échappe pas vers le haut par la fente annulaire 17 . et que, par ailleurs, il ne passe vers le bas qu'un minimum d'eau de refroidissement. L'eau de refroidissement qui s'écoule par les tuyaux 18 et 19 passe par le robinet 24 et est évacuée par le tuyau 20.
La position du robinet 24 est déterminée d'une manière telle qu'il puisse bien évacuer l'eau de refroidisse- ment,mais aucunement de l'air. Le robinet 24 peut également être remplacé par un récipient muni d'un tiroir de construc- tion connue.
Le procédé suivant l'invention est approprié non seu- lement à la fabrication de barres pleines mais également à la fabrication de barres creuses, et il s'est montré particulière- ment adapté à la fabrication de pièces coulées en alliage sensi- ble à la ségrégation. De telles pièces ne pouvaient être obtenues jusqu'à présent qu'en tronçons de longueur limitée. Par le pro- cédé suivant l'invention, il est devenu possible, en utilisant le dispositif d'étanchéité qui vient d'être décrit, de fabriquer des barres métalliques pleines ou creuses en de tels alliages, par coulée continue de barres de longueur illimitée, ces barres n'étant tronçonnées qu'après la solidification.
Le procédé suivant l'invention est applicable égale- ment à la fabrication de barres métalliques pleines ou creuses en alliage non sensible à la ségrégation, par coulée continue d'une barre de longueur illimitée, et au tronçonnage de la barre coulée solidifiée. Le procédé suivant l'invention présente, par rapport à la coulée continue de barres de longueur illimitée dans des moules longs, l'avantage d'un plus grand rendement avec des prix de moules plus faibles.
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Method and device for the manufacture of solid or hollow parts by continuous casting.
In the manufacture of metal bars of unlimited length by continuous casting, the molten metal is poured into a cooled elongated mold, the solidified bar being generally withdrawn from this mold from below. Heat removal from the molten metal occurs through the mold wall coming into contact with the metal. This heat is then removed by the cooling water which circulates in the walls of the mold. The cast bar does not come into direct contact with the cooling water; this bar, after leaving the mold, is cut into sections of determined length. This process is lengthy and, moreover, in the case of alloys sensitive to segregation, entails numerous drawbacks.
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It has therefore been proposed to increase the speed of the casting by forming within a relatively long mold only a solidified crust the shape of which determines that of the finished casting product, and to provide, at a certain distance from the lower end of the mold, a cooling chamber in which the final solidification takes place until inside the bar of unlimited length cast in a continuous manner. However, it has been found in practice that alloys sensitive to segregation exhibit, with such a procedure, strong differences in composition at various points of the section.
Finally, it has also already been proposed to let solidify, only by its outer crust, a part continuously cast inside a relatively short mold, while the inside of this part still remains liquid. The complete solidification and cooling of the whole part then takes place outside the mold, the part being immersed, for this purpose, in a bath which connects directly to the mold. With this process, however, it is only possible to manufacture products of a determined length, the operation having to be interrupted between the manufacture of two successive parts.
The present invention relates to a process for the continuous casting of a metal bar of unlimited length, as well as to a device for carrying out this process.
According to the invention, the bar of unlimited length solidifies inside the cooled mold only by its outer crust which can no longer be broken by the interior, still molten, of the bar. The bar leaves the mold in this state and enters a cooling capacity directly connected to the mold. The bar is cooled in this capacity with such intensity that the interior of the bar, which is still liquid, solidifies rapidly. The bar is completely
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solidified leaves the aforementioned cooling capacity and is then cut into the desired lengths.
However, it has been found that the upper surface of the resulting bar is more or less rough depending on the composition of the alloy, the conditions of casting, or other influences. This has the consequence that the tightness, at the outlet of the bar, of the cooling capacity, obtained by known means such as rubber or fiber gaskets, is destroyed after a very short time, since these Seals are quickly worn away by the rough exterior surface of the metal bar.
Furthermore, it is necessary to obtain a tightness of the cooling capacity at this point, if only because of the fact that, otherwise, when cutting the bar, for example by an oscillating saw Known, water flowing in large quantities from the cooling device would be sprayed all over the mold, which should be avoided for reasons easily conceivable. Until now, this drawback has not yet been avoided, so that it has not been possible to bring a bar of unlimited length cast continuously and emerging from a relatively mold. long with its outer crust alone solidified, to rapid and complete solidification by water cooling.
Another characteristic of the invention makes it possible to avoid this drawback with the aid of a special sealing device, one embodiment of which is shown, by way of example, in the accompanying drawing.
In this drawing, we see in 1 the supply of molten metal, in 2 the cooled mold and in 3 the solidified metal bar. The cooling liquid, preferably water, flows into the mold 2 through the pipe 4 and enters at 5 the cooling capacity 6. The metal bar 3, with an outer crust
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solidified and the liquid core leaving the mold 2, is cooled so vigorously that it solidifies completely with great rapidity. The cooling water flows from the cooling capacity 6 through overflow slots in the gutter 7, from where it is discharged through the pipe 8.
The closure according to the invention of the lower part of the cooling capacity 6 is constituted, in the example shown, by two annular chambers 9 and 10 which are formed, on the one hand, by the solidified metal bar 3 and the envelope of the cooling capacity 6 and, on the other hand, by the funds 11, 12 and 13. It is advantageous to give the funds 12 and 13 a frustoconical shape.
The sealing device according to the invention is remarkable in that pulsed air is first introduced into the annular chamber 10, through the pipe 14. Part of this air passes into the annular slot 15 and detaches from the metal bar the cooling water which enters the space 9 through the annular passage 17, so that this water flows through the inclined bottom. 12 to be discharged through pipe 18. The overpressure obtained by the air forced into the annular chamber 9 prevents air- if the flow of large quantities of cooling water through the annular passage 17.
On the other hand, the part of the forced air escaping through the annular slit 16 prevents the cooling water which might have passed through the annular slit 15 from flowing further through the slit 16, the rest water being sprayed in such a way that it no longer presents any danger to the machines, not shown, intended to work the bar, and placed below the casting installation.
The cooling water which accumulates in the annular chamber 10 is discharged through the pipe 19. The valve or butterfly 22 provided in this pipe will preferably be adjusted in such a way that it can discharge the water from the annular chamber. a continuous way. One could also replace the pipe 19 provided with its valve 22 by a container provided with a drawer of known construction. The air / pulsed is evacuated from the chamber 9 passing through the pipe 18, a
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drawer 23 and a pipe 21. With the aid of the drawer 23, the overpressure in the annular chamber can be adjusted in such a way that the air does not escape upwards through the annular slot 17. and that, moreover, only a minimum of cooling water passes downwards. The cooling water which flows through the pipes 18 and 19 passes through the tap 24 and is discharged through the pipe 20.
The position of the tap 24 is determined in such a way that it can discharge cooling water well, but not air. The tap 24 can also be replaced by a receptacle provided with a drawer of known construction.
The process according to the invention is suitable not only for the manufacture of solid bars but also for the manufacture of hollow bars, and it has been shown to be particularly suitable for the manufacture of castings of alloy sensitive to heat. segregation. Until now, such parts could only be obtained in sections of limited length. By the process according to the invention, it has become possible, by using the sealing device which has just been described, to manufacture solid or hollow metal bars in such alloys, by continuous casting of bars of unlimited length. , these bars not being cut until after solidification.
The process according to the invention is also applicable to the manufacture of solid or hollow metal bars of an alloy not sensitive to segregation, by continuous casting of a bar of unlimited length, and to the cutting of the solidified cast bar. The process according to the invention has, over the continuous casting of bars of unlimited length in long molds, the advantage of a greater yield with lower mold prices.
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