APPAREIL DE MOULAGE CONTINU DE METAUX.
La présente invention a trait au moulage continu de métaux et, plus particulièrement, à un agencement perfectionné de dispositifs de fusion, de maintien, d'agitation et de versement, en association avec un dispositif
à moule à extrémité ouverte, grâce à quoi on peut effectuer une production sensiblement ininterrompue de métal continûment moulé homogène.
Dans le moulage continu, le métal fondu provenant d'une poche inclinable est versé dans un moule à extrémité ouverte, refroidi par l'eau, où le métal est rapidement trempé en passant à travers le moule, si bien que, généralement, une pièce moulée partiellement solide est retirée de l'extrémité inférieure ou de sortie du moule, cette opération étant généralement effectuée par des rouleaux de pinçage ou analogues en prise avec la pièce moulée. La vitesse de versement, la vitesse de retrait, la longueur du moule et la vitesse de refroidissement du moule sont soigneusement mises en corrélation pour toute opération de moulage particulière pour assurer que le métal fondu subisse une solidification substantielle pendant son passage à travers
le moule.
Le moule est généralement dressé et, dans la plupart des cas, vertical. Le métal fondu peut être versé soit directement, de la poche
dans le moule ou, et de préférence dans le cas du moulage continu de l'acier, il peut être versé dans un plateau-cuve incliné sous un angle sensiblement constant sur l'axe du moule. La pièce moulée sortante est coupée en lon-
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à chariot alternatif ou des chalumeaux à découper, ou analogues.
Bien des problèmes se perésentent; dans le moulage continu de métaux réalisé à l'échelle de la production industrielle. Pour réaliser le plein profit économique du processus, il est nécessaire d'utiliser à plein la capacité du four de fusion existant en assurant un apport sensiblement continu de métal fondu aux appareils de moulage. Un autre facteur important du moulage continu réussi est que le métal fondu soit sensiblement homogè-
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prise entre Ses limites élevées uniformément maintenues.
Les problèmes susdits sont, en partie, posés du fait que la fusion du métal se fait par une opération par charges successives, tandis que le moulage du métal est sensiblement continu. Il est très difficile, sinon impossible à réaliser en tant que processus d'exploitation pratique, que de coordonner la coulée de fours de fusion individuels de manière
qu'une poche de coulée de métal fondu fraîchement coulé soit disposnible
au moment précis où une nouvelle poche est requise à une station de moulage. Ce problème est accentué dans les installations commerciales où la capacité du four individuel n'est pas mise en corrélation avec la capacité de 1'appareil de moulage continu .individuel, comme dans le cas où un ou plusieurs apareils de moulage continu sont installés dans un atelier ayant déjà une capacité de four de fusion suffisante. C'est un fait d'économie d'exploitation pratique que l'on ne peut retirer les fours existants à capacité donnée et les remplacer par des appareils à four de fusion nouveaux dont chacun a une capacité déterminée par la capacité de l'appareil
de moulage ou des appareils de moulage qu'il doit alimenter. En outre,
pour assurer un mélange métallique homogène, il est désirable d'agiter chaque charge de métal de manière continue, non seulement pendant la période
de temps où il attend d'être versé, mais aussi pendant 1* opération du versement.
Selon la présente invention, les problèmes exposés ci-dessus sont résolus par un appareil de moulage de métal qui comprend, en combinaison avec au moins un four de fusion de métal, une poche apte à recevoir du four le métal fondu, et une station de versement agencée de manière à recevoir la poche pour verser le métal fondu de la. poche dans un moule, une station de maintien espacée de ce four et de cette station de versement et agencée de manière à recevoir et à supporter cette poche, et un dispositif agi tateur du métal fondu, disposé à cette station de maintien et servant à agiter le métal dans la poche lorsque cette dernière est située à cette station.
Plus spécifiquement, la présente invention a trait à un agencement de moulage continu perfectionné, où l'on obtient une utilisation efficace de la capacité de fusion existante pour alimenter un ou plusieurs apareils de moulage continu sans que le moment de la coulée d'un four de fusion dépende de la question de savoir si un appareil de moulage est prêt
à recevoir un nouveau versement ou s'il ne l'est pas. La fusion et le moulage peuvent être exécutés en tant qu'opérations indépendantes, aucun d'
eux ne dépendant de l'autre dans le temps. Grâce à cela, toute interruption désirée ou nécessaire du moulage peut avoir lieu sans qu'il y ait une interruption immédiate du fonctionnement du four de fusion, et toute interruption du fonctionnement du four de fusion n'affecte pas immédiatement l'opération du moulage continu.
Plus spécifiquement, comme chaque four de fusion est prêt pour la coulée, on coule sa charge fondue dans une poche préchauffée transportable d'un type spécial. Lorsque la poche est pleine, elle est immédiatement transportée à une station de maintien pourvue d'un dispositif à arc électrique destiné à apporter la chaleur au métal fondu et d'un dispositif agitateur destiné à agiter continûment le métal fondu pour maintenir l'homogénéité du mélange. Un nombre suffisant de stations de maintien sont prévues de manière qu'on puisse faire la coulée de chaque four de fusion lorsqu'il y est prêt sans que ce moment dépende de la question de savoir
si un appareil de moulage continu est immédiatement disposnible pour un nouveau versement ou s'il n'y en a pas.
Cependant, lorsqu'une poche préalablement remplie d'une station de moulage a été complètement vidée, elle est ôtée et une poche pleine provenant d'une des stations de maintien est montée dans la station de versement où, pendant que le métal est en voie d'être dans le moule en inclinant la poche, le métal est aussi chauffé par un dispositif à arc électrique en même temps qu'il est continûment agité par un dispositif agitateur. Le dispositif de chauffage et le dispositif agitateur constitue une partie permanente de la station de versement.
Comme chaque poche est vidée dans le moule, elle est ramenée
à une station de chauffage où elle est préparée pour recevoir une nouvelle charge et est préchauffée, comme on le désire, à une température élevée optimum,. tout en attendant une nouvelle charge du four, par un dispositif adéquat tel qu'un brûleur à gaz. Comme chaque four subit la coulée, la poche pleine est transportée à une station de maintien ou, si éventuellement un appareil de moulage est juste prêt à recevoir un nouvel apport de métal, directement à la station de versement. Ainsi, une utilisation efficace de
la capacité existante du four de fusion et la continuité du versement et
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ports nouveaux de métal coulé fondu à une température élevée optimum.métal qui est continûment agité pour assurer l'homogénéité du mélange, pendant qu'il attend le versement.
Pour permettre l'intelligence des principes de l'invention,
il est maintenant fait référence à la description suivante d'une réalisation pratique typique illustrée par les dessins annexés.
La figure 1 est un plan en coupe d'une disposition d'une installation de moulage continu réalisant la présente invention, prise au-dessus du sol,-suivant la ligne 1-1 de la figure 3. La figure 2 est une coupe verticale longitudinale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 de la section de moulage et de maintien du métal de la disposition de la figure 1. La figure 3 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 1 de la section de moulage et de maintien. La figure 4 est une coupe horizontale partiellement schématique, à grande échelle, suivant la ligne 4-4 de la figure 3, du niveau de maintien et de versement de la section représentée figures 2 et 3.
La figure 5 est une élévation latérale d'un appareil ou station de maintien ou de versement, certaines parties de la structure de support de l'électrode étant supprimées pour la clarté de la représentantion. La figure 6 est une élévation frontale partielle de la structure de support d'électrode de l'appareil de la figure 5.
Les figures 7 et 8 sont des coupes suivant les lignes de numéro correspondant de la figure 5.
La figure 9 est une coupe verticale longitudinale (les parties non relatives étant supprimées) d'une poche supportée dans un appareil de versement. La figure 10 est une coupe transversale suivant la ligne 10-10 de la figure 9, normalement au plan de cette dernière figure ; La figure 11 est une coupe suivant la ligne 11-11 de la figure
10.
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représentée une disposition typique d'installation de moulage continu d'acier; réalisant l'invention, qui comprend de préférence un certain nombre de fours de fusion 11 qui sont périodiquement chargés, après quoi la charge de chaque four est soigneusement fondue et coulée du four dans une poche appartenant à un certain nombre de poches à revêtement réfractaire 20 (fig. 9) décrites plus complètement ci-dessous. En attendant une charge de four, les poches
20 sont placées à des stations d'entretien, comneil en est représenté schématiquement une en 19, où les poches sont nettoyées et préparées pour une nouvelle charge et, de préférence, préchauffées à une température élevée optimum par un dispositif adéquat, tel qu'un brûleur à gaz.
Les fours 11 sont desservis par des voies 12 qui passent le long des fours et les séparent d'un bâtiment de moulage qui a de préférence plusieurs étages et qui est indiqué d'une manière générale en 13. Ce dernier est pourvu d'une voie
14 qui le dessert qt qui s'étend transversalement par rapport aux voies
12, et d'une voie d'apport de métal fondu 15 s'étendant dans un puits 16
à métal chaud, revêtu de réfractaire et pourvu de portes isolantes 17.
Le bâtiment de moulage comporte également une voie 18 y pénétrant par un passage ou chemin 38, voie par laquelle les pièces moulées finies peuvent être évacuées du bâtiment, par exemple par un chariot de manutention 21, en vue de traitements subséquents. Le bâtiment 13 est desservi par un cha-
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Gomme chaque poche 20 est chargée de métal fondu en pratiquant la coulée d'un des fours 11, elle est reprise par un pont roulant
(non représenté) et placée sur un chariot de manutention 23 qui est alors introduit dans le puits à métal chaud 16. Comme il est décrit plus complètement ci-dessous, la poche 20 à revêtement réfractaire est pourvue de tourillons 24 (fig. 10) au moyen desquels la poche peut être reprise par les crochets 26 d'un chariot 27 qui fait partie d'un pont roulant 30 parcourant les rails 28 s'étendant longitudinalement par rapport au bâtiment de moulage 13. Le pont 30 déplace la poche pleine du puits à métal chaud 16 vers l'une des deux stations de maintien 35,35' du plancher de manoeuvre
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portées par une charpente surbaissée 32 ; les stations de maintien seront décrites plus en détail plus loin.
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est déplacée vers la position de "charge" 33 où elle est reprise par le pont 30 et déplacée vers une des stations de versement d'où la poche préalablement vidée a déjà été avacuée. Pour faciliter cette opération, deux ponts 30 peuvent être prévus ainsi que le représente la figure 2. A la station de versement, la poche est inclinée, d'une manière qui sera décrite plus complètement ci-après, pour verser le métal fondu dans un plateaucuve 45 d'où le métal est introduit dans l'extrémité supérieure ouverte d'un moule de moulage continu 50. Les stations de versement 40, etc..., sont pareillement portées par des chariots 31 sur des voies portées par une charpente surbaissée 32 et sont actionnées depuis le plancher 34.
Un moule 50 peut être du type représenté et décrit dans le brevet américain 2.590.311 délivré le 25 mars 1952 à I. Harter, etc..., et on y fait référence pour les révélations spécifiques concernant le moule
50 et des éléments y associés tels que le plateau-cuve 45. Comme les caractéristiques spécifiques du moule de moulage continu ne font pas partie de la présente invention,, certaines parties seulement du moule seront ici décrites et citées.
Le moule 50 est pourvu d'un dispositif de refroidissement adé-
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moule, la vitesse de versement, l'alimentation en eau de refroidissement
et la vitesse du retrait de la pièce moulée sont mises en corrélation de manière que le métal fondu versé dans l'extrémité supérieure ouverte du moule soit sensiblement solidifié avant qu'il n'émerge du fond du moule sous forme de pièce moulée 55. Un mécanisme à rouleau de pingage, généralement indiqué en 42 et disposé sur un plancher 36 sous le plancher de versement 34, retire continûment la pièce moulée 55 du moule 50.
Comme la pièce moulée sort d'entre les rouleaux de pingage 42, elle est coupée en sections convenant à la manutention. D'une manière typique, le coupage peut être effectué par un chalumeau de coupage 43 vertical à mouvement alternatif et la section coupée pénètre dans un support 44 qui s'articule sur le plancher surbaissé 46 pour basculer d'une position verticale vers une position horizontale, ce basculage étant effectué par un treuil 47 relié au support 44. Un transporteur sans fin 48 reprend la section coupée du support 44 et la transporte dans un panier 51 disposé au niveau du sol du bâtiment 13.
Un pont 52 roulant sur des rails élevés 53 s'étendant le long du puits 38 reprend le panier 51 chargé et le place sur un chariot 21 de manière que la section de pièce moulée puisse être déplacée vers une autre partie de l'usine pour y subir un traitement subséquent.
Avant de commencer la description détaillée des stations de maintien et de versement, et de la poche 20, un bref résumé du fonctionnement de l'agencement de moulage continu parait utile. On prévoit les po-
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quel que soit le moment où un four 11 est prêt pour la coulée ; une poche
20 soit disponible pour recevoir son contenu et une station de maintien
soit disponible pour la poche remplie. Lorsque les nombres des fours,des poches et des stations de maintien sont adéquatement mis en corrélation,
quel que soit le moment où une poche est vidée à une des stations de versement, une poche pleine de métal fondu chaud est toujours disponible à une station de maintien pour remplacer immédiatement la poche vidée de manière qu'il y ait une interruption minimum dans la continuité du versement.De même , à chacune des stations de maintien et de versement et, pendant l'opération de versement, le métal fondu est maintenu à une température comprise entre des limites élevées optima, tandis qu'il est aussi en voie d'être continûment agité par induction. Les poches vidées sont évacuées sur les stations d'entretien 19 où elles sont préparées à recevoir une nouvelle charge et il est désirable qu'elles soient maintenues à une température élevée.
Le dispositif de support de poche est de construction identique aux stations de maintien et de versement, sauf que le dispositif de support de poche des stations de versement sont aptes à incliner les poches pour verser le métal dans les moules, tandis que ceux des stations de maintien sont relativement fixes. Ainsi, seul le dispositif de support de la station de versement sera décrit en détail en se référant particulièrement aux figures
5 à 11, la chose étant entendue que les stations de maintien ont la même construction sauf en ce qui concerne le mécanisme d'inclinaison. Chacune
des stations de versement comprend un berceau, indiqué de manière générale
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qui a des essieux transversaux 61 auxquels sont fixées des roues 62 portant le chariot sur une voie 29 posée sur la charpente 32. La surface supérieure du chariot 31 porte, près de l'extrémité avant du chariot, une paire de montants 63 latéralement espacés qui, à leurs extrémités supérieures, offrent des paliers aux tourillons 64 du berceau 60. L'axe des tourillons 64 coïncide, ainsi qu'il va être expliqué plus en détail ci-dessous, avec une ligne centrale transversale passant par la lèvre de versement de la poche 20.
A l'extrémité arrière du chariot, se trouvent une paire de palierë 66 latéralement espacés dont chacun supporte de manière inclinable une vis sensiblement dressée 65. Les vis sont mises en rotation de concert par un
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arbre transversal 68, formant l'axe d'inclinaison de la vis 65. Près de chaque palier 66, l'arbre transversal 68 est relié, par des engrenages adéquats
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vis tangente portée par la vis associée 65. Les roues à vis tangente fixées pour tourner avec les vis 65 sont contenues dans des boites 73.
Chaque vis est en prise par filet de vis avec un écrou mobile
75 comportant des tourillons 74 en prise avec des oreilles 76 fixées aux parois latérales 77 du berceau 60. Lorsque les vis 65 sont mises en rotation dans un sens tel que les écrous 75 sont amenés à se déplacer vers le haut le long des vis, le berceau 60 portant la poche 20 est incliné autour d'un axe passant transversalement par la lèvre de versement de la poche, ainsi que le montre en chaînette la figure 9.
La paroi de fond 78 du berceau sert au montage du dispositif agitateur rotatif à champ 80 et à son mécanisme d'actionnement. Le dispositif rotatif 80 est mis en rotation à une vitesse relativement lente par un moteur 81 qui, par l'intermédiaire d'engrenages réducteurs 82, d'un pignon
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l'inducteur. Pour assurer un refroidissement adéquat du dispositif 80, un ventilateur de refroidissement est monté coaxialement avec ce dernier et est adéquatement actionné par un mécanisme d'actionnement à vitesse plus élevée, comprenant un pignon de transmission 87, une chaîne 88 et une roue Galle menée 89.
Le berceau 60 supporte également un couvercle destiné à la poche 20 et un mécanisme de situation et de réglage d'électrodes destiné aux
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poche ou en être amovible. Dans la réalisation représentée, le couvercle
de poche est amovible. A cet effet, des appliques 91, verticalement espacées
91 et 92 situées sur une des parois latérales 77 du berceau 60 portent, de manière qu'il puisse basculer, un arbre 93 qui, à son extrémité supérieure, porte une applique de support 95 saillant radialement vers l'arrière à partir du montant 93 dans la position fermée du couvercle de poche 94. La surface supérieure 96 de l'applique 95 fait un certain angle avec l'horizontale, cet angle correspondant à celui du plan de contact de la poche 20 et du couvercle 94. Une paire de mâts 97, 97 saillent perpendiculairement à partir
de la surface 96 comme le montrent le mieux les figures 6 et 7, chaque mât
97 portant une coulisse 98 comportant un bras latéralement saillant 101
fixé à une des électrodes 100,100 qui saillent à travers des ouvertures adéquates du couvercle 94. Sur chaque bras 101 est claveté une barre omnibus
102 destinée à conduire le courant à l'électrode y associée.
Les extrémités supérieures des mâts 97 supportent conjointement une plate-forme 103 (fig. 7,8 et 9) qui porte des moteurs 104, 104 dont chacun actionne, par l'intermédiaire d'engrenages réducteurs 106, 106, des rails 107,
107 dont chacun a un câble 108 fixé à un bras 101 du support d'électrode.Par des dispositifs, les électrodes peuvent être amenées à saillir et être retirées par rapport au couvercle 94 et à la poche 20.
Lorsque la poche pleine 20 se trouve à une station de versement, les parties décrites jusqu'ici occupent la position représentée fig. 5 et 9 dans laquelle le couvercle 94 est en prise étroite avec la poche 20. Pour verser le métal de la poche 20, la commande des vis 65 est actionnée pour faire tourner ces vis dans un sens tel que les écrous 73 sont amenés à se déplacer vers le haut le long des vis. Gela incline le berceau et le mécanisme qu'il supporte, y compris l'inducteur 80, les mâts 97 et les électrodes 100. Il s'ensuit que le chauffage et l'agitation du métal fondu peuvent être poursuivis pendant le versement.
Lorsque la poche 20 est vidée, les parties sont ramenées de la position représentée en chaînette fig. 9 vers la position en trait plein, et les treuils 107 sont actionnés pour retirer les électrodes
100 jusqu'à la ligne de partage de la poche 20 et du couvercle 94 ou jusqu' au-dessus de cette ligne. Le bras 96 est alors amené à basculer autour de l'axe du montant 93 pour faire basculer le couvercle vers un côté de la poche, pour débarrasser la poche en vue de la venue en prise des crochets du pont avec ses tourillons, de manière que la poche puisse être levée du berceau et une nouvelle poche y être introduite. L'applique 96 est alors amenée
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électrodes 100 dans la position d'amorçage d'arc.
La poche 20 comporte un revêtement intérieur réfractaire 120 porté par une enveloppe métallique comportant une paroi latérale et une paroi de fond. Les parois latérales de l'enveloppe comprennent une section inférieure 121 faite de préférence de matière non magnétique et une section supérieure 122 qui peut être faite d'une matière non magnétique ou magnétique. a paroi de fond comprend une série de barres parallèles espacées 125 de matière non magnétique, supportées à chaque extrémité et électriquement isolées par rapport au bord de base de la section non magnétique 121. Ces barres espacées, reliées, de manière à assurer l�isolement électrique, à la section non magnétique 121 qui, à son tour, est de préférence magnétiquement séparée
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té magnétique et électrique du support de châssis inférieur du revêtement réfractaire 120. Grâce à cela, c'est sensiblement le plein effet du champ à rotation lente créé par le dispositif 80, qui est concentré dans le métal fondu et une petite partie seulement du champ, s'il en est, est dissipée dans la charpente de support. Grâce à cela, l'efficacité de l'application du champ
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dre puissance est nécessaire pour produire l'effet d'agitation sur le métal fondu. Pour favoriser le mouvement du métal, la paroi de fond 126 du revêtement réfractaire est en pente, ainsi que les dessins le montrent en 127,vers
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La lèvre de versement 130 se trouve au bord supérieur de la paroi 128 et est limitée par cette paroi et par une lèvre supérieure ou corniche 131 portée par la charpente 132-. Le bord-inférieur intérieur ou le coin de la corniche 131 porte une enveloppe, une conduite ou un linteau métallique.
135 dans lequel on fait circuler un fluide de refroidissement. Ce linteau agit, du fait de son effet refroidissant et solidificateur sur la scorie flottant sur le métal fondu, en tant que barrage à scorie qui gêne s'il n'empêche pas l'écoulement de la scorie vers la lèvre 130 pendant le versement du métal de la poche 20.
La paroi extérieure 128 en pente vers l'avant est une caractéristique importante de la poche 20 car sa pente est coordonnée avec l'angle des électrodes 100 de manière que les extrémités à arc des électrodes restent voisines de la surface du bain même si la poche inclinée pour en verser le
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arrière ou toit 94. En maintenant l'arc à la surface du bain pendant le versement, le soufle de l'arc agit comme un barrage pour contrecarrer davantage
le mouvement de la scorie vers la lèvre de versement 130, particulièrement lorsque l'arc est alimenté en courant alternatif monophasé.
Le couvercle 94 est fait de matière réfractaire, supporté à l'intérieur d'une charpente 110, et comporte une surface inférieure plate
111 agencée de manière à venir en prise étanche avec la surface supérieure plate appareillée 134 de la poche 20.
La poche 20 comporte une paire de tourillons 24 disposés de chaque côté de celle-ci, tourillons au moyen desquels la poche peut être levée du berceau 60 lorsqu'elle a été vidée de son métal fondu. Une selle 140, ayant sensiblement une section en U, embrasse la poche et comprend des organes latéraux 141, 141 et un organe de fond transversal 142. Les organes latéraux
141 portent des plaques à user ou de guidage 143 qui, lorsque la poche 20 est mise dans le berceau 60, coulissent en prise avec des caniveaux de guidage 145 s'étendant verticalement le long des parois latérales du berceau 60. La coopération de la selle 1 4 0 et des canivaux 145 situe adéquatement la poche 20 de l'avant à l'arrière du berceau 60. Des dispositifs d'arrêt amovibles adéquats, tels que des goujons réglables (non représentés) peuvent être prévus
en association avec les caniveaux 145 pour venir en prise avec la selle 140 pour bloquer fermement la poche 20 dans le berceau 60. Le poids de la poche
20 est porté par des appliques horizontales adéquates, telles que 146, qui, lorsque la poche est placée dans le berceau 60, viennent en prise avec des plaques ou des appliques de support, telles que 147, faisant partie de la structure du berceau 60.
Bien qu'une réalisation spécifique de l'invention ait été représentée et décrite en détail pour illustrer l'application des principes
de l'invention; il est entendu que celle-ci peut être réalisée autrement sans
s'écarter de ces principes.
REVENDICATIONS
1.- Appareil de moulage de métal comprenant en combinaison au
moins un four de fusion de métal, une poche apte à recevoir du four le métal
fondu et une station de versement agencée de manière à recevoir la poche pour
verser le métal fondu de la poche dans un moule, caractérisé par une station
de maintien espacée de ce four et de cette station de versement et agencée de
manière à recevoir et à supporter cette poche, et par un dispositif agitateur du métal fondu, disposé à cette station de maintien et servant à agiter le métal dans la poche lorsque cette dernière est située à cette station.