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"Machine à couler les métaux"
La présente invention concerne les machine à :ou- ler les métaux et plus particulièrement les machines dans lesquelles le métal est coulé dans une chambre de saoul se déplaçant continuellement, formée par des bander @@@- rieure et inférieure et fermée par des bandes latéral* .
Un des principaux problèmes inhérent à u-,-.machine à couler les métaux classique utilisant des bandes de coulée est apparemment posé par le gauchissement localise de la bande métallique en raison de son contact avec le m4tal chaud. Lorsqu'une tôle froide, comme une bande refroidie par eau, est mise en contact avec le métal fondu, la surface de la feuille ou tôle se trouvant contre le métal chaud de- vient plus chaude que la surface exposée à l'eau froide.
La dilatation des côtés chauds assure une flexion ou un gauchissement de la bande dans le sens du métal chaud. Si-
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multanément, le métal fondu commence à se solidifier à partir de sa surface vers l'intérieur !maie en raison du gauchissement de la bande métallique, la transmission de chaleur du métal à la bande n'est pas uniforme. Il en résulta une croissance irrégulière des grains dans le mé- tal en coure de solidification. le refroidissement non uniforme engendre des marques ou pointa poreux et un man- que d'uniformité de densité du feuillard coulé. Ceci est particulièrement important si le feuillard coulé doit être lamina ou façonné, attendu qu'un traitement supplémentaire ne peut pas être effectué avec succès.
Le problème est rendu plus complexe par le fait que le métal en cours de coulée subit un retrait impor- tant à mesure qu'il passe de l'état liquide à l'état so- lide. Ceci est particulièrement vrai pour l'aluminium et ses alliages. A mesure que le métal se solidifie, il passe par un stade dans lequel il ne présente pratiquement pas de résistance à la traction. Le contact de frottement en- tre la bande de coulée et le métal est susceptible de sou- mettre le métal à des efforts de traction suffisants pour provoquer un craquelage du produit.
La présente invention se propose notamment de tour- nir une machine à couler les/métau@/dans laquelle les dit- ficultés sus-mentionnées/sont entièrement éliminées et le produit ainsi obtenu est une barre de métal sans défaut, à grain fin, exempte de défauts superficiels et ne présen- tant sensiblement aucune tension interne.
On atteint ce but en coulant le métal outre des bandes de toile supérieure et inférieure en une matière tissée comme en fibres de verre, qui résiste 4 un endommagement par la température élevée du métal fondu et qui ne peut pas être mouillée par lui et qui est extrêmement molle et souple, de façon que le poids du métal fondu presse la toile de haut en bas au contact oonduc-
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tour de la chaleur avec une platine refroidis par eau située au-dessous. La bande de toile présente des inters- tices et des Irrégularités superficiels qui mont imprimés sur la surface du métal lorsque le métal se solidifie et ceci contraint la toile à adhérer à la surface du métal,
de façon que la toile subisse un retrait en même tempe que le métal, à mesure que le métal subit un retrait dans le sens transversal pendant la solidification et le refroidis- sement. Des barrages marginaux/contiennent le métal fondu le long des bords latéraux opposés des bandes de toile et ces barrages se déplacent, de préférence vers l'intérieur, entre les bandes supérieure et inférieure pour compenser le retrait latéral du métal en coure de solidification et de refroidissement.
On va décrire maintenant l'invention en se réfé- rant aux dessins annexés, dans lesquels
La figure1 est une vue en bout de la machine à couler les métaux. à fonctionnement continu montrant son extrémité de réception du métal, l'ajutage d'admission du métal et le réservoir étant enlevé ; la façon dont la partie supérieu- + re de la machine peut basculer représentée en traits inter- rompus .
La figure 2 est une vue partielle à plus grande échelle montrant l'extrémité d'entrée de la machine, le réservoir et l'ajutage d'admission/du métal étant/également représentés en partie ;
La figure 3 est une coupe longitudinale de la machine,suivant la ligne 3-3 de la figure 1 ;
La figure 4 est une coupe partielle à plus grande échelle suivant la ligne 4-4 de la figure 3, montrant l'un des ensembles de coulée des bords j
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La figure 5 est une coupe partielle, à encore pals grande échelle, suivantla ligne 5-5 de la figure 4;
La figure 6 est une coupe partielle suivant la @gne 6-6 de la figure 5 ;
La figure 7 est une coupe partielle suivant la ligue 7-7 de la figure 4 ;
La figure 8 est une vue en plan de la machine dans son ensemble ;
La figure 9 est une vue de côté schématique de la machine représentée sur la figure 8 ;
La figure 10 est une vue de face partielle, à beau- coup plus grande échelle, de l'une des barres de guidage, montrant les nervures qui ont tendance à écarter la bande de coulée ;
La figure 11 est une coupe partielle à encore plus grande échelle suivant la ligne 11-11 de la figure 10 ;
La figure 12 est une vue à plus grande échelle d'une petite partie de l'une dea courroies de coulée tis- sée, montrant d'une manière exagérée la façon dont le tissu subit un retrait dans le sens longitudinal et dans le sens transversal avec le métal à mesure que ce dernier refroi- dit ;
La figure 13 est une coupe partielle à beaucoup plus grande échelle montrant la relation d'une platiné, ,'lime courroie en tissu et de la pièce coulée métallique
La figure 14 est une,autre coupe partielle, ana- logue à celle de la figure 13 mais à plus petite échelle, entrant une variante de la courroie en tissu avec une bande métallique se trouvant au-dessous d'elle.
La machine à couler les/métaux/à fonctionnement con- tinu repose sur un bâti de base 1 qui comprend deux pla- ques verticales espacées 2. A l'intérieur des plaquée verticales 2 se trouvent deux plaques verticales réglables
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3, dont la position ont détermina par des vis de ré- glage 4. Les plaques verticales réglables 3 supportent entre leurs extrémités supérieures une platine infé- rieure 5 dans laquelle sont incorporés des conduite ap- propriés ou une chambre 6 pour faire circuler un agent de refroidissement comme l'eau.
Derrière lu platine 5 se trouve un rouleau de commande refroidi par eau 7. A l'extrémité antérieure de la platine 5 se trouve une barre de guidage semi-circulaire 8 Dessoude rouleau de commande 7 et la barre de guidage 8 se trouvent des rouleaux de guidage 9 qui, avec le rouleau de commande 7 et la barre de guidage 8, définis* sent un rectangle autour duquel est enroulée une bande de coulée en toile tissée 10 qui sera décrite plue en dé- tail ci-après.
Entre les rouleaux de guidage 9 se trouve un rouleau oblique 11 qui peut être disposé légèrement à l'écart d'une position parallèle avec les rouleaux de guidage 9 de façon à effectuer un réglage latéral de la bande de coulée 10,
D'un côté* des plaques verticales 2 se trouve une console de montage 2 qui supporte à pivot un bâti 13 sur un arbre pivot - 14. Le bâti 13 comprend des pla- ques latérales espacées 15 qui sont reliées à leurs ex- trémités inférieures par une platine supérieure 16, ana- logue à la platine inférieure 5 excepté qu'elle est lé- gérement plus courte..Des conduits de refroidissement ap- propriés ou une chambre de refroidissement 17 sont prévus dans la platine supérieure 16.
Derrière la platine supérieure 16 se trouve un rouleau de commande refroidi par eau 18 et devant la pla- tine supérieure se trouve une barre de guidage semi-cylin- drique 19 correspondant à la barre de guidage 9. Au-dessus
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4a F-0 blt1'l'O do g\11dtlgtt et des rouleaux de commande, pouf définir avec eux l'angle d'un rectangle, se trouvent deux . rouleaux de guidage 20, et entre la barre de guidage 19 et l'un des rouleaux de guidage 20 se trouve un rouleau oblique 21 correspondant au rouleau 11. Une bande de cou- lée 10 identique à la bande de coulée qui passe sur la platine inférieure 5 est enroulée autour du rouleau de
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coair-ande, des rouleaux de guidage et de la barre de gui- d;+.
Du fait que la platine supérieure 16 est plus courte
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i. platine inférieure 5, les rouleaux de guidage 20' sont espacés d'une plus grande distance de la platine 8Up.. rieure 16 que les rouleaux de guidage 9 de la platine tinté- mettre 5, de façon à pouvoir utiliser des bande* de coulée identiques 10.
Le bâti 13 peut être muni d'un contrepoids 22 et d'une via de basculement appropriée 23 dans le but de déplacer la platine supérieure 16 et son ensemble aa-
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8sc..c entre la position indiquée eiytraits pleine et la po- ition indiquée en traits interrompus sur la figure 1.
Deux bfttla 25 sont supportés de façon appropriée 7" .t,c consoles 24 derrière la platine inférieure 5 et llenmbla associé, comme indiqué en partie sur la fi- gure 3, et supportent une paire d'ensembles de coulé* des borde 26 qui sont destinés à pivoter entre la posi- tion en traits pleins et la position en traits interrom- pus représentée schématiquement sur la figure 8. Comme on le voit en particulier sur les figures 4, 5. 6 et 7, chaque ensemble de coulée 26 comprend un pignon 27a et une roue de guidage 27b autour de laquelle passe une chaîne 28.
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Le pignon et les roien de guidage 27a et 27 pré-
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sentent des axes verticaux et l'axe du pignon posté- rieur 27a peut coïncider avec l'axe de rotation du bâti 25 sur la console de montage correspondante 24.La roue antérieure 27b de chaque ensemble de couler 26 se trouve légèrement en avant de la platine inférieure 5. Le plan défini par les roues 27a et 27b et la chaîna 28 de chaque ensemble se trouve entre les bandes de couler inférieure et supérieure. Chaque chaîne 28 présente une série de segments de coudée des bords 29 reliés aux aillons de
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la chaîne de façon que cette dernière soit recïiligîa, les extrémités des segments étant en relation ,a3ti,zuer les unes avec les autres.
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L'un des brins de chaque chaîne est diz..wa ruz façon que les segments 29 portépar eux pnesea °-= les bandes de coulée supérieure et inférieure* Entre les roues 2Ta et 27b do Chl-\q1", szr bx 26 a'étend un bâti de liaison 30 préaen"",r:l1+' vr - '1'!- Ibh t1 de retenue 31 dans le.,quel est disposée U!,.ç. s.-e- d'appui 32# qui s'appuie contre le dos de la chaîne oorof"ndan 28 pour guider les segments de coulée 29 entre les bande@ de coulée 10.
La barre latérale est soutenue par de,* vis
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de ',xat.ttt1¯ .ët sa surface en regard de la chairs* i-at pro- filée de façon qu'avec un réglage correct dee -fin de fi-
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xation, les segmenta de coulée 29 puissent 8't;h" *$pi*eéë vers l'intérieur de manière à passer entre les rouit ans , '".8ur8 et 'postérieure 27a et 21b pour oomp&nG\e' 1. ru- trait latéral de la pièce coulée métallique entre elles
Afin de faciliter l'utilisation de la barre d'ap- pui 32, les chaînes 28 sont du type ayant de* galets 35
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qui roulent sur le bord de la barre -- - . ,-,.... '4' .
lu outre, les chaînes peuvent être munies de pattes 36 qui ' se trouvent au-dessus et au-dessous de la barre ou plut*
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comme on le voit en particulier sur la figure 6. Une ou plusieurs des via de fixation 34 peuvent faire sail- lie dans des logements associée ménagée dans la barre 32 de façon à empêcher la barre de se déplacer longi- tudinalement.
Devant la barre de guidage 8 se trouve une barre transversale 37 à laquelle est soudé un dispositif de serrage inférieur 38 du bloc d'ajutage qui coopère avec un dispositif de serrage supérieur 39 du bloc d'ajutage pour fixer un bloc d'ajutage 40 entre eux. Les extrémités des dispositifs de serrage 38 et 39 faisant face aux bar- res de guidage inférieure et supérieure 8 et 19 sont bi- seautées pour dégager les bandes de coulée 10. Le bloc d'ajutage 40 est en une matière réfractaire appropriée et s'étend entre les bandes de coulée 10 dans la région où les bandes de coulée se déplacent sur leurs platines respectives et sont en relation parallèle.
L'épaisseur du bloc d'ajutage 40 est sensiblement- égaler l'épaisseur de la barre de métal à couler et pré- sente une série de passages axiaux 4A. Au voisinage des extrémités latérales du bloc d'ajutage 40, les passages 41 divergent de façon à répartir uniformément le métal fondu sur les bandes de coulée. Le bloc d'ajutage et trouva légèrement en arrière des roues antérieures 27b des ensembles de coulée 26, comme on le voit sur la fi- gure 4.
En avant du bloc d'ajutage 40 se trouve un réser- voir 42 présentant un ajutage approprié 43 qui peut être amené en regard du bloc d'ajutage 40, comme représenté sur la figure 2. Le métal fondu contenu dans le réser- voir 42 est déchargé par l'ajutage 43 et le bloc d'aju- tage 40 dans l'espace compris entre les bandes de coulée
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10 et les segments de coulée/29. Si on le désire, un tube 44 réservé à un agent de refroidissement peut être prévu sous le dispositif de serrage inférieur 38 pour réduire au minimum la déformation du dispositif de serrage intérieur, comme représenté sur la figure 2.
En arrière des consoles de montage 24, c'est- à-dire en arrière du rouleau de commande 7, se trouve un ensemble de commando d'avance 45. L'ensemble de com- mande d'avance comprend une charpente qui supporte un jeu de rouleaux inférieurs 46 et un jeu de rouleaux su- périeurs 47. Ces rouleaux sont réglés de façon à venir au contact des surfaces opposées du métal coulé et à tirer le métal solide à mesure qu'il sort d'entre les bandes de coulée.
Des rouleaux latéraux 48 sont prévue pour effectuer un réglage latéral du métal coulé solide passant entre les rouleaux 46 et 47. les ensembles de coulée inférieur et supérieur comprennent respectivement la platine inférieure, la platine supérieure 16, les ensembles de coulée 26 et l'ensemble de commande d'avance 45 et sont synchronisés en fonctionnement par un moyen de commande approprié re- présenté en partie sur la figure 1,se trouvant d'un côté du bâti de base 1. A titre illustratif, on va se réfé- rer à la vue schématique de la figure 9.
Le moyen de commande comprend un moteur 49 qui transmet une force à un moyen de réglage de vitesse 50 ayant des prises de force appropriées 51, 52 et 53 re- liées respectivement à l'ensemble de commande d'avance
45, au rouleau de commande Inférieur 9 et au rouleau de commande supérieur 18. En outre, une prise de force qui comprend les pignons coniques 54 représentés sur la fi- gure 3 actionne les pignons postérieure des ensembles de coulée 26.
Les vitesses des diverses prises de force
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sont coordonnée de façon que les courroies de coulée et les segment 6 de coulée se déplacent essentiellement à la même vitesse,et l'ensemble de commande d'avance ' 45 est réglé pour déplacer la matière coulée à la vi- tesse correcte pour réduire au minimum les efforts de tension ou de compression dans la matière à mesure qu'elle est coulée.
Il est essentiel au fonctionnement de la Machine que les bandes de ooulée 10 soient formées en une Matière tissée capable de subir un retrait la. la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal de façon à sui- vre le retrait du métal mesure qu' il refroidit de son état fondu à non état entièrement Bolide.
IIl s'est avéré que pour couler l'aluminium, on peut utiliser une toile de verre pour le* bandes de cou- lée. Ceci est vrai même si la toile de verre se ramol- lit ou s'affaiblit si elle est chauffée à la température de l'aluminium fondu. En pratique, ceci ne se produit pas en raison du contact entre la toile de verre et la platine refroidie. '
En d'autres termes, bien que la toile de verre présente des propriétés calorifuges, elle est capable de conduire la chaleur de façon à empêcher une destruc- tion de la surface qui est en contact avec le métal fondu. En pratique, une seule courroie en toile de verre peut supporter un fonctionnement continu de plusieurs jours sans être remplacée.
La toile de verre est rela- tivement peu coûteuse et peut être remplacés 1 la fin de chaque opération normale. les propriétés isolâtes de la toile de verre diffusent la chaleur du métal fondu a la platine re- froidie de façon à protéger la platine d'un choc ther- mique excessif et, par conséquent, la durée de vie en
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service de la platine est prolongée dans une grande me- sure. Les platines fixes atteignent un état de gradient de température stable et constant pendant l'opération de coulée et ne sont pas soumises à un chauffage et à un refroidissement alternés, comme dans le cas des bandes de coulée.
Le tissu tissé présente un avantage particulier par apport à une bande en tôle ou solide, une platine + ou une enveloppe de rouleau. Lorsqu'une bande métallique @ est chauffée d'un côté et refroidie de l'autre coté, ou qu'il existe une différence de température, le côté chaud se dilate par rapport au côté froid et, en raison de sa nature rigide, la bande se soulève et se déforme à partir du côté froid. Ceci ne se produit pas avec un tissu tissé souple.
En outre, si la bande métallique est protégée à rencontre d'un/gauchissement ou si l'élément est une platine ou un rouleau fortement renforcé, la surface se dilate encore et est soumise à. une compression. Si la surface est chauffée et refroidie de façon répétée, il en résulte une fatigue thermique et la surface se cra- quèle ou se "fissure". Ceci ne se produit pas en utili- sant un tissu tissé souple.
Une autre particularité plus importante résul- tant de l'utilisation d'un tissu tissé est qu'il peut se contracter ou subir un retrait librement en corréla- tion précise avec le retrait du métal à mesure qu'il passe de l'état fondu à l'état entièrement solide. Le métal, qui ne mouille pas la matière tissée, recouvre les interstices et provoque apparemment un blocage mutuel mécanique superficiel avec la surface, de façon que lors- que chaque tronçon de métal correspondant à la distance
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comprise entre les brins adjacente de la matière tissée subit un retrait, les brins se rapprochent facilement l'un de l'autre sans conférer d'effort de traction au métal en cours de coulée.
Ceci est particulièrement im- portant pendant le stade critique dans lequel le métal . est essentiellement à l'état semi-solide et presque dé- pourvu de résistance à la traction. Au coure de ce eta.. de critique, une résistance quelconque au retrait du mé- tal engendre des fissures ou des vides dans le métal. Bn fait, l'obtention de ce retrait libre du métal a posé l'un des problèmes principaux de la machine à couler classique.
Afin de montrer le retrait de la matière tissée qui se produit à la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal, on va se référer à la figure 12, En cours de retrait, les brins individuellement ne changent pas de dimension mail les espaces compris en- tre les brins diminuent. Il est inutile que la matière constituant les brins subisse un retrait proportionnel au retrait du métal coulé, du fait que la diminution de l'espace entre les brins ne fait que légèrement aug- menter les ondulations des brins individuels. Un travail important n'est pas nécessaire pour le réaliser ;par conséquent, aucune résistance appréciable au retrait n'est transmise de la matière tissée au métal coulé.
La corrélation entre le retrait de la matière tissée et le métal coulé est probablement améliorée par le fait que le métal en recouvrant l'espace compris entre les brins effectue un blocage mécanique superficiel, comme représenté'par les ondulations A du métal coulé B, comme représenté sur la figure 13. Une condition impor- tante de la matière utilisée pour les bandes de coulée est qu'elle ne soit pas mouillée par le métal fondu et
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les fibres de verre satisfont à oettond1t1on.
Bien qu'il se soit avéré satisfaisant d'utili- ser une bande de coulée 10 constituée uniquement par une matière tissée, il est possible d'utiliser une bande de coulée stratifiée ayant une couche externe en matière tissée et une couche Interne en Matière en feuille, comme représenté sur la figure 14. Dans ce cas, la couche externe 10a peut être en toile de verre ou autre tissu, tandis que le couche interne 10b peut être en tôle.
La tôle constitue en fait une pla- tine mobile et en fait, son côte intérieur peut venir en contact direct avec un agent de refroidissement. At- tendu que les minces bandes métalliques sont encore plus sensibles au choc thermique qu'une platine épaisse, la fonction d'une matière tissée, en particulier s'il s'a- git d'une matière ayant des qualités isolantes, comme une toile de verre, est particulièrement avantageuee.
Du fait que le métal a tendance à soumettre les bandes de coulée 10 latéralement à un retrait, pen- dant la coulée, il/est souhaitable d'utiliser un moyen classique pour provoquer un allongement latéral des bandes de coulée. Il est coutumier, en pratique, de pré- voir dans une machine utilisant des bandes transporteu- ses en tissu ou matière analogue des rouleaux spéciaux qui sont rainures ou autrement agences pour frotter la- téralement sur la toile pour atteindre ce résultat.
Un moyen permettant d'y parvenir est représenté sur les figures 10 et 11.Ce moyen consiste essentiel- lement à prévoir des rainures rudimentaires ou peu pro- fondes 55 dans les barres de guidage 8 et 19. Les rai-
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nurea sont ménagées hëliaoTda3.ement vers la droite et vers la gauche à partir du centre des barres de guidage
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de façon à exercer une force de frottement latéral sur les bandes de coulée 10 à mesure qu'elles passent sur elles. On doit noter que la toile de verre présente, de façon inhérente, un certain degré d'élasticité qui par lui-môme a tendance à agir de façon à provoquer un étalement latéral de la toile de fibre de verre, @ès qu'elle n'est plus soumise à l'effet du retrait du métal.
Il est très souhaitable que les surfaces des platine% soient aussi planes que possible dans les con- ditions de fonctionnement. Même si elles sont refroi- dies par eau, il se produit un certain gauchissement ou une certaine flexion des côtés soumis à la chaleur pro- venant du métal.Bien que cela puisse être théorique- ment compensé par un meulage initial en creux dee sur- faces, il est difficile de le réaliser en pratique. On peut effectuer également une compensation en plaçant des réchauffeurs en forme de bandes 56 au-dessous et au-dessus des platines 5 et 16, respectivement. Ces réchauffeurs dilatent les cotés éloignés de la platine d'une façon correspondant à la dilatation de ces cotée rapprochée.
En réglant la chaleur appliquée et en déterminant judi- cieusement l'emplacement des réchauffeurs en forme de bandes, on obtient une compensation satisfaisante de façon à pouvoir régler la section droite de la matière en cours de coulée.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée, et est susceptible de recevoir diverses variantes rentrant dans le cadre et l'esprit de l'invention.