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La présente invention se rapporte à un procédé pour
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le cea,zae sous viae de métaux fondus, en particulier d'acier.
Le dégazage sous vioe de métaux est déjà connu aepuis très lorsterc!1;. 1 'Litre d'exemple, il a ete propose c.utrafais de couler cans une forage les métaux fondus par l'intex':WCl7.cilx'e. d'unr- chaijbre éii:J18 laquelle on et l'ait le vide. l ais C procède plus ancien eil'tl' .1LE' j'une part Ç;.U(:'lLll1LJS tiiodifications t'O'1:...a.^.'rltleS¯CIe)TW'. la 0.t::)erJ.H:' e ,à t.1'vi...il. 'cecl1nolùw"lqL1e et laBiise eri liGne d' lllV03T.1.f:..r '!I,entt; de capitaux mutiles et de(,:1Sl1rëaant ér' i izâ x . ,ùn outre, le;; métaux liquides étaient i,i<: li i ;ge
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sous viue plti, cl1aU.J..Tèle inauctif aussi lon.:;;t.:3mpe (lU' ils étaient LlI:':i.'in.llli1lent d8.::;czés . Cependant, ce procède ne permet que le Lie plus petites quantités de métaux.
Plus tard, des propositluns ont été connues qui prévoyaient une chambre de dégazage sous vide située fondaft-entaler.,ent plus liz-Li-L que la masse fondue. La masse fondue de métal ' était soit aspirée à l'intérieur de cette chambre, soit amenée au moyen de tuyauteries. Pour ces tuyauteries, on a proposé, dans une forme de réalisation, une disposition de tubes concentrique et verticale, qui partait du haut dans le réservoir et arrivait jusqu'en-dessous du niveau de la masse fondue. Le tube interne
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servait au mouvement, ascendant de la masse fondue affluant dans la cambre de dégazage, le tuue externe servait au mouvement descendant de la masse fondue refluent dans son réservoir.
Le tube interne servait donc de cloison entre les deux courants et subissait, tant sur sa paroi interne que sur sa paroi externe, la forte attaque de la masse fondue en mouvement, Avant routes choses, ces tubes concentriques avaient toutefois une action de dégazage pratiquement insuffisante, parce que des temps longs et inacceptables étaient nécessaires jusqu'à ce que toutes les parties de la masse fondue aient eté absorbées par l'appareillage de dégazage,car une séparation efficace des volumes, qui etaient aspirés à l'intérieur de la chambre de dégazage, ou affluaient hors de celle-ci, n'existait pas dans ce procédé. C'est pourquoi, une telle disposition ne s'est pas affirmée.
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D'autres proportions c Of!1prelment deux tubes separés spatialement l'un de l'autre, qui aboutissent chacun dans un réservoir jusqu'en-dessous- du niveau de la masse fondue à degazer ou déjà degazée contenue dans celui-ci. La circulation de la masse
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fondue à dégûz er qui,, à partir de son a:,,-.-ervoir2 monte dans la chambre de dégazase et redescend dans le---sE>d-6hd-iéservoir pour le a ,,----- metal à présent dégazé, est effectuée par une différence de niveau en liaison avec la hauteur d'élévation barométrique du setel
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éventuellement en faisant appel à du gaz injecté, qui facilite cet écoulement ou le met en mouvement.
Par l'utilisation d'un premier récipient pour la ruasse fondue encore à dégazer et d'un second pour la masse fondue déjà dégazée, on croyait devoir séparer rigoureusement ces deux parties et pouvoir obtenir uni- quement ainsi un excellent dégazage. Toutefois, ce procédé présente des inconvénients de poids. Le maintien d'une différence de niveau déterminée est pratiquement impossible dans les fonderies industrielles ou liée tou't au moins aux plus grandes difficultés techniques. Il était nécessaire que les deux réservoirs soient élevés' ou synchroniquement abaissés à une vitesse et d'une manière déterminée précises. Cependant, ceci n'est pas possible au moyen des grues généralement utilisées et manoeuvrées chacune par un conducteur.
Chaque perturbation, qui se forme lors du mouvement d'élévation ou d'abaissement influe d'une manore incontr8lable' sur la quantité mise en oeuvre. par exemple, un écoulement dirigé vers l'arriéra peut se déclencher ou même dans le cas d'un niveau de métal abaisséen-dessous de l'extrémité du tube d'afflux ou de reflux, l'admission d'air peut se produire dans la chambre de dégagzage où l'on a fait le vide et provoquer une interruption de longue durée du procédé de dégazification. D'autre part, le passage de la masse fondue métallique encore à dégazer et provenant d'un réservoir, par la chambre de dégazage sous vide et hautement située, dans le second réservoir pour le métal déjà dégazé, singifie une grande perte de température, parce que ce réservoir doit être chauffé par le métal en mouvement.
C'est pourquoi, il a été par exemple proposé de munir le second réservoir d'un four particulier pour le rechauffage de la masse fondue ou de maintenir cette dernière à la température nécessaire dans la chambre de dégazage hautement située, au moyen d'un chauffage particulier.
L'obstacle le plus fondamental pour l'application de ce procédé dans',la pratique consiste toutefois en ce qu'il
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exige des modifications dans le processus de travail technologique utilisé jusqu'ici, modifications qui appliquées dans les exploitations de fonderies sont liées à de très grandes diffi- cultés. Jusqu'à ce jour, le métal était chargé le plus souvent à partir d'un four de fusion dans une poche de coulée et de là coulé dans des formes. Cependant, une second réservoir, donc par exemple une deuxième poche de coulée ou le second four précisément mentionné, est ici nécessaire, réservoir dans lequel pénètre le métal dégazé.
Une variante de ces propositions comprend également un appareillage de dégazage hautement situé, qui pénètre par le haut dans la masse fondue,maïs qui est relié avec celle-ci uniquement par un tube individuel. Le procédé proposé ici travaille en discontinu. Une plus grande quantité de masse fondue est chaque fois prélevée du réservoir, élevée par l'action du vide dans la chambre de dégazage et libérée à cet endroit d'une partie des gaz qu'elle contient. Ensuite, la quantité prélevée est de nouveau ramenée dans le réservoir- initial. Lais, le procédé présente l'inconvénient d'une exploitation en discontinu, qui conditionne le mouvement alternatif de très grandes masses.
De même, il est difficile avec ce procédé d'obtenir un dégazage total de la quantité de métal dans la chambre à vide, parce que l'épaisseur de la couche de métal sortant et entrant périodiquement dans la chambre de dégazage est assez grende.
Le but de la présente invention est de développer un procédé de dégazage qui élimine les inconvénients énumérés ciavant et qui garantit avec des moyens simples un dégazage efficace.
Conformément a l'invention, une chambre de dégazage dans laquelle on a fait le vide, qui est placée à un niveau supérieur à celui de la masse fondue à dégazer et qui est munie de deux tubes séparés spatialement l'un de l'autre, se développât de haut en bas, dont-l'un sert à-l'écoulement ascendant et
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l'autre, à l'écoulement de retour, est conçue de telle sorte que les deux tubes aboutissent dans le réservoir de dégazage et plongent dans la même.. masse fondue à des endroits éloignés l'un de l'autre.
Ensuite, la masse fondue afflue dans le tube d'entrée en montant dans la chambre de dégazage, y est degazee et reflue @ par le tub,, de retour dans le grand réservoir à métal liquide.
Le transport ,même peut être entrepris de maniéres très diffé- rentes. La circulation de la masse fondue peut être produits par l'injection d'un gaz dans le tube d'entrée et être entretenue de cette façon en cas de besoin; après le déclenchement de l'écoulement, les gaz , qui sont libérés de la masse fondue, ênme, lors de l'écoulement ascendant et lors de la diminution de pression par conséquent connexe, favorisent le transport par la formation de bulles gazeuses. Dans maints cas, l'écoulement de la masse fondue est entretenue pendant de très, longs temps, uniquement et déjà par les bulles gazeuses, qui se forment dans le métal contenant du gaz lors.de l'injection.
Toutefois, on peut utiliser également un dispositif pour le transport' qui produit d'une manière simple une force centrifuge et qui entre- tient à l'aide de celle-ci l'écoulement continu. Nais, naturel- lement tout autre dispositif' de transport approprié peut aussi être utilisé, tel que par exemple des pompes electrodynan:iques..
Le procédé de dégazage proposé présente tout d'abord tous les avantages d'un procédé continu et élimine le mouve- ment alternatif de grandes masses. Il suffit uniquement de dégazer chaque fois la quantité de metal en circulation rela- tivement petite, de sorte que le dégazage peut être effectué d'une manière considérable. Le procédé de dégazage couvre de grands volumes par suite de la circulation continue, d'autant plus que des tuyauteries relativement larges et de grandes vitesses d'écoulement sont possibles. 1 .Il' exemple, des débits de 10 T. par minute et plus ,ont accessibles.
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La quantité de métal en circulation est prélevée d'un réservoir fondamentalement plus grand et ramenée de nouveau dans celui-ci. Ici, la grande capacité calorifique de ce réser- voir est tellement active qu'un chauffage supplémentaire de la quantité de métal en circulation n'est pas nécessaire. Cec.i est un avantage déterminant au point de vue calorico-technique.
Un apport de chaleur additionnel est désiré, uniquement dans les cas où, en raison d'un dégazage particulièrement bon, le traitement doit être prolonge pendant des temps plus longs.
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En outre, le procédé proposé ne conditionne aucune modi- fication fondamentale du processus de travail technologique.
Dans les procédés de coulée appliqués jusqu'ici, le métal est amené tout d'abord dans une poche de coulée suffisamment grande et coulé à partir de celle-ci. Dans cette poche de coulée, l'ap- pareillage de déage est introduit par abaissement à partir du haut et avant la coulée, de telle sorte que les deux tubes , séparés spatialement l'un de l'autre plongent, par leurs extré- mités inférieures, dans la masse fondue. Ensuite,on fait le vide et met en marche le dispositif de transport. Après qu'une quantité suffisante de masse fondue est passée par la chambre de dégazage, le vide est interrompu. L'appareillage de dégazage est alors relevé, la poche de coulée est transportée plus avant à la manière habituelle vers le moule et le métal est coulé comme d'habitude.
La modification du processus de travail con- siste donc uniquement en ce que la poche de coulée remplie est déposée à un endroit approprié avant la coulée et pendant un certain espace de temps assez court.
En outre, le procédé proposé réfute une opinion précon- çue admise jusqu'ici, En effet, jusqu'à ce jour, on croyait pouvoir obtenir uniquement un dégazage efficace de la masse fondue, du fait que la masse fondue dégazée était recueillie dans un réservoir particulier, afin qu'elle ne se mélange pas de nouveau avec la masse fondue non dégazée. Lais, d'une façon tout à fait inattendue, le volume total de la masse fondue à
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dégazer est absorbée dans la présente invention, successivement par l'écoulement, bien que la masse fondue dégazée soit de nouveau ramenée dans son réservoir initial.
Cecirepose sur le fait que la quantité de métal revenant par le haut dans le réservoir à partir du tube de reflux, maintient vers le bas ;ion écoulement dirigé et s'empile par couches uccessives pour ainsi dire à partir du fond du réservoir. Lais, le prélèvement à l'extrémité inférieure du tube d'entrée se produit d'une manière approximativement sphérique à partir de différentes directions, de sorte que ne sont aspirés que les volumes qui se trouvent dans le voisinage de l'ouverture d'aspiration. Le prélèvement a donc dieu automatiquement à un endroit placé plus haut, tandis que le recyclage se produit principalement au fond du réservoir.
Ainsi, pratiquement toutes les parties du volume de la masse fondue sont absorbées l'une après l'autre par le procédé de dégazage sans qu'un puissant mélange des volumes encore à dégazer et déjà dégazés ait lieu. Ceci peut encore être facilité par un simple déplacement latéral de l'appareillage de dégazage.
Pour une plus large compréhension de l'invention, on a décrit ci-après un appareillage et un procédé de dégazage, qui représentent une réalisation préférée, sans qu'ils signifient une spécialisation de la demande de brevet. Ici, on Utilise l'injection de gaz dans le tube d'afflux comme moyen de transport, de sorte que les bulles de gaz qui montent entraînent le métal vers le haut dans la chambre de dégazage.
Les figures 1 et 2 représentent un schema de principe de l'appareillage de dégazage utilisé, deux variantes du dispositif de transport etant dessinces dans les deux figures.
La figure motre une l'orme de réalisation d'un appareillage complet.
L'installation 1 de la pompe à vide dans les figures 1 et 2 fait le vide dans la chambre à vide 3 par 1'intermédiaire
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de la conduite 3 de la pompe. La chambre à vide 2 est limitée par la cuve 4, dans le fond 5 de laquelle sont introduites les tubulures 6 et 7. Ces dernières plongent par le haut dans la masse fondue 8, qui se trouve dans la poche de coulée intermé- diaire 9. Cette poche de coulée 9 est munie d'une maçonnerie
1C et d'un déversoir 11.
Le dispositif est immergé par les extrémités des tubu- lures 6 et 7 dans la masse fondue 8, jusqu'en-dessous du niveau
13. ensuite, on fait le vide dans la chambre 2, la masse fondue pénétrant dans les tubulures jusqu'à la hauteur d'élévation barométrique ha.
En-dessous ou dans la partie inférieure de la tubulure
6, se trouve l'extrémité 15 de la conduite 11, par laquelle un gaz est injecté dans la masse fondue. Les bulles de gaz s'élè- vent dans la tubulure 6 et dans le tube d'afflux 6, leur dirnen- sion augmentant de plus en plus. Elles entraînent la masse fondue qui s' y trouve dans le sens de la flèche 17 et la font pénétrer dans la chambre à vide 2, masse fondue qui afflue ultérieurement dans le sens des flèches 16.
Les bulles de gaz diminuent la densité de la masse fon-, due dans la tubulure 6, de telle sorte que celle-ci monte plus haut que ne s'élève la hauteur d'élévation barométrique ha de la masse fondue compacte. La masse fondue pénétrant dans la chambre à vide à partir de la tubulure 6 y est séparée' des bulles de gaz et encore davantage dégazee, Elle reflue ensuite, selon le sens de la flèche 18, dans la tubulure 7 et, selon le sens dé la flèche 19, dans la masse fondue 8 et s'écoule approximativement jusqu'au fond de la poche de coulée 9.
La conduite 14/15, par laquelle est amené-le*gaz vehicu- leur est indépendante,dans la figure 1,1 - de la cuve à vide 4, et des tubulures 6 et 7; elle peut être enlevée après la mise
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en mouvement de 1$écoLile,qp¯nt 16-17-18-1 , lorsque et aussi longtemps que la masse'fondue contient suffisamment de gaz pour faciliter l'écoulement.
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Dans la figure 2, la conduite à gaz 21/22 est Solidement reliee à la cuve à vide 4, de sorte qu'aucune conduite séparée n'est nécessaire comme dans la figure 1. La conduite à gaz peut naturellement être/introduite par le côté du tube d'afflux 6 et aboutir danscelui-ci.
Coince gaz véhiculeurs, on peut utiliser des gaz inertes insolubles ou uniquement peu soluble; dans la masse fondue, comme, par exemple l'argon. Toutefois, même les gaz, qui, comme l'azote et l'oxyde de carbone, sont déjà présents en certaines quantités dans la masse fondue, permettent d'atteindre le même but, puisque de toute fagon ils sont séparés de nouveau de la amasse dans la cuve à vide. Avec l'injection de gaz, qui sert au transport de la masse fondue dans la chambre à vide, d'autres buts peuvent encore être atteints dans des cas déterminés.
De même, la vapeur de liquides peut être utilisé dans un but identique.
Dans la chambre à vide, on a prévu des dispositifs, qui réalisent la séparation du gaz se dégageant des quantités métalliques tourbillonnant de tous c8tés sous forme de plus grosses gouttes ou jets. Comme exemple simple à ce sujet, on a introduit dans les dessins annexés la chicane 20. Des éléments mobiles peuvent toutefois également servir'à la séparation, par exemple une plaque rotative ou autre.
La figure 2 est un exemple d'une installation de dégaza ge complète avant le processus de dégazage. L'installation 201 de la pompe est raccordée à un séparateur de poussières 204 par la. conduite a vide mobile 202 munie des articulations 203.
La conduite à vide 203, qui est simultanément l'élément de construction porteur et dont l'épaisseur de paroi est dimensionne proportionnémebt part du separateur de poussières et aboutit a l'appareillage de dégazage 220.
La conduite à vide est montée pour pivoter au centre de rotation 219 au moyen des tôles-supports 218, Ce centre de ro-
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tation 219 se trouve à l'extrémité supérieure d'une colonne verticale 217, qui peut tre élevée ou abaissée à l'aide du cylindre hydraulique 220. Une t8le de protection 221 approximativement semi-cylindrique est fixée également à l'extrémité supérieure de la colonne 217 et protège les différents dispositifs, qui se trouvent sur le côté droit de la tôle de protection 221, contre les projections et contre le rayonnement thermique, qui émane de la masse fondue 215, ainsi que la poche de coulée 216 avec la masse fondue 215 qu'elle contient et qui a été déposée à l'endroit représenté.
Le cylindre hydraulique se trouve sur une plate-forme de,-'229 qui porte simultanément deux poteaux verticaux 222, reliés dans le haut par la traverse 224. La plate-forme 222 porte en outre le groupe de pompes hydrauliques 225 pour le levage et l'abaissement de la colonne centrale 217, ainsi que la table de contrôle et de manoeuvre 226. La plate-farme est mobile sur les roues 227,' qui sont commandées par le moteur 228.
Dans la figure 3, la colonne 217 est élevée. Ici, la conduite à vide 205 repose sur la traverse 24 et la chambre de dégazage 230 est soulevée de telle sorte qu'elle ne pénètre pas dans la poche de coulée.
Cette chambre de dégazage 230 est analogue à celle construite et représentée dans la figure 2. Elle sa compose de la chambre de dégazage proprement dite 231, qui porte les deux tubes 232 et 222 disposés en dessous et relies, dans le dessin, au fend 234 incliné obliquement par rapport au tube de décharge 223, La conduite 235 à air comprime pénètre dans le tube d'entrée 232, conduite, qui, comme dans la figure sert au transport de la masse fondue dans le sens des flèches indiquées.
Pour la mise en marche, la colonne 217 est abaissée de telle sorte que l'appareillage de dégazage 220 plongent avec les extrémités des tubes 332 et 233 -dans la masie fondue 215. jésuite, l'installation de pompe à vide 201 est mise en marche,
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ce qui fuit monter la masse fondue dans les tubes 232 et 233 Luie hauteur hcomme dans les figures 1 et 2) Par l'injection de gaz à travers le tube 235, la courant de masse fondue monte par le tube 232 et entre dans la chambre à vide 231 pour être ramené partir de cet endroit par le tube 235 dans la poche de coulée 215.
Si la masse fondue est suffisamment dégazée, l'installa.- tion de la pompe 201 est arrêtée, ensuite l'air est admis dans l'installation de dégazage et l'appareillage de dégazage 230 est retire de la masse fondue par levage de la colonne 217,
La présente invention ne se limitépas aux exemples de réalisation préférés représentés, niais peut être réalisée égale- ment sous une autré forme modifiée. L'idée de base importante consiste en ce que le transport continu du métal fondu à dégazer ait lieu de telle façon qu'il parvienne, à partir de son ré- servoir et par le tube d'entrée, dans la chambre de dégazage située plus haut et qu'il revienne de nouveau à partir de celle- ci et par le tube de reflux,
dans le même réservoir initial, sans que le développement du travail technologique du procédé de coulée doive être fondamentalement modifié.