<Desc/Clms Page number 1>
Dispositif d'étanchéité pour la coulée continue de barres métalliques sans fin pleines ou creuses.
Dans la fabrication connue des barres ou lingots en barres métalliques sans fin par coulée continue,le métal à couler est versé dans un long moule réfrigéré, ouvert aux deux bouts et la barre solidifiée en est retirée généralement vers le bas.
L'évacuation de la chaleur du métal de coulée en fusion, liquide, s'opère dans ce cas indirectement à travers la paroi de la coquille se trouvant en contact avec le métal coulé, de sorte que la barre coulée elle-même n'entre pas en contact avec l'agent réfrigérant, le plus souvent de l'eau, passant par la coquille et sort de la coquille à l'état complètement sec. La barre ainsi obtenue est tronçonnée, généralement par sciage au moyen d'une scie connue en
<Desc/Clms Page number 2>
soi, par exemple suspendue de manière à éliminer son poids.
On a aussi déjà proposé de laisser se solidifier le métal coulé à l'intérieur de la coquille relativement longue, seulement en une croûte périphérique, dont la forme détermine le produit de coulée fini et de disposer à une certaine distance de l'extrémité de sortie de la barre hors de la coquille une chambre de réfrigération dans laquelle a lieu la solidification complète sur toute la section de la barre métallique sans fin coulée de manière continue. Suivant cette proposition connue la solidification complète de la barre est obtenue par l'emploi d'agents réfrigérants non liquides, de sorte que, dans ce cas éga- lement, le tronçonnage subséquent éventuellement nécessaire de la barre au moyen de la scie connue est possible.
Enfin, on a déjà proposé aussi de laisser se solidifier, également seulement en une zone périphérique à l'intérieur d'une coquille relativement courte un bloc coulé de manière continue.
La solidification complète de la pièce coulée métallique dans toute sa section a lieu dans ce cas en dehors de la coquille, soit par arrosage, soit par ruissellement, au moyen d'agents réfrigérants liquides, appliqués à la barre métallique encore liquide à l'intérieur, ou par descente dans un bain d'eau disposé directement après la coquille.
Mais avec. le procédé mentionné en dernier lieu on peut fabriquer seulement des produits de coulée de longueur limitée qui sont tronçonnés, en cas de besoin, seulement après leur sortie du récipient contenant l'agent réfrigérant liquide servant au re- froidissement direct de la barre.
Or, la présente invention se rapporte à un dispositif pour la coulée continue de barres métalliques sans fin, pleines ou creuses, dans lequel le métal coulé se solidifieà l'intérieur d'une courte coquille seulement dans sa zone périphérique, la solidification complète sur toute sa section ayant lieu par descen-
<Desc/Clms Page number 3>
te de la barre dans un bain d'eau qui fait suite à la coquille.
La fabrication d'une telle barre est rendue possible par le fait que la sortie de la barre, coulée de manière continue, hors de la boîte de réfrigération contenant le bain d'eau est rendue étanche suivant l'invention.
Le dispositif d'étanchéité conforme à l'invention pour la coulée continue de barres ou lingots métalliques sans fin, pleins ou creux, est constitué par plusieurs, au moins deux chambres qui sont disposées en série, ou l'nne à la suite de l'autre, autour de la barre et qui se joignent directement à la boîte de réfrigération traversée par la barre non encore tronçonnée. Ces chambres sont reliées entre elles par des chambres dites à labyrinthes.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif suivant l'invention ressortiront de la description qui suit, dans laquelle l'invention est expliquée à l'aide du dessin schématique annexé montrant un exemple d'exécution.
Sur le dessin, la coquille de réfrigération est désignée par 1. Dans cette coquille le métal à couler liquide est amené, ce qui n'est pas représenté, d'une manière connue et par des moyens connus. Le métal coulé se solidifie à l'intérieur de la coquille 1 en une barre 2, cette solidification se produisant cependant d'abord seulement à la périphérie de la barre,-ce qui n'est pas représenté non plus, - alors que le noyau même de la barre reste encore liquide, de sorte que la barre 2 sort de la coquille de réfrigération 1 alors que le noyau de la barre est encore liquide. Le niveau de la surface métallique est désigné par 3.
L'évacuation immédiate de la chaleur hors du métal coulé liquide à l'intérieur de la coquille 1 se fait au moyen d'un agent réfrigérant liquide, par; exemple de l'eau amenée dans la coquille de réfrigération 1 par un tuyau 4, traversant cette der- ière en passant par une chambre à réfrigérant étroite 5 et se @
<Desc/Clms Page number 4>
déversant par la fente annulaire 6 dans la boîte de régrigé- ration 7.
Dans cette dernière l'agent réfrigérant coule en descendant, sous forme d'une chemise d'eau fermée de toute part, le long de la surface de la barre 2 sortant de la coquille 1 avec une croûte extérieure solidifiée et un noyau liquide, et provoque rapidement, par suite de cette réfrigération énergique, la soli- dification complète sur toute la section de la barre 2 à noyau li- quide,, ce qui est avantageux avant tout dans le cas des alliages sensibles au ressuage. Or, puisque la barre métallique pleine ou creuse coulée de manière continue doit avoir une longueur illi- mitée, elle doit passer par la boite de réfrigération 7 à un état encore non divisé et à cet effet une ouverture 9 adéquate est prévue dans le fond 8 de la boite de réfrigération 7.
Après sa sortie de la boite de réfrigération 7 la barre est alors tronçon- née par une scie connue en soi.
Mais, par l'ouverturé9du fond de la boîte de réfrigération 7 sortirait aussi le réfrigérant liquide et sa libre évacuation serait entravée par la scie connue, non représentée sur le dessin, disposée à une distance plus ou moins grande de la boîte de réfri- gération 7. De ce fait, l'eau sortant de la boîte de réfrigération 7 serait projetée en tous sens dans la fonderie, ce qu'il faut éviter pour des raisons évidentes.
On pourrait penser à essayer d'obtenir un passage étanche de la barre 2 à travers l'ouverture 9 du fond de la boite de réfrigération 7 en appliquant des garnitures d'étanchéité connues, comme le caoutchouc ou de la matière fibreuse, d'une manière connue. Mais l'expérience a montré que des garnitures d'étanchéi- té de cette espèce devraient être renouvelées déjà après peu de temps. Pour le remplacement de la garniture d'étanchéité il serait par conséquent nécessaire d'interrompre la coulée continue déjà après très peu de temps, et cette interruption devrait être continuellement répétée, raison pour laquelle ces garnitures @
<Desc/Clms Page number 5>
d'étanchéité connue; ne conviennent pas dans le but susmentionné.
Or, d'autres matériaux plus résistants pour garnitures d'étan- chéité ne sont pas connus.
Le dispositif d'étanchéité suivant l'invention surmonte cette difficulté .parce que des matériaux de garnitures d'étan- chéité insuffisants de cette espèce n'y sont pas nécessaires.
L'étanchéité de la sortie de la barre 2 hors de la boite de réfri- gération 7 pour éviter l'échappement de l'agent réfrigérant est réalisée suivant l'invention par le fait que dans la chambre 10, raccordée à la boîte de réfrigération 7, est formé un coussin d'air au moyen d'air comprimé amené par le tuyau 11 qui équilibre l'agent réfrigérant reposant sur ce coussin. Dans ce cas il est utile de dimensionner le tuyau d'amenée d'air comprimé 11 de ma- nière que l'air comprimé introduit dans la chambre 10 ne subisse pas de perte de pression essentielle par expansion. A la chambre 10 se raccordent des chambres à labyrinthes 12. Si ces dernières n'existaient pas, l'air comprimé s'échapperait en majeure partie, en s'éloignant de l'agent réfrigérant, à travers la fente 14 formée entre la paroi 13 de la chambre et la barre 2.
Par conséquent, on ne pourrait faire équilibre à l'agent réfrigérant que seulement moyennant une très grande dépense d'air, c'est-à-dire d'énergie.
Par contre, par les labyrinthes 12 se joignant à la chambre 10 l'air comprimé amené par le tuyau 11 dans la chambre 10, qui, autrement, s'échapperait, est pour ainsi dire freiné et ceci par le fait qu'une partie de l'air comprimé subit dans la fente plus étroite 14 une accélération par suite d'expansion, cette accélération étant ensuite de nouveau anéantie dans l'évasement de section suivant, formé par la chambre à labyrinthes 12, de sorte que dans le rétrécissement de la fente suivante 14 l'expansion recommence à partir d'une vitesse zéro.
Dans l'exemple représenté, quatre chambres à labyrinthes ont été supposées suffisantes. Mais on peut aussi prévoir plus ou
<Desc/Clms Page number 6>
moins de chambres à labyrinthes 12. Il est aussi utile de consti- tuer au moins les pointes des cloisons, ou parois séparatrices,
15 des chambres à labyrinthes distinctes 12 d'un matériau élastique ou d'appliquer, en qualité de garnitures posées sur les parois séparatrices, des bagues d'étanchéité 16 en tôle d'acier élasti- que, ou analogues, parce que à travers ces garnitures on peut aussi faire descendre d'une manière étanche, sans dérangement, une barre pleine ou creuse à surface relativement rugueuse ; par-ticulièrement dans le cas où les pointes des parois séparatrices
15 sont encore inclinées dans le sens d'aval de la barre, comme c'est représenté sur le dessin.
Aux chambres à labyrinthes 12 se raccorde ensuite la seconde chambre, 17, dans laquelle on amène également de l'air comprimé par le tuyau 18.
Dans ce cas il peut être utile de préchauffer cet air comprimé, parce qu'alors on peut même obtenir, le cas échéant, à l'aide de cet air préchauffé, une barre métallique complètement sèche, malgré le refroidissement direct au moyen d'agents réfri- gérants liquides de la barre 2 sortant de la coquille de réfrigé- ration 1, de sorte que la barre 2 peut à nouveau être amenée, sans difficulté, à la scie connue, dans le but de la tronçonner. A la chambre 17 peuvent se raccorder le cas échéant, et ceci est par- ticulièrement utile dans le cas d'application d'air comprimé chaud, pour éviter des pertes relativement importantes en air chaud, encore une ou plusieurs chambres à labyrinthes 19 assurant une étanchéité contre les pertes importantes d'air chaud.
La chambre 17 et le tuyau d'amenée 18 seront également dimensionnés utilement de manière que l'air comprimé amené par le tuyau 18 ne subissent pas de perte de pression essentielle dans la chambre 17.
Avec le dispositif d'étanchéité suivant l'invention il n'est plus possible que l'agent réfrigérant liquide sorte avec --.,la barre par l'ouverture 9 du fond de la boîte de réfrigération 7,
<Desc/Clms Page number 7>
de sorte que le tronçonnage, éventuellement nécessaire, de la barre au moyen de la scie connue peut être réalisé sans diffi- cultés. Par conséquent, l'agent réfrigérant liquide doit s'accu- muler dans la boîte de réfrigération 7 et s'évacue par les fentes de débordement 20 dans la boîte collectrice 21 et de là par le tuyau 22.
Il n'est pas nécessaire que la boîte de réfrigération 7 se raccorde dans tous les cas directement à la coquille de réfri- gération, comme c'est représenté au dessin, au contraire, elle peut aussi se trouver à une distance plus ou moins grande de la dite coquille. La hauteur de la boite de réfrigération 7 peut, le cas échéant, être très petite, dans le cas où la barre pleine ou creuse 2 sortant de la coquille 1 avec un noyau liquide est déjà amenée à complète solidification par l'eau réfrigérante sortant de la fente annulaire 6 sous forme d'une enveloppe d'agent réfrigérant fermée sur elle-même. Le fait d'obtenir la solidifica- tion de la barre sur toute la section uniquement, ou au moins principalement, par l'agent réfrigérant liquide sortant par la fente annulaire 6 est avantageux surtout pour les alliages sensibles aux fissurations thermiques.
On connaît déjà, dans la construction des turbines à vapeur, les dispositifs d'étanchéité ou joints dits à labyrinthes.
Mais dans ce domaine particulier il s'agit de rendre étanches des éléments de machines rotatifs, l'étanchéité visant en outre dans ce cas à empêcher la sortie ou le passage de gaz ou de vapeur.
Par contre, le dispositif suivant l'invention réalise une étan- chéité contre la sortie ou l'échappement d'agents réfrigérants liquides et il s'agit en outre d'éléments de machines se mouvant en sens alternatif, dont on a jusqu'à présent assuré l'étanchéité seulement au moyen de presse-étoupes, ou bottes à bourrage.
Le dispositif d'étanchéité suivant l'invention convient non seule.,ment pour le tronçonnage de barres métalliques sans fin,
<Desc/Clms Page number 8>
pleines ou creuses, pendant leur coulée continue, mais aussi de celles d'une longueur limitée, dans le cas où il serait nécessaire de les tronçonner encore pendant la coulée.
Enfin,le dispositif d'étanchéité suivant l'invention n'est nullement limité dans son application à la fabrication de barrres ou de lingots de section circulaire, mais au contraire, moyennant une modification adéquate il peut aussi servir à la fa- brication de barres ou de lingots ayant d'autres profils.
REVENDICATIONS
1.- Dispositif d'étanchéité à la sortie de la boite de réfrigération pour la coulée continue de barres métalliques sans fin pleines ou creuses, où la barre est soumise à une solidifica- tion complète sur toute sa section par le contact direct avec des agents réfrigérants liquides, caractérisé en ce que deux chambres annulaires, entourant la barre coulée, disposées l'une à la suite de l'autre et servant à l'amenée d'air comprimé, sont raccordées directement en-dessous de la boite de réfrigération, et sont reliées entre elles par des chambres à labyrinthes.