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" Perfectionnement aux pièces en fonte grise de former annu- laire, et procédés de fabrication ".
La présente invention est relative àu moulage centri- fuge des tuyauteries et objets analogues.
Le moulage centrifuge constitue aujourd'hui la mé- thode généralement admise pour la fabrication des tuyaux en fonte du type dit tuyaux de pression. Aux Etats-Unis la majorité des tuyauteries en fonte de ce type est fabri- quée suivant le procédé de moulage centrifuge de Lavaud, qui comporte l'utilisation de moules rotatifs refroidis par l'eau. Le tuyau ainsi coulé, au marnant où il est dêmou- lé présente la croûte durcie caractéristique des moulages obtenus dans des moules permanents ou coquilles.
La struc- ture du métal dans la croûte de surface du moulage est es- sentiellement de la foute blanche, tout le carbone étant sous forme combinée ou présentant une microstructure de ,
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perlite et de cémentite, sans aucune quantité appréciable de graphite libre. En raison de la dureté et de la fragili- té de la croûte, on procède en général à un recuit du tuyau.
Ceci constitue une opération coûteuse et longue. L'un des principaux objets de la présente invention consiste en un procédé de moulage centrifuge :les tuyaux en fonte et ob- jets analogues, dans des moules métalliques, ayant pour effet de produire des tuyaux ne nécessitant aucun le cuit.
Après le procède de Lavaud, le procédé présentant la plus grande importance industrielle aux Etats-Unis est celui qui oonsiste à couler dans des moiles centrifuges munis d'un garnissage en sable ou en matière réfraotaire.
Les tuyaux fabriqués de cette manière n'ont pas besoin d'être recuits, mais le procédé présente de nombreux inconvénients par rapport au moulage centrifuge en moules permanents* En effet, les garnissages en sable ou en ré- fractaire ont constamment besoin d'être renouvelés ou rem- placés, opération non seulement coûteuse en elle-mêùe, mais ralentissant aussi la production ou nécessitant la prévision d'un plus grand nombre de moules de rechange, afin de permettre le renouvellement d'un jeu de moules, sans interrompre le moulage dans un autre.
La présenta invention se propose de fournir un procédé de moulue centrifuge, évitant l'utilisation de moules à garnissage en sable ou autre matière réfractaire, et qui cependant permette d'obtenir des tuyaux en fonte grise ne nécessi- tant aucun recuit après moulage, surmontant ainsi )le s principaux inconvénients de chacun de ces deux principaux procédés de moulage des tuyaux, actuellement utilisas.
L'invention vise, en outre, un procédé de moulage centrifuge des tuyaux, plus simple et plus rapide que les procédés industriels imaginés jusqu'ici.
Suivant l'invention, on introduit la faute liquide dans un moule permanent, par exemple un moule en foute en @
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deux pièces, dispose de manière à tourner à une vitesse appropriée autour de son axe longitudinal pour distribuer la fonte autour de la périphérie du moule, puis on retire le moulage du moule au moment où il s'est assez solidifié pour conserver sa forme. On a constaté, conformément à l'Invention, que le moment du démoulage est extrêmement critique en fonction de la température de la coulée, et qu'en contrôlant de façon adéquate ce facteur oritique,il est possible, d'obtenir un moulage non trempé dans un moule permanent pu moule en Coquilla .
Dans la mise en oeuvre de l'invention, le moule n'est pas refroidi à l'eaucomme dans le procédé de Lavaud et autres; le moule n'est pas non plus garni de sable ou d'autres matériaux réfractaires moulés, comma il a été proposé par les ingénieurs cher- Chant à obtenir un moulage non trempé ne nécessitant aucun recuit% Néanmoins, il est effectivement possible d'obtenir des moulages non trempés dans un moule en coquille, grâce à l'artifice simple mais efficace qui consista:
à choisir un moule d'un type tel qu'il permette un démoulage rapide, et en réalisant ce démoulage au moment précis où le rm ulage s'est suffisamment solidité pour maintenir sa forrae. "
On n'ignore pas que l'on a déjà proposé par le passé des moules en deux pièces pour le moulage centrifuge ,bien qu'à la connaissance de la duemanderesse aucun d'eux n'ait été révélé pratiquement satisfaisant, on n'ignore pasnon plus que l'on a proposé de couler des tuyaux dans des moules "non trempants" et qu'il a même été suggéré qu'il serait possible de contrôler le refroidissement dans un moule permanent de manière à obtenir un tuyau n'ayant pas besoin d'être recuit. On ne sait pas si le résultat recher- ché a jamais été atteint.
Cependant la solution pratique de ce problème réside, non pas dans le fait d'essayer de con trôler le refroidissement dans le moule, mais bien plutôt @
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dans le fait de contrôler l'instant du démoulage.
Cette solution ne permet pas seulement d'obtenir d'une manière parfaitement pratique un tuyau en fonte grise dans un mou- le en fonte sans recuit, mais a pour effet d'accélérer le prooessus de moulage lui-même. Par exemple pour fabriquer une section de tuyau en fonte de 175 mm. de diamètre et de 152 centimètres de longueur, pesant 31,7 kilogramme, il est nossiblelde réaliser le moulage tout entier en un temps de dépassant pas 10 secondes, et le tuyau peut se trouver sur le châssis de refroidissement 25 secondasplus tard, ce temps comprenant le temps nécessaire pour amener le moule au poste de démoulage, ouvrir le moule, sortir le tuyau et le placer sur le châssis de refroidissement.Le moule est ainsi prêt à être aussitôt réutilisé.
On peut utiliser des noyaux métalliques ou en sable blanc aux extrémités du moule pour la fabrication des tuyaux de pression et des tuyaux souterrains comportant des extrémités à emmanchement , Pour protéger la surfaoa du moule et empêcher l'adhérenoe du métal fendu, en dépose dans le moule une substance finement pulvérisée "imrte" ou non fondante. Dans la rachat ion du moule, cette- poudre se répartit plus ou moins uniformément sur sa surface in- térieure. Quand on place la poudre directement dans le mou- le, le jet de métal entrant l'entraîne, et l'enlève de l'endroit où le métal a frappé le moule.
Pour surmonter cette difficulté, on place un paquet de la poudre à l'extré- mité de l'aube, etlorsque la fonte traverse l'auge,elle refoule ce paquet de poudre devant elle, la répartis saut au fur et à mesure de son trajet. Cette poudre peut renfer- mer 15 % environ de carbone , de préférence sous forme de graphite, et environ 85 % d'une matière "inerte" ou non fondante , telle que de l'alumine, du silicate d'aluminium, de l'oxyde de magnésium, du silicate de magnésium ou des
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mélanges.de ces corps, toutes ces poudres présentant une finesse d'environ 40 à 80 mailles au centimètre. Bien que la composition préférée soit de 15 % de oarbone et 85 % d'alumine ou d'autre matière inerte, oatte proportion peut être modifiée, entre certaines limites.
Dans certaines con- ditions on obtiendra mes meilleurs résultats en utilisant @ de 10 à 20 % environ de oarbone.
La vitesse de rotation du moule pendant la coulée de métal est de préférence d'environ 700 tours/minute.
L'opération de ooulée, dans.le cas de tuyaux à 31,8 ou 40,8 kilogrammes demande environ 3 secondes, répartissant ainsi rapidement la fonte pour assurer une soldifiçation sensi- blement instantanée et simultanée dans toute 1'étendre du moule. Si on le désire, la vitesse de rotation pendant la ooulée du métal peut âtre plus faible, par exempt de 600 tours/minute. En ce cas, il est préférable d'augmenter la vitesse de rotation aussitôt après la fin de la ooulée, par exemple jusqu'à 800 tours/minute .
Dès que le métal s'est suffisamment solidifié pour conserver sa forme, envi- ron 10 secondes après le début de la coulée, on sépare les moitiés du moule et on retire rapidement le moulage, Si on retire le moulage au moment où sa température est com- prise entre 815 et 1150 C environ, le moulage obteni con- tiendra presque tout son Carbone sous forme de perltte et de graphite , de sorte qu'aucun recuit ne sera nécessaire.
La température moyenne préférée du moulage au moment de son extraction du moule est d'environ 980 C. Suivant l'in- vention, on n'a nullement essayé de contrôler la tempra- ture du moule par chauffage ou par refroidissement,autre- ment que par le chauffage produit par les calories contenues dans le métal au moment de la coulée. Le moulage peut à la première coulée se trouver à la température ambiante,mais ensuite il n'est ni nécessaire ni utile de refroidir jus- qu'à la température ambiante avant d'y pratiquer une nou- @
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velle coulée. D'ordinaire, la température du moule ne doit pas être sensiblement supérieure à 426 au moment de la coulée du métal.
La température de la fonte, au moment de la coulée peut varier entre 1370 et 1400 C environ, bien que l'on puisse aussi utiliser d'autres températures de coulée convenables. Ce facteur ne constitue pas une caractéristi- que de l'invention et on n'y fait allusion que pour rendre la description plus complète.
Après que les moulages ont été placés sur le châssis de refroidissement, on les laisse refroidir lentement pour donner une fonte grisene nécessitant pas de recuit.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication de pièces en fonte grise de forme annulaire, caractérisé'en ce qu'on introduit dans un moule métallique non isolé de la fonte liquide, suscep- tible de se transformer en fonte grise par refroidissement lent, en ce qu'on fait tourner le moule autour de son axe loagitudinal pour répartir rapidement la fo. nte sous forme d'une couche mince sur la périphérie du moulepour assurer une solidification sensiblement instantanée et simultanée dans le moule, et en ce qu'on retire le moula- ge du moule sensiblement au moment où la fonte s'est suffi- samment solidifiée pour conserver sa forme, de manière à produire par refroidissement lent un moulage dans lequel la quasi totalité du carbone se trouve sous la forme de @ perlite et de graphite.
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"Improvement of gray cast iron parts to form annulus, and manufacturing processes".
The present invention relates to the centrifugal molding of pipes and the like.
Centrifugal casting is today the generally accepted method for the manufacture of cast iron pipes of the so-called pressure pipe type. In the United States the majority of cast iron piping of this type is made by the Lavaud centrifugal casting process, which involves the use of water-cooled rotating molds. The pipe thus cast, in the marnant where it is unmolded, has the hardened crust characteristic of the moldings obtained in permanent molds or shells.
The structure of the metal in the surface crust of the casting is essentially white bulk, all of the carbon being in combined form or having a microstructure of.
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perlite and cementite, without any appreciable amount of free graphite. Due to the hardness and brittleness of the crust, the pipe is generally annealed.
This constitutes an expensive and time-consuming operation. One of the main objects of the present invention is a centrifugal casting process: cast iron pipes and the like, in metal molds, having the effect of producing pipes which do not require any firing.
After the Lavaud process, the process of the greatest industrial importance in the United States is that which oonsiste to run in centrifugal cells provided with a lining of sand or of refraotaire material.
Pipes made in this way do not need to be annealed, but the process has many drawbacks compared to centrifugal casting in permanent molds * Indeed, sand or refractory linings constantly need to be. renewed or replaced, an operation not only costly in itself, but also slowing down production or requiring the provision of a greater number of spare molds, in order to allow the renewal of a set of molds, without interrupting the production. molding in another.
The present invention proposes to provide a method of centrifugal milling, avoiding the use of molds lined with sand or other refractory material, and which nevertheless makes it possible to obtain gray cast iron pipes which do not require any annealing after molding, overcoming thus) the main drawbacks of each of these two main pipe molding methods currently in use.
The invention also aims at a method of centrifugal molding of pipes, simpler and faster than the industrial methods imagined hitherto.
According to the invention, the liquid fault is introduced into a permanent mold, for example a bulk mold in @
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two pieces, disposed so as to rotate at an appropriate speed about its longitudinal axis to distribute the cast iron around the periphery of the mold, then the molding is removed from the mold when it has solidified enough to retain its shape. It has been found, in accordance with the invention, that the time of demolding is extremely critical depending on the temperature of the casting, and that by adequately controlling this oritic factor, it is possible to obtain an unhardened molding. in a permanent mold or Coquilla mold.
In the practice of the invention, the mold is not cooled with water as in the process of Lavaud et al. the mold is also not lined with sand or other cast refractory materials, as it has been proposed by engineers seeking to obtain an unhardened molding requiring no annealing% Nevertheless, it is indeed possible to obtain castings not soaked in a shell mold, thanks to the simple but effective device which consisted of:
in choosing a mold of a type such that it allows rapid demolding, and by carrying out this demolding at the precise moment when the rm ulage has solidified enough to maintain its strength. "
It is well known that two-piece molds for centrifugal casting have already been proposed in the past, although to the knowledge of the Applicant none of them has been shown to be practically satisfactory, it is known that nor has it been proposed to cast pipes in "non-soaking" molds and that it has even been suggested that it would be possible to control the cooling in a permanent mold so as to obtain a pipe having no need to be annealed. It is not known whether the desired result has ever been achieved.
However, the practical solution to this problem lies not in trying to control the cooling in the mold, but rather @
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in controlling the moment of demolding.
This solution not only makes it possible to obtain in a perfectly practical manner a gray iron pipe in a cast iron mold without annealing, but has the effect of speeding up the molding process itself. For example to make a section of cast iron pipe of 175 mm. diameter and 152 centimeters in length, weighing 31.7 kilograms, it is possible to complete the entire molding in a time of not more than 10 seconds, and the pipe can be on the cooling frame 25 seconds later, this time including the time needed to bring the mold to the demoulding station, open the mold, take out the pipe and place it on the cooling frame. The mold is thus ready to be reused immediately.
Metal or white sand cores can be used at the ends of the mold for the manufacture of pressure pipes and underground pipes with push-fit ends, To protect the surface of the mold and prevent adhesion of the split metal, deposited in the molds a finely pulverized "wet" or non-melting substance. In the repurchase ion of the mold, this powder is distributed more or less uniformly on its interior surface. When the powder is placed directly into the mold, the incoming metal jet pulls it, and removes it from where the metal struck the mold.
To overcome this difficulty, a packet of the powder is placed at the end of the vane, and when the cast iron crosses the trough, it pushes back this packet of powder in front of it, distributes it as it jumps. path. This powder may contain about 15% carbon, preferably in the form of graphite, and about 85% of an "inert" or non-melting material, such as alumina, aluminum silicate, aluminum. magnesium oxide, magnesium silicate or
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mixtures.de these bodies, all these powders having a fineness of about 40 to 80 meshes per centimeter. Although the preferred composition is 15% carbon and 85% alumina or other inert material, this proportion can be varied, within certain limits.
Under certain conditions my best results will be obtained using approximately 10 to 20% carbon.
The rotational speed of the mold during metal casting is preferably about 700 rpm.
The pouring operation, in the case of 31.8 or 40.8 kilogram pipes, takes about 3 seconds, thus rapidly distributing the melt to ensure substantially instantaneous and simultaneous soldering throughout the mold spread. If desired, the speed of rotation during the flow of the metal can be lower, without 600 revolutions / minute. In this case, it is preferable to increase the speed of rotation immediately after the end of the flow, for example up to 800 revolutions / minute.
As soon as the metal has solidified enough to retain its shape, about 10 seconds after the start of casting, the halves of the mold are separated and the molding is quickly removed. If the molding is removed when its temperature is reached. between 815 and 1150 C approximately, the molding obtained will contain almost all of its carbon as lump and graphite, so that no annealing will be necessary.
The preferred average temperature of the molding when it is taken out of the mold is about 980 C. According to the invention, no attempt has been made to control the temperature of the mold by heating or cooling, otherwise. than by the heating produced by the calories contained in the metal at the time of casting. The casting may be at room temperature the first time, but then it is neither necessary nor useful to cool to room temperature before re-pouring it.
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old casting. Usually, the temperature of the mold should not be significantly higher than 426 at the time of casting the metal.
The temperature of the melt at the time of casting can vary between about 1370 and 1400 ° C, although other suitable casting temperatures can also be used. This factor is not a feature of the invention and is referred to only to make the description more complete.
After the castings have been placed on the cooling frame, they are allowed to cool slowly to give a gray cast iron not requiring annealing.
CLAIMS.
1. Process for manufacturing gray cast iron parts of annular shape, characterized in that one introduces into a non-insulated metal mold liquid cast iron, capable of turning into gray cast iron by slow cooling, in that the mold is rotated around its loagitudinal axis to quickly distribute the fo. in the form of a thin layer on the periphery of the mold to ensure substantially instantaneous and simultaneous solidification in the mold, and in that the molding is removed from the mold substantially at the time when the cast iron has sufficiently solidified to retain its shape, so as to produce by slow cooling a molding in which substantially all of the carbon is in the form of perlite and graphite.
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