Procédé de fabrication de tuyaux en fonte, par moulage centrifuge, tuyau en fonte obtenu par ce procédé et appareil pour la mise en asuvre de ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé de fabrication de tuyaux en fonte, par rnoula.ge centrifuge dans un moule métalli que. refroidi extérieurement et présentant une partie cylindrique, ainsi qu'un tuyau en fonte obtenu par ce procédé et un appareil pour la, mise en couvre dudit procédé.
On a déjà appliqué un revêtement en une matière sèche, finement divisée à la surface interne des moules métalliques employés pour le moulage de tuyaux, mais aucune des mé thodes proposées jusqu'à présent, utilisées ou expérimentées, n'a permis d'obtenir un revê tement en une matière pulvérulente, sèche et déliée, qui soit cohérent et continu pendant la coulée et qui donne une pièce moulée de structure uniforme et désirable. Les méthodes proposées jusqu'à présent pour appliquer une matière de revêtement à la surface d'un moule n'ont pas été généralement satisfai santes, pour un grand nombre de causes, parmi lesquelles on peut mentionner la diffi culté rencontrée pour effectuer une distribu tion uniforme de la matière de revêtement sur la surface du moule.
Un revêtement en une matière sèche et pulvérulente peut se diviser ou se déplacer en portions en laissant nues des places de la surface du moule, si le revêtement reste trop longtemps en contact avec la surface du moule avant d'être recouvert par le métal fondu; ceci risque de se produire le plus sou vent lorsque l'épaisseur du revêtement est forte. On a également trouvé que le choc du métal fondu avec la surface recouverte du moule, a tendance à diviser le revêtement, en poussant des portions du revêtement sur la surface du moule, de manière à laisser des places non protégées qui créent des surfaces froides lors du moulage et qui produisent éga lement une rugosité indésirable de la surface externe de la pièce moulée.
On a trouvé que cette tendance au déplacement de la matière du revêtement augmente notablement avec l'accroissement de l'épaisseur de la couche de revêtement.
Un tuyau en fonte de moulage tel que fa briqué dans des moules revêtus comme précé demment, n'a pas présenté les caractéristiques distinctives qui seront décrites ci-après pour un tuyau fabriqué selon la présente inven tion.
Selon le procédé de l'invention, on revêt intérieurement le moule d'une matière sèche, finement divisée, sur laquelle on coule le mé tal fondu à l'aide d'une rigole de coulée.
Ce procédé est caractérisé en ce que, pour revêtir intérieurement le moule, on dirige un jet de gaz de support chargé d'une matière de revêtement sèche finement divisée, contre la surface interne du moule, celui-ci étant en rotation, puis on coule le métal fondu sur le revêtement ainsi obtenu presque immédiate ment après l'arrivée de la matière sur la pa roi du moule, le tout de telle sorte que ce re vêtement soit d'épaisseur uniforme et se trouve formé un temps très court avant le contact du métal fondu avec le moule.
Ce procédé peut être mis en aeuvre en pro voquant un déplacement longitudinal entre le moule, d'une part, et la rigole de coulée et le jet de gaz de support, d'autre part, de ma nière à déposer la matière de revêtement, sur la partie cylindrique du moule, suivant un ruban hélicoïdal dont les spires se touehent, le revêtement se trouvant formé en chaque point du moule un temps très court avant le contact du métal fondu avec ce point du moule.
L'énergie du jet du gaz de support est de préférence telle qu'elle donne une vitesse suf fisante aux particules de la matière de revê tement pour les amener en contact avec la surface du moule sans que le jet de gaz lui- même ait une vitesse telle qu'il frappe sur la surface du moule avec une force propre à en lever les particules déposées. La matière de revêtement pulvérulente est de préférence fournie au jet de gaz à une vitesse uniforme, ce qui coopère à la formation d'une couche de revêtement d'épaisseur pratiquement uni forme.
On a trouvé qu'un revêtement produit de cette manière présente certaines qualités distinctives et de valeur, en ce sens qu'il a une bonne résistance aux forces de rupture, qu'il peut être appliqué au moule avec beau coup d'uniformité, même lorsqu'il est très mince; ce revêtement, même lorsqu'il est très mince, est effectif pour empêcher la forma tion de surfaces trop refroidies lors du mou lage.
Ceci paraît confirmer la supposition que les particules de la matière de revêtement dé placée par le gaz de support pour frapper contre le moule, sont entourées d'un film de gaz absorbé, film qui, après un temps appré ciable de dépôt du revêtement, forme une partie effective du revêtement et accomplit une fonction importante en permettant d'ob tenir l'absence de froid et une structure dési rable de la pièce moulée.
L'intervalle de temps qui s'écoule entre le moment où le revêtement est appliqué au moule et le moment où le revêtement ainsi ap pliqué est mis en contact avec le métal fondu provenant de la rigole de coulée est impor tant pour la réussite du procédé. Le temps maximum pendant lequel le revêtement reste non recouvert par le métal fondu ne doit pas de préférence dépasser six secondes et il sera aussi court que possible, afin d'obtenir les meilleurs résultats.
De préférence, lors de la formation d'un revêtement en ruban hélicoïdal, comme indi qué ci-dessus, on dirige le jet du gaz de sup port de telle sorte qu'il dépose ses particules de la matière de revêtement sur la partie du moule qui, au moment du dépôt, se trouve immédiatement au-dessus et en avant, dans le sens axial de la partie du moule sur laquelle le métal fondu est en train de couler, de telle sorte que le revêtement est touché par le mé tal fondu presque instantanément.
Il est en effet évident que le jet de gaz de support doit être dirigé de manière à déposer les par ticules de la matière de revêtement sur la sur face du moule non recouverte par le métal, sans que de la matière de revêtement, pendant qu'elle est contenue dans ce jet, entre en cou- tact direct avec le métal coulant du bec de la rigole de coulée ou avec le métal fondu qui a déjà été déposé dans le moule. En observant strictement cette condition et plus le revéte- tement est appliqué près du métal coulant de la rigole et près de l'enroulement de métal coulé précédemment, d'autant meilleurs sont les résultats.
Il est donc très recommandable que le jet de gaz soit dirigé en tenant compte de ces conditions, contre la surface supérieure du moule. Si l'on dirige le jet de gaz, de pré férence de cette manière, c'est que l'on a trouvé que plus le revêtement reste longtemps sur la surface du moule avant d'être touché par le métal, plus des parties de la matière du revêtement peuvent facilement glisser ou se déplacer en laissant des surfaces non re couvertes dont l'existence donne des qualités indésirables à la pièce coulée.
Des expériences sur le procédé de l'invention ont amené à la conviction que plus l'intervalle de temps en tre l'étendage du revêtement et le contact de ce revêtement avec le métal fondu est long, d'autant moins efficace est le revêtement, même lorsque sa continuité n'est pas détruite et on explique ceci en supposant que les films de gaz absorbé adhérant aux particules de la matière <B>de</B> revêtement, lorsque ces particules sont déposées sur la surface du moule, cons tituent un élément important, mais de courte durée pour l'efficacité de la couche de revê tement.
L'épaisseur de la couche de revêtement est. déterminée par la quantité de matière de re vêtement fournie au gaz de support et déli vrée par le jet de ce gaz pendant la coulée du tuyau et comme il se produit un courant d'air à travers le moule, pendant la coulée, qui, indubitablement, enlève une partie de la matière pulvérulente de revêtement fournie au moule par le jet de gaz, il est impossible de déterminer exactement quelle est l'épais seur réelle du revêtement en fonction de la quantité de matière fournie.
Cependant, on a trouvé qu'avec toutes les matières de revê tement avec lesquelles on a travaillé ou fait des expériences, il est nettement désavanta geux pour l'efficacité du revêtement produit, d'amener au moule, pendant le moulage, de la matière de revêtement pulvérulente en plus grande quantité que celle formant, si elle res tait en totalité en contact avec le moule, un revêtement d'une épaisseur dépassant 0,025 mm. On a trouvé que dans tous les cas la matière pulvérulente de revêtement peut être fournie au moule en quantité plus petite que la quantité qui donnerait un revêtement d'une épaisseur de 0,025 mm, mais cependant suffisamment grande pour donner une pièce moulée sans surface de fonte blanche (fonte trempée).
Ces données varieront tant soit peu avec des matières de revêtement pulvérulentes différentes, mais elles peuvent être facile ment établies pour chaque matière différente et peuvent être appliquées avec uniformité et assurance pour obtenir de bons résultats. En travaillant avec du ferro-silicium pulvérulent qui passe à travers un tamis de 30 mailles au pouce (Tyler séries) et pour obtenir les meilleurs résultats, la fourniture du ferro- silicium au jet de gaz doit être en quantité telle qu'elle produise, si toute la matière du revêtement reste en place dans le moule, un revêtement d'une épaisseur d'environ 0,0075 mm.
Avec d'autres matières de revêtement, la fourniture variera. Ainsi, on a trouvé qu'avec du kaolin, la fourniture doit être telle qu'elle produise un revêtement de 0,0225 mm, si toute la matière reste en contact dans le moule; avec du talc, la vitesse de l'alimenta tion doit donner un revêtement d'une épais seur de 0,0<B>2</B>25 mm; avec de la magnétite, la valeur de l'alimentation doit donner un revê tement de 0,0125 mm; avec du ferro- manganèse, cette valeur doit donner un revê tement de 0,0175 mm, avec du zirconium, manganèse, silicium, cette valeur doit donner un revêtement de 0,0075 mm; avec du mica, cette valeur doit donner un revêtement de 0,02 mm;
avec du charbon, cette valeur doit donner un revêtement de 0,025 mm. En plus du fait que plus le revêtement déposé sur le moule est épais, plus il est sujet à se fendre et à perdre sa continuité, il ressort clairement des travaux faits par la demanderesse sur ce procédé, que plus les revêtements sont minces, plus le produit résultant est de la structure la plus désirable.
Lors du moulage de tuyaux à extrémités évasées, avec un moule présentant un évase ment dans lequel est introduit un noyau, il n'est évidemment pas possible d'étendre sur la partie évasée du moule un tel revêtement uniforme comme cela peut être effectué, par le présent procédé, sur la partie cylindrique du moule.
Du fait que la pièce coulée est plus lourde dans la partie évasée que dans la partie cylindrique, il n'est pas aussi impor tant que cette partie évasée soit revêtue, comme il l'est pour la partie cylindrique du moule; on a trouvé qu'en dirigeant le jet de gaz portant des particules distribuées de la matière de revêtement, dans la partie évasée qui se trouve entre l'extrémité du noyau et le début de la partie cylindrique du moule, pen dant un court intervalle avant le versement du métal, il est possible d'exécuter un revête ment au moins raisonnablement satisfaisant de la partie évasée du moule.
Le tuyau selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est facilement usinable et très ré sistant aux chocs sur toute sa partie cylindri que, cette partie comportant deux zones con centriques de structures différentes, l'une in terne, l'autre externe. La zone externe :?e ce tuyau est caractérisée en ce que son fr.- de constitution est en prépondérance sous forme de dendrites entrelacées de ferrite et de per- lite ou de l'un de ces corps seulement, for mant une structure compacte et continue, sans interposition de l'eutectique de carbure de fer et de l'austénite à différentes phases de décomposition.
La zone interne de ce tuyau peut consister en prépondérance en une ma tière encastrante de ferrite et de perlite ou de l'un de ces corps seulement, pratiquement exempte de formations dendritiques, dans la quelle de petites plaques de carbone g i-.plii- tique sont réparties.
En parlant de dendrites entrelacées, on en tend des dendrites réparties dans toutes les sections transversales de la zone dendritique dans lesquelles ces dendrites sont en nombre, finesse et répartition approximativement les mêmes au moins dans la partie la plus ex terne, bien qu'il soit également exact que ces dendrites ont tendance à être moins fines et moins nombreuses dans la partie interne que dans la partie externe de la zone dendritique.
Le carbone non combiné se trouvant dans cette -zone dendritique peut en général être sous forme de points ou de nids. Le carbone combiné présent dans la zone dendritique ex terne peut se trouver en pourcentage nette ment plus faible par unité de masse que ce n'est le cas pour le carbone combiné dans la zone interne du tuyau.
La zone interne du tuyau peut ne présen ter pratiquement aucune structure cristalline dendritique, cette zone interne peut en outre contenir par unité de masse un plus fort pour centage de carbone combiné que ce n'est le cas pour la zone externe ou dendritique.
Il est évident que le pourcentage réel du carbone combiné se trouvant dans la partie cylindrique des tuyaux selon l'invention. va riera avec la composition du métal et avec l'épaisseur de la paroi du tuyau; ces condi tions influenceront également les pourcen tages relatifs du carbone combiné, par unité de masse, dans les zones interne et externe du tuyau, le pourcentage du carbone combiné restant toutefois de préférence plus faible dans la zone externe ou dendritique que dans la zone interne.
Par exemple, dans un tuyau ayant une paroi d'une épaisseur de 9,5 mm, fabriqué à partir d'un fer de la composition suivante:
EMI0004.0015
G <SEP> Si <SEP> S <SEP> P <SEP> Mn
<tb> 3,70 <SEP> 03 <SEP> 0,074 <SEP> 0,55 <SEP> 0,56 on a trouvé que le carbone combiné dans la zone dendritique est en proportion de 0,16 %, tandis que dans la zone interne, qui est gra- phitique, le carbone combiné est en propor tion de 0,44 %.
De plus, dans le cas d'un tuyau fabriqué à partir d'un fer de même composition ayant une paroi d'une épaisseur de 16 mm, on a trouvé que le carbone combiné dans la zone dendritique est en proportion de 0,11 %, tandis que dans la zone interne graphi- tique, il l'est à raison de 0,29 %. Les essais et les expériences qui ont été faits montrent que le pourcentage relativement bas de carbone combiné dans la zone dendritique par rapport à, celui dans la zone graphitique contribue d'une manière appréciable à la bonne qualité de ces tuyaux.
On remarquera que dans les exemples donnés, montrant les pourcentages du car bone combiné dans les zones interne et ex terne du tuyau, le carbone combiné total dans la pièce moulée est en proportion inférieure à (1.5 % : ceci est le cas pour la plupart des tuyaux conformes à l'invention, fabriqués pour remplir les exigences habituelles du commerce. Cependant, dans quelques cas et pour se conformer à des exigences spéciales pour des tuyaux devant être utilisés dans cerbiins buts, il sera désirable que le pour centage total de carbone combiné soit plus fort et, comme on le reconnaîtra, ceci peut facilement être réalisé par des expédients cou rants.
La zone externe ou dendritique aura de préférence une profondeur d'un quart au moins de l'épaisseur de la paroi du tuyau. Une telle profondeur de cette zone annulaire est suffisante pour augmenter la résistance aux chocs du tuyau. Plus les parois des tuyaux sont minces, plus la profondeur pro portionnelle de la zone dendritique est grande; avec des tuyaux de parois relative ment minces, la zone dendritique s'étendra intérieurement, dans bien des cas, sur ap proximativement la moitié de l'épaisseur du tuyau. La profondeur absolue de la zone dendritique augmente avec l'augmentation de l'épaisseur de la paroi.
Voici, à titre d'exemple, une description plus complète de la structure d'un tuyau se lon l'invention, telle qu'elle apparaît par un examen microscopique minutieux: La zone dendritique externe consiste prin cipalement en une structure continue de for mations cristallines, dendritiques, entrela cées, compactes de ferrite et de perlite ou de l'un de ces corps seulement, sans tendance à une direction unique, à travers lesquelles sont dispersés des points et des nids de car bone, par opposition à des plaques graphi- tiques qui caractérisent la zone interne de la pièce moulée,
ainsi que de petites surfaces de phosphure de fer et d'un eutectique dont l'un des constituants est du phosphure de fer ou de l'un de ces corps seulement. Les den drites de cette zone sont relativement fines à ou près de la surface externe de la zone et ont tendance à devenir tant soit peu plus grossières et moins nombreuses lorsque l'on se rapproche de la limite interne de la zone.
La zone interne, graphitique, du tuyau con siste en une matière agglomérante qui est composée de perlite ou de ferrite ou de l'un de ces corps seulement, contenant des surfaces d'un eutectique dont l'un des constituants est du phosphure de fer et ayant une structure qui tend à devenir plus grossière en allant vers la paroi interne de la zone. Dans toute cette matière agglomérante, le graphite est réparti en petits points et plus particulière ment en petites plaques distinctes de graphite.
L'appareil pour la mise en couvre du procédé de l'invention est du type comportant un moule métallique, refroidi extérieurement, présentant une partie cylindrique, et une ri gole de coulée destinée à déverser le métal dans la partie cylindrique du moule. Il est caractérisé en ce qu'il comporte une tuyère associée à la rigole de coulée, établie pour permettre la projection, à l'aide du gaz de support, de la manière pulvérulente contre la surface interne du moule.
Pour permettre d'exécuter le mode de réa lisation du procédé dans lequel la matière de revêtement est déposée suivant un ruban hélicoïdal, l'appareil peut être établi comme suit: Des moyens sont prévus pour provoquer un déplacement longitudinal entre le moule et la rigole de coulée de manière que le mé tal soit déversé successivement aux divers points de la longueur de la partie cylindrique du moule.
La tuyère pour le gaz est donc fixe par rapport au bec de la rigole de coulée. Pour obtenir les meilleurs résultats, la tuyère est placée et dirigée de telle sorte que le jet q u 'elle projette soit dirigé D sur la partie du moule qui se trouve immédiatement au-dessus et en avant dans le sens axial, de la partie sur laquelle le métal est fourni, à ce moment, par le bec de la rigole. En outre, les positions relatives du bec de la rigole et de la tuyère pour le gaz de support peuvent être telles que, lorsque la rigole est entièrement intro duite dans le moule pour que le bec de la ri gole corresponde avec l'extrémité évasée du moule, au moins une partie du jet projeté par la tuyère à gaz corresponde également avec l'extrémité évasée du moule.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une telle forme d'exécution de l'appareil selon l'invention.
La fig. 1 en est une élévation, le moule et la chambre d'eau l'entourant étant représentés en coupe longitudinale verticale, le bâti de support et les rails sur lesquels se déplace le chariot du moule étant arrachés à l'extrémité gauche de la figure et représentés tant soit peu schématiquement; La fig. 2 est un plan de l'extrémité de refoulement de la rigole de coulée, par la quelle le métal fondu est fourni au moule, montrant le conduit et la tuyère pour le gaz de support, lesquels sont supportés par la ri gole.
Un côté du moule est représenté en coupe et la position de rencontre du moule et du métal provenant du bec de la rigole par rapport au bord de l'enroulement en hé lice déposé précédemment, est également gros sièrement indiquée; La fig. 3 est une élévation latérale des parties de la rigole de coulée et du conduit pour le gaz de support, avec leurs bec et tuyère comme représenté à la fig. 2; La fig. 4 est une élévation de la tuyère de refoulement et du conduit pour le gaz, la tuyère étant représentée en majeure partie en coupe selon la ligne 4-4 de la fig. 2;
La fig. 5 est une vue en coupe transver sale selon la ligne 5-5 de la fig. 2, les par ties enveloppantes du moule étant également représentées en coupe et la surface de contact entre le moule et le métal provenant du hee de la rigole, ainsi que la matière en poudre sortant de la tuyère de la conduite à gaz étant également représentées; La fig. 6 est un plan de l'extrémité de la rigole de coulée et des parties supportées par celle-ci, un côté du moule étant représenté en coupe centrale horizontale et muni du noyau qui est introduit dans l'extrémité éva sée du moule;
La fig. 7 est une coupe verticale selon la ligne 7-7 de la fig. 1, montrant le méca nisme prévu pour fournir la matière pulvé risée de revêtement au conduit pour le gaz de support; La fig. 8 est une coupe du récipient pour la matière de revêtement pulvérisée et des dispositifs annexes, faite selon la ligne 8-8 de la fig. 7, le mécanisme pour régler la four niture de la matière pulvérulente étant repré senté en plan; La fig. 9 est une élévation en coupe de la partie arrière du conduit pour le gaz de sup port et de la trémie par laquelle la matière de revêtement en poudre est fournie au con duit;
La fig. 10 est un plan de l'extrémité de refoulement de la rigole pour le métal fondu, montrant une variante de la disposition de la tuyère pour le gaz de support-: La fig. 11 est un plan de l'extrémité du conduit d'air, les joints entre ce conduit et la partie déviée, ainsi qu'entre cette partie et la tuyère, étant représentés en coupe; La fig. 12 est une élévation d'un tuyau en fonte de moulage selon l'invention, la partie cylindrique de ce tuyau étant représentée en coupe centrale longitudinale et partiellement .
arrachée entre les extrémités évasées et cylin driques; La fig. 13 est une coupe transversale à travers la partie cylindrique du tuyau repré senté à la fig. 12, faite, par exemple, selon la ligne de coupe indiquée en 13-1â à la fig. 12; La fig. 14 est une vue tant soit peu sché matique de la structure et de la composition de la zone externe dendritique du tuyau, telle qu'elle apparaît au microscope, à un grossisse ment d'environ cent en diamètre; La fig. 15 est de nouveau une vue tant soit peu schématique de la structure et de la composition de la zone interne du tuyau telle qu'elle apparaît au microscope sous un gros sissement d'environ cent en diamètre.
Aux fig. 12 et l3 les zones externe et in terne sont indiquées respectivement par 10 et 11. A la fig. 14, les dendrites formant la masse prépondérante de la zone dendritique externe du tuyau sont, comme on le com prend, du fait de leur disposition entrelacée et non dirigée, coupées de toute manière ima ginable par n'importe quelle surface préparée pour l'examen et la photographie microsco pique.
Au dessin, les formes dendritiques se trouvant dans la coupe préparée pour l'exa men microscopique sont indiquées par 12. Bien que les dendrites de la zone dendritique soient principalement composées de ferrite, des surfaces de perlite apparaissent et ces dernières sont indiquées au dessin par 13. Dans la zone dendritique, les points de car bone et les petites surfaces d'un eutectique contenant du phosphure de fer sont respecti vement indiqués par 14 et 15.
Comme indiqué à la fig. 15, la masse de la zone interne, qui est graphitique, est com posée d'une matière agglomérante de perlite 13 et de ferrite 17. De petites plaques de gra phite 18 sont réparties dans la matière agglo- mérante et des surfaces d'un eutectique con tenant du phosphure de fer sont également présentes dans cette matière, comme l'indique le chiffre 19.
En référence plus particulièrement aux ,fig. 1 à 11, A est le bâti supportant la ma chine à mouler et ses accessoires. B indique une construction de support érigée sur le bâti pour supporter la poche de coulée Bl, de la quelle du métal est fourni à la rigole de cou lée. B' indique un cylindre hydraulique ac couplé pour actionner la poche. C est la rigole de coulée, laquelle est fixée à la construction B et est de construction habituelle. munie ù son extrémité d'un bec G'1 incliné d'un côté.
La rigole de coulée, comme on l'a dit, est de construction usuelle excepté qu'elle présente le long du côté vers lequel s'étend le bec C', un siège C= en enfoncement destiné à recevoir le conduit pour le gaz de support. D indique le chariot de la poche à eau, à travers lequel s'étend le moule rotatif Dl, d' indique l'an neau annulaire prévu à l'extrémité étroite du moule et faisant saillie intérieurement d'une quantité correspondant à l'épaisseur de la pièce à mouler. Comme habituellement, le chariot est supporté par des roues indiquées en D@, reposant sur les rails A1 à la partie su périeure du bâti A.
Le bâti et les rails sont partiellement arrachés à. la fig. 1, mais on comprendra que la construction est, comme habituellement, telle qu'elle permet le dé placement longitudinal du chariot du moule par rapport à la rigole de coulée stationnaire. D' est un moteur supporté par le chariot du moule et relié par des engrenages indiqués en d" au moule Dl pour entraîner ce dernier.
Le mouvement longitudinal est donné au cha riot du moule par le cylindre hydraulique D4. Le piston, non représenté, travaillant dans le cylindre, est accouplé par sa tige D' au cha riot du moule. D\' indique l'extrémité évasée du moule et D7 (fig. 6) indique le noyau qui est introduit dans cette extrémité évasée, avant que le métal ne soit versé en elle. D$ (fig. 6) indique l'espace se trouvant entre l'extrémité du noyau et le début de la par tie cylindrique du moule.
Dans toute la construction générale qui vient d'être donnée, l'appareil est du type permettant d'effectuer le moulage des tuyaux en déposant le métal fondu sous forme d'un ruban hélicoïdal dans un moule centrifuge, lequel est retiré, pendant la coulée, relative ment à la rigole de coulée stationnaire par laquelle le métal coule dans le moule.
E indique un conduit pour le gaz de sup port, tel que l'air. Comme représenté, ce con duit est supporté par la rigole de coulée C, de préférence comme représenté dans la par tie C= enfoncée.Une tuyère El est fixée à l'ex trémité de ce conduit et se trouve près de l'extrémité de la rigole de coulée; elle est di rigée de manière qu'elle fournisse le gaz de support qui lui est amené par le conduit à gaz, extérieurement vers le côté du moule vers lequel le bec Cl de coulée s'étend égale ment.
Les caractéristiques constructives es sentielles de cette tuyère sont qu'elle fournit le gaz de support et la matière de revêtement pulvérulente transportée par ce gaz, dans une direction telle que la matière de revêtement est déposée sur le côté du moule en avant du point de contact du métal sortant du bec de coulée de la rigole avec la partie ainsi revê tue du moule en un point à une certaine dis tance, pour ainsi dire, en avant de l'enrou lement fraîchement déposé du métal encore liquide, ces conditions étant nécessaires pour empêcher le choc de la matière de revêtement pulvérulente avec le métal liquide déjà dé posé dans le moule et avec celui sortant du bec de la rigole de coulée.
Pour obtenir les meilleurs résultats, la tuyère du gaz de sup port doit être placée et dirigée de manière à fournir la matière de revêtement sur la sur face du moule immédiatement en avant dans le sens axial et dans le sens circonférentiel du point de contact du métal fondu prove nant de la rigole de coulée, de telle sorte que le revêtement déposé soit touché par le métal sortant du bec de la rigole de coulée presque immédiatement après son dépôt sur le moule. Bien que l'on ait fait des expériences avec plus ou moins de succès avec de nom breuses formes de tuyères, on a trouvé que la construction de tuyères indiquée au dessin est spécialement bien adaptée aux buts de l'in vention.
Comme représenté, cette tuyère est de section transversale allant graduellement en diminuant à partir de son point de fixa tion avec le conduit à gaz, en étant de préfé rence conique comme représenté en E\, et elle est munie de trois rangées parallèles de trous, indiquées en E3, E4, E', la surface totale des sections des trous étant environ trois fois la surface de la section transversale du conduit à gaz. Cette tuyère est la mieux adaptée pour la mise en oeuvre pratique de l'invention. Il est désirable qu'elle soit placée de manière à se trouver très près de la partie du moule vers laquelle le jet de gaz est dirigé.
La distance réelle qui se trouve entre la tuyère et le moule, lorsque la rigole de coulée à laquelle la tuyère est fixée, est introduite dans le moule, est déterminée, pour une certaine me sure, par l'épaisseur radiale, pour ainsi dire, de l'anneau dl à l'extrémité étroite du moule, parce que la tuyère doit. être placée de ma nière à passer cet anneau sans faire contact avec lui, lorsque la rigole de coulée est retirée du moule. Dans les moules de plus grand diamètre, on relie de préférence le conduit, pour le gaz de support, à la tuyère, au moyen d'une partie déviée indiquée en E' aux fig. 10 et 11, cette partie déviée étant courbée, comme indiqué, de manière à amener la tuyère au voisinage désiré du côté du moule.
L'autre extrémité du conduit pour le gaz de support est reliée à ce que l'on peut appeler un canon, la liaison étant indiquée en E'. Ce canon présente un passage cylindrique Fl du même diamètre que celui du conduit pour le gaz avec lequel il communique et à son extrémité externe une tuyère FZ pénètre dans l'extrémité de ce passage, cette tuyère étant.
reliée, comme représenté, avec un tuyau sou ple qui est à son tour relié à n'importe quelle source non représentée d'air comprimé ou d'un autre gaz à disposition. Un passage F3 s'ouvre dans le passage cylindrique F' et con duit à partir d'un entonnoir F4 qui est prévu pour recevoir une quantité mesurée de ma tière de revêtement pulvérulente, à partir de n'importe quel appareil d'alimentation appro prié: Comme indiqué, le conduit F' mène à la tuyère FZ, FE est un manomètre relié à la con duite d'air et F'r est un robinet de réglage.
Il est très important, pour la mise en oeu- vre avec le plus de succès de l'invention, que la matière de revêtement pulvérulente soit fournie au canon et par le conduit pour le gaz de support à la tuyère de refoulement, avec grande régularité, de manière à effectuer le revêtement du moule avec une épaisseur uni forme de matière de revêtement.
Dans ce but, on peut employer un dispositif d'alimen tation qui consiste en un cylindre G vertical à à la partie inférieure duquel est fixé un dis- qtue rotatif G1 dont la surface supérieure doit être rainurée ou rendue rugueuse d'une autre manière, comme indiqué en G2 (fig. 8), de fa çon à constituer une bonne prise sur la ma tière de revêtement pulvérulente qui est char gée dans le cylindre et qui repose sur ce disque. g1 indique une garniture utilisée pour former un joint suffisamment étanche entre le disque et le cylindre. Le disque est sup porté sur un axe G3 rotatif qui est entraîné par un moteur, comme indiqué en G<B>'</B>, par l'intermédiaire de n'importe quel engrenage approprié non représenté.
Un axe G5 fait saillie de la surface supérieure du disque et à partir de cet axe s'étendent à différents ni veaux, des bras latéraux G6 reliés par des tiges verticales G7, le cadre ainsi formé étant destiné à faciliter la rotation de la charge de matière de revêtement pulvérulente, avec le disque. Une ouverture G8 en forme de fente est ménagée dans la paroi du cylindre G, juste au-dessus du disque, comme représenté. Une lame de couteau H est articulée à un bord latéral de cette ouverture G8, comme indiqué en Hl. Cette lame s'étend à travers l'ouverture en ayant son bord tranchant H2 faisant saillie dans le cylindre par l'ouverture G8 et une saillie bridée H3 est fixée au som met de cette lame. Cette saillie est prévue pour empêcher l'échappement de la matière de revêtement pulvérulente au-dessus du bord supérieur du couteau.
Un arbre H4 sert d'axe d'articulation du couteau, un levier H5 est fixé à l'extrémité supérieure de l'arbre H4 et présente une extrémité fourchue H6 dans laquelle est tourillonnée une vis sans fin I qlui est mise en rotation au moyen d'un bou ton I1 et qui est fixée à n'importe quelle po sition désirée au moyen d'une vis I2 d'emboî tement. Cette vis sans fin est en prise avec un secteur I3 et on comprend facilement qu'en faisant tourner la vis sans fin, n'importe quel réglage désiré de la lame de couteau peut être effectué. J indique un couvercle pour la tré mie F4. Ce couvercle est prévu pour protéger la trémie de l'introduction de matières indé sirables, mais il présente des ouvertures pour permettre l'entrée de l'air. Un couvercle semblable Jl est indiqué pour le cylindre G.
K (fig. 2 et 5) indique le courant du mé tal fondu sortant du bec Cl de la rigole de coulée. La surface de contact de ce courant de métal fondu avec le côté du moule est in diquée en K1 aux fig. 2, 5 et 6. K2 indique le dernier enroulement de métal qui vient d'être versé et K3 (fig. 2) indique en coupe le métal coulé en contact avec la paroi du moule. L (fig. 2 et 5) indique les lignes sur lesquelles la poussière sortant de la tuyère se déplace sur son passage pour faire contact avec le côté du moule. L' indique la place sur le côté du moule du passage de la poussière ap pliquée directement au moule par la tuyère.
Lors de l'exécution du procédé de l'inven tion, le nouveau tuyau peut être produit avec succès et économiquement en coulant un fer compris dans les limites de composition sui vantes:
EMI0009.0007
C <SEP> Si <SEP> 8
<tb> 3,00-3,85 <SEP> 1,20-8,00 <SEP> 0,05-0,15
<tb> <B>.D211</B>
<tb> 0,20-0,80 <SEP> 0,20-2,00 On comprendra que des fers compris dans les limites ci-dessus peuvent et doivent fré quemment contenir des quantités variables d'éléments alliants, tels que le cuivre, le nickel, le chrome, le molybdène, le titane et le vanadium, la présence de ces éléments ne doit pas modifier dans n'importe quelle me sure appréciable le caractère général et la qualité du produit.
Comme exemple de compositions de fer que l'on peut utiliser avec beaucoup de succès pour la fabrication des tuyaux selon l'invention, on peut citer, par exemple, les suivantes:
EMI0009.0009
C <SEP> Si <SEP> 8 <SEP> 1V111 <SEP> P
<tb> 3,70 <SEP> 2,02 <SEP> 0,065 <SEP> 0,56 <SEP> 0,49
<tb> 3,64 <SEP> 1,72 <SEP> 0.074 <SEP> 0,43 <SEP> 0,81
<tb> 3,47 <SEP> 2,20 <SEP> 0,147 <SEP> 0,42 <SEP> <B>0,77</B> On comprendra que les parties de l'appa reil sont représentées aux fi-. 1 et 6 dans les positions relatives qu'elles occupent au début de la coulée du métal fondu pour former un tuyau en fer coulé à extrémité évasée.
Une fois que le métal fondu est fourni de la. poche de coulée dans la rigole de coulée et com mence à sortir dans le moule à partir de la tuyère de la rigole, les parties restent relati vement stationnaires, excepté que le moule est en pleine rotation, jusqu'à ce que suffisam ment de métal ait coulé dans le moule pour remplir l'espace entre l'extrémité évasée et le noyau. Lorsqu'on désire revêtir au moins par tiellement l'extrémité évasée du moule avec de la matière de revêtement pulvérulente, on commence par débiter la matière de revête ment par la tuyère légèrement avant le flux du métal venant du bec de la rigole de coulée.
Ceci est possible du fait qu'une partie au moins du jet de support est placée de manière à fournir la poudre dans l'extrémité ouverte de la partie évasée en même temps que le bec de la rigole de coulée correspond avec l'extré mité ouverte de la partie évasée. Une fois que l'extrémité évasée de la pièce est coulée, le moule est déplacé, ce qui fait que le métal provenant du bec de la rigole est déposé sur la partie cylindrique du moule rotatif selon des enroulements en hélice qui se fondent en semble à leurs bords de contact pour former une pièce coulée continue.
En même temps que le métal est fourni au moule se retirant, un jet d'air est refoulé par la tuyère F' dans la partie tubulaire Fl du canon F et en même temps, l'appareil d'alimentation fournit exac tement une quantité réglée de matière de re vêtement pulvérulente dans l'entonnoir F' et à travers ce dernier dans la partie tubulaire du canon, de telle sorte que cette matière est transportée par le conduit pour le gaz de sup port, avec l'air et dans la tuyère El à partir de laquelle elle sort avec le gaz de support et par suite de l'énergie cinétique dohnée aux particules de la matière de revêtement pen dant son passage à travers le conduit E,
ces particules sont lancées en contact avec le côté du moule où elles forment une couche ou un revêtement dont l'épaisseur dépend évidem ment de la quantité de matière pulvérisée fournie au gaz de support et du pourcentage de cette matière pulvérisée qui reste réelle ment en contact avec les côtés du moule. Cette couche de revêtement est déposée sur le moule selon les enroulements en hélice comme c'est le cas avec le métal sortant de la rigole de coulée et la largeur des enroule ments ainsi que le pas de l'hélice seront tels que les enroulements de la matière de revê tement se recouvriront tant soit peu, en assu rant ainsi que la surface entière du moule soit recouverte.
On a indiqué au dessin que le point de dépôt de la matière de revêtement se trouve dans le quart supérieur du moule, immédia tement au-dessus et immédiatement en avant, dans le sens axial, du quart inférieur sur le- que le métal provenant de la rigole est déposé, de telle sorte que la surface revêtue du moule est touchée par le métal provenant du bec de la rigole par un mouvement rotatif du moule bien inférieur à un tour, ou bien.
vu la vitesse de rotation du moule, presqu'instantanément après son dépôt sur le moule et on verra que l'application de la traînée de matière de revê tement au point indiqué est beaucoup faci litée par la construction représentée au des sin, dans laquelle le conduit pour le gaz de support et la tuyère sont supportés par le côté supérieur de la rigole, qui se trouve du même côté de la rigole que celui à partir duquel s'é tend le bec c'. On verra également qu'en mu nissant la rigole d'un siège en enfoncement, comme indiqué en C\ et en plaçant le conduit pour le gaz de support dans cette partie en foncée de la rigole, cette partie de l'appareil est beaucoup plus compacte,
ce qui est dési rable dans toutes les constructions et impor tant dans la construction d'appareils pour la fabrication de tuyaux de petit diamètre.
Evidemment différentes modifications peuvent être apportées à l'appareil représenté et décrit, mais la place de la tuyère près de la partie supérieure de la rigole et la direc tion de cette tuyère vers le côté supérieur du moule sont des caractéristiques non pas essen- belles, mais très désirables, à la fois au point de vue de la compacité de la construction de l'appareil et parce que cette disposition de la tuyère permet au gaz de support et à la poussière d'être plus commodément dirigés pour déposer le revêtement sur le côté supé rieur du moule et aussi près que possible du point de contact du métal sortant du bec de la rigole.
En fabriquant le tuyau selon l'invention par le procédé qui vient d'être décrit, il est possible, sur une échelle industrielle, de pro duire des tuyaux ayant des zones dendri- tiques du caractère que l'on a décrit s'éten dant sur au moins un quart de l'épaisseur de la paroi cylindrique du tuyau et ce procédé présente l'avantage supplémentaire que l'ef fort de tension de la surface dendritique est très uniforme lorsque le métal est très chaud, ce qui permet à la pièce moulée de résister aux efforts longitudinaux se produisant pen dant la solidification et pouvant former des défauts dans la surface externe du tuyau.
En outre, la disposition non dirigée des dendrites entrelacées a une tendance marquée pour em pêcher la formation de ce que l'on appelle des trous d'épingle dans la paroi de la pièce moulée, formés par l'échappement des gaz occlus, gaz qui, lorsque la structure cristal line est plus ou moins normale à la surface, ont tendance à suivre la surface des cristaux et à échapper à travers la surface externe de la pièce moulée.
Method of manufacturing cast iron pipes, by centrifugal casting, cast iron pipe obtained by this method and apparatus for carrying out this method. The present invention comprises a process for manufacturing cast iron pipes by centrifugal rnoula.ge in a metal mold. externally cooled and having a cylindrical part, as well as a cast iron pipe obtained by this method and an apparatus for, setting said method.
A coating of a dry, finely divided material has already been applied to the internal surface of metal molds used for pipe molding, but none of the methods heretofore proposed, used or tested, has made it possible to obtain a A coating of a powdery, dry and loose material which is consistent and continuous during casting and which provides a molded part of uniform and desirable structure. The methods proposed heretofore for applying a coating material to the surface of a mold have not been generally satisfactory, for a large number of causes, among which may be mentioned the difficulty encountered in effecting distribution. uniform coating material over the mold surface.
A coating of a dry, powdery material may split or move into portions, leaving areas of the mold surface bare, if the coating remains in contact with the surface of the mold for too long before being covered by the molten metal; this is likely to happen most often when the coating thickness is high. It has also been found that the shock of the molten metal with the coated surface of the mold, tends to split the coating, pushing portions of the coating onto the surface of the mold, so as to leave unprotected places which create cold surfaces when of the molding and which also produce an undesirable roughness of the outer surface of the molded part.
It has been found that this tendency to move the coating material increases markedly with increasing thickness of the coating layer.
A cast iron pipe as made in molds coated as above has not exhibited the distinctive characteristics which will be described below for a pipe manufactured according to the present invention.
According to the process of the invention, the mold is internally coated with a dry material, finely divided, on which the molten metal is poured using a pouring channel.
This process is characterized in that, in order to coat the mold internally, a jet of carrier gas charged with a finely divided dry coating material is directed against the internal surface of the mold, the latter being in rotation, and then poured. the molten metal on the coating thus obtained almost immediately after the arrival of the material on the surface of the mold, all in such a way that this coating is of uniform thickness and is formed a very short time before contact of molten metal with the mold.
This process can be implemented by causing a longitudinal displacement between the mold, on the one hand, and the pouring channel and the support gas jet, on the other hand, so as to deposit the coating material, on the cylindrical part of the mold, following a helical strip whose turns are touehent, the coating being formed at each point of the mold a very short time before contact of the molten metal with this point of the mold.
The energy of the carrier gas jet is preferably such as to impart sufficient velocity to the particles of the coating material to bring them into contact with the surface of the mold without the gas jet itself having an impact. speed such that it strikes the surface of the mold with a force suitable for lifting the deposited particles. The powder coating material is preferably supplied to the gas jet at a uniform velocity, which cooperates in forming a coating layer of substantially uniform thickness.
It has been found that a coating produced in this way exhibits certain distinctive and valuable qualities, in that it has good resistance to breaking forces, can be applied to the mold with good uniformity, even. when it is very thin; this coating, even when very thin, is effective in preventing the formation of over-cooled surfaces upon wetting.
This appears to confirm the supposition that the particles of the coating material displaced by the carrier gas to strike against the mold are surrounded by a film of absorbed gas, which film, after an appreciable time of coating deposition, forms an effective part of the coating and performs an important function in making it possible to obtain the absence of cold and a desirable structure of the molded part.
The time interval between when the coating is applied to the mold and when the coating thus applied is brought into contact with the molten metal from the pouring trough is important to the success of the process. . The maximum time that the coating remains uncovered by the molten metal should preferably not exceed six seconds and it will be as short as possible, in order to obtain the best results.
Preferably, when forming a helical tape coating, as indicated above, the jet of the carrier gas is directed such that it deposits its particles of the coating material on the mold part. which, at the time of deposition, lies immediately above and in front, in the axial direction of the part of the mold onto which the molten metal is being poured, such that the coating is touched by the molten metal almost instantly.
It is in fact evident that the jet of support gas must be directed so as to deposit the particles of the coating material on the surface of the mold not covered by the metal, without any coating material, while it is contained in this jet, comes into direct contact with the metal flowing from the spout of the pouring channel or with the molten metal which has already been deposited in the mold. Strictly observing this condition and the closer the coating is applied to the flowing metal of the gutter and near the previously cast metal coil, the better the results.
It is therefore highly recommended that the gas jet be directed, taking these conditions into account, against the upper surface of the mold. If the gas jet is directed, preferably in this way, it has been found that the longer the coating remains on the surface of the mold before being touched by the metal, the more parts of the coating material can easily slide or shift leaving uncovered surfaces the existence of which gives undesirable qualities to the casting.
Experiments on the process of the invention have led to the conviction that the longer the time interval between the spreading of the coating and the contact of this coating with the molten metal, the less effective the coating is, even when its continuity is not destroyed and this is explained by supposing that the films of absorbed gas adhering to the particles of the <B> coating </B> material, when these particles are deposited on the surface of the mold, constitute an important element, but of short duration for the effectiveness of the coating layer.
The thickness of the coating layer is. determined by the amount of coating material supplied to the carrier gas and released by the jet of this gas during the casting of the pipe and how a current of air occurs through the mold during the casting, which undoubtedly , removes part of the powder coating material supplied to the mold by the gas jet, it is impossible to determine exactly what the actual thickness of the coating is based on the amount of material supplied.
However, it has been found that with all the coating materials with which one has worked or experimented, it is clearly disadvantageous for the efficiency of the coating produced to bring material to the mold during molding. of powder coating in greater quantity than that forming, if it remains entirely in contact with the mold, a coating of a thickness exceeding 0.025 mm. It has been found that in all cases the powder coating material can be supplied to the mold in an amount smaller than the amount which would give a coating of 0.025 mm thickness, but still large enough to give a molded part without a cast surface. white (hardened cast iron).
These data will vary somewhat with different powder coating materials, but they can be easily established for each different material and can be applied with consistency and confidence to obtain good results. When working with powdered ferro-silicon which passes through a 30 mesh per inch screen (Tyler series) and for best results the supply of the ferro-silicon to the gas jet should be in such quantity as to produce, if all of the liner material remains in place in the mold, a liner approximately 0.0075mm thick.
With other coating materials the supply will vary. Thus, it has been found that with kaolin, the supply should be such as to produce a coating of 0.0225 mm, if all the material remains in contact in the mold; with talc, the feed rate should give a coating thickness of 0.0 <B> 2 </B> 25 mm; with magnetite, the feed value should give a coating of 0.0125 mm; with ferro-manganese, this value should give a coating of 0.0175 mm, with zirconium, manganese, silicon, this value should give a coating of 0.0075 mm; with mica, this value should give a coating of 0.02 mm;
with charcoal this value should give a coating of 0.025 mm. In addition to the fact that the thicker the coating deposited on the mold, the more it is subject to cracking and losing its continuity, it is clear from the work done by the applicant on this process, that the thinner the coatings, the more resulting product is of the most desirable structure.
When molding pipes with flared ends, with a mold having a flare into which a core is introduced, it is obviously not possible to extend over the flared part of the mold such a uniform coating as can be done, by the present process, on the cylindrical part of the mold.
Because the casting is heavier in the flared part than in the cylindrical part, it is not as important as long as this flared part is coated, as it is for the cylindrical part of the mold; it has been found that by directing the jet of gas carrying distributed particles of the coating material into the flared part which is between the end of the core and the start of the cylindrical part of the mold, for a short interval before pouring the metal, it is possible to achieve an at least reasonably satisfactory coating of the flared part of the mold.
The pipe according to the invention is characterized in that it is easily machinable and very resistant to impacts over its entire cylindrical part, this part comprising two con centric zones of different structures, one internal, the other external. . The external zone:? E this pipe is characterized in that its fr.- of constitution is predominantly in the form of intertwined dendrites of ferrite and pearlite or of one of these bodies only, forming a compact structure and continuous, without the interposition of the eutectic of iron carbide and of the austenite at different stages of decomposition.
The internal area of this pipe may consist predominantly of an embedding material of ferrite and perlite or of only one of these bodies, practically free of dendritic formations, in which small plates of carbon g i-.plii- tick are spread.
Speaking of interlaced dendrites, we tend dendrites distributed in all the cross sections of the dendritic zone in which these dendrites are in number, fineness and distribution approximately the same at least in the outermost part, although it is also correct that these dendrites tend to be less fine and less numerous in the internal part than in the external part of the dendritic zone.
The uncombined carbon found in this dendritic zone can generally be in the form of spots or nests. The combined carbon present in the outer dendritic zone may be found in a significantly lower percentage per unit mass than is the case for the combined carbon in the internal zone of the pipe.
The internal zone of the pipe may have virtually no dendritic crystal structure, this internal zone may furthermore contain per unit mass a higher percentage of combined carbon than is the case for the external or dendritic zone.
It is obvious that the actual percentage of the combined carbon being in the cylindrical part of the pipes according to the invention. will vary with the composition of the metal and with the thickness of the pipe wall; these conditions will also influence the relative percentages of combined carbon, per unit mass, in the inner and outer areas of the pipe, the percentage of combined carbon however preferably remaining lower in the outer or dendritic area than in the inner area.
For example, in a pipe having a wall with a thickness of 9.5 mm, made from an iron of the following composition:
EMI0004.0015
G <SEP> If <SEP> S <SEP> P <SEP> Mn
<tb> 3.70 <SEP> 03 <SEP> 0.074 <SEP> 0.55 <SEP> 0.56 it was found that the combined carbon in the dendritic zone is in the proportion of 0.16%, while in the internal zone, which is graphical, the combined carbon is in proportion of 0.44%.
In addition, in the case of a pipe made from an iron of the same composition having a wall thickness of 16 mm, it was found that the combined carbon in the dendritic zone is in the proportion of 0.11%. , while in the internal graphical area, it is 0.29%. The tests and experiments which have been carried out show that the relatively low percentage of combined carbon in the dendritic zone compared to that in the graphitic zone contributes appreciably to the good quality of these pipes.
It will be noted that in the examples given, showing the percentages of the combined carbon in the internal and external zones of the pipe, the total combined carbon in the molded part is in proportion less than (1.5%: this is the case for most of the pipes according to the invention, manufactured to meet customary commercial requirements. However, in some cases and to comply with special requirements for pipes to be used for certain purposes, it will be desirable that the combined total carbon percent is stronger and, as will be recognized, this can easily be achieved by common expedients.
The outer or dendritic zone will preferably have a depth of at least a quarter of the thickness of the wall of the pipe. Such a depth of this annular zone is sufficient to increase the impact resistance of the pipe. The thinner the walls of the pipes, the greater the proportional depth of the dendritic zone; with relatively thin walled pipes the dendritic zone will extend internally, in many cases, for approximately half the thickness of the pipe. The absolute depth of the dendritic zone increases with increasing wall thickness.
The following is, by way of example, a more complete description of the structure of a pipe according to the invention, as it appears on careful microscopic examination: The outer dendritic zone consists mainly of a continuous structure of formations. crystalline, dendritic, intertwined, compact of ferrite and perlite or of one of these bodies only, without tendency to a single direction, through which are scattered points and nests of carbon, as opposed to graphi - ticks which characterize the internal zone of the molded part,
as well as small areas of iron phosphide and a eutectic one of the constituents of which is iron phosphide or only one of these. The edges of this zone are relatively thin at or near the outer surface of the zone and tend to become somewhat coarser and less numerous as one approaches the internal boundary of the zone.
The internal graphitic zone of the pipe consists of an agglomerating material which is composed of perlite or ferrite or of one of these bodies only, containing surfaces of a eutectic, one of the constituents of which is iron phosphide and having a structure which tends to get coarser towards the inner wall of the area. In all this agglomerating material, the graphite is distributed in small points and more particularly in small distinct plates of graphite.
The apparatus for setting up the process of the invention is of the type comprising a metal mold, cooled externally, having a cylindrical part, and a casting rod intended to pour the metal into the cylindrical part of the mold. It is characterized in that it comprises a nozzle associated with the casting channel, established to allow the projection, using the support gas, in the pulverulent manner against the internal surface of the mold.
To enable the embodiment of the method in which the coating material is deposited in a helical tape to be carried out, the apparatus can be set up as follows: Means are provided for causing longitudinal displacement between the mold and the gutter. casting so that the metal is poured successively at various points along the length of the cylindrical part of the mold.
The nozzle for the gas is therefore fixed relative to the nozzle of the pouring channel. To obtain the best results, the nozzle is placed and directed so that the jet which it projects is directed at the part of the mold which is immediately above and axially forward, of the part on which the metal is supplied, at this moment, by the spout of the channel. Further, the relative positions of the gutter spout and the carrier gas nozzle may be such that when the gutter is fully inserted into the mold so that the spout of the gully matches the flared end of the mold. mold, at least part of the jet projected by the gas nozzle also corresponds with the flared end of the mold.
The appended drawing represents, by way of example, such an embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 1 is an elevation thereof, the mold and the water chamber surrounding it being shown in vertical longitudinal section, the support frame and the rails on which the mold carriage moves being torn off at the left end of the figure and shown somewhat schematically; Fig. 2 is a plan of the discharge end of the casting channel, through which molten metal is supplied to the mold, showing the conduit and the nozzle for the carrier gas, which are supported by the channel.
One side of the mold is shown in section and the meeting position of the mold and the metal coming from the mouth of the channel with respect to the edge of the helical coil previously deposited is also roughly indicated; Fig. 3 is a side elevation of the parts of the pouring channel and of the conduit for the carrier gas, with their nozzle and nozzle as shown in FIG. 2; Fig. 4 is an elevation of the delivery nozzle and of the gas duct, the nozzle being shown for the most part in section along the line 4-4 of FIG. 2;
Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 2, the enveloping parts of the mold also being shown in section and the contact surface between the mold and the metal coming from the hee of the channel, as well as the powder material coming out of the nozzle of the gas line also being shown; Fig. 6 is a plan of the end of the pouring channel and of the parts supported by the latter, one side of the mold being shown in horizontal central section and provided with the core which is introduced into the flared end of the mold;
Fig. 7 is a vertical section taken along line 7-7 of FIG. 1, showing the mechanism provided for supplying the pulverized coating material to the conduit for the carrier gas; Fig. 8 is a section through the container for the sprayed coating material and the ancillary devices taken along the line 8-8 of FIG. 7, the mechanism for adjusting the supply of the pulverulent material being shown in plan; Fig. 9 is a sectional elevation of the rear portion of the carrier gas conduit and the hopper through which powder coating material is supplied to the conduit;
Fig. 10 is a plan of the discharge end of the channel for the molten metal, showing a variant of the arrangement of the nozzle for the carrier gas: FIG. 11 is a plan of the end of the air duct, the joints between this duct and the deflected part, as well as between this part and the nozzle, being shown in section; Fig. 12 is an elevation of a cast iron pipe according to the invention, the cylindrical part of this pipe being shown in longitudinal and partial central section.
torn between the flared and cylindrical ends; Fig. 13 is a cross section through the cylindrical part of the pipe shown in FIG. 12, made, for example, along the cutting line indicated at 13-1â in FIG. 12; Fig. 14 is a somewhat sketched view of the structure and composition of the outer dendritic zone of the pipe, as seen under the microscope, at a magnification of about one hundred in diameter; Fig. 15 is again a somewhat schematic view of the structure and composition of the internal area of the pipe as it appears under the microscope at a magnification of about one hundred in diameter.
In fig. 12 and 13 the outer and inner zones are indicated respectively by 10 and 11. In fig. 14, the dendrites forming the preponderant mass of the outer dendritic zone of the pipe are, as will be understood, by virtue of their intertwined and undirected arrangement, cut in any imaginable manner by any surface prepared for examination. and microsco pic photography.
In the drawing, the dendritic forms in the section prepared for the microscopic examination are indicated by 12. Although the dendrites of the dendritic zone are mainly composed of ferrite, surfaces of perlite appear and these are indicated in the drawing by 13. In the dendritic zone, the carbon points and the small surfaces of a eutectic containing iron phosphide are respectively indicated by 14 and 15.
As shown in fig. 15, the mass of the internal zone, which is graphitic, is composed of an agglomerating material of perlite 13 and ferrite 17. Small plates of graphite 18 are distributed in the bonding material and surfaces of a eutectic containing iron phosphide are also present in this material, as indicated by the number 19.
With reference more particularly to, FIG. 1 to 11, A is the frame supporting the molding machine and its accessories. B indicates a support construction erected on the frame to support the pouring ladle B1, from which metal is supplied to the pouring channel. B 'indicates a hydraulic cylinder ac coupled to actuate the pocket. C is the pouring channel, which is attached to construction B and is of the usual construction. provided at its end with a spout G'1 inclined to one side.
The pouring channel, as has been said, is of usual construction except that it has along the side towards which the spout C 'extends, a seat C = in depression intended to receive the conduit for the gas of support. D indicates the carriage of the water bag, through which the rotary mold Dl extends, d indicates the annular ring provided at the narrow end of the mold and projecting internally by an amount corresponding to the thickness of the part to be molded. As usual, the trolley is supported by wheels indicated at D @, resting on the rails A1 at the upper part of the frame A.
The frame and the rails are partially torn off. fig. 1, but it will be understood that the construction is, as usual, such as to allow the longitudinal displacement of the carriage of the mold with respect to the stationary casting channel. D 'is a motor supported by the mold carriage and connected by gears indicated at d "to the mold Dl to drive the latter.
The longitudinal movement is given to the mold carriage by the hydraulic cylinder D4. The piston, not shown, working in the cylinder, is coupled by its rod D 'to the chain of the mold. D \ 'indicates the flared end of the mold and D7 (fig. 6) indicates the core which is introduced into this flared end, before the metal is poured into it. D $ (fig. 6) indicates the space between the end of the core and the start of the cylindrical part of the mold.
In all the general construction which has just been given, the apparatus is of the type allowing the molding of the pipes to be carried out by depositing the molten metal in the form of a helical strip in a centrifugal mold, which is removed, during the casting. , relative to the stationary casting channel through which the metal flows into the mold.
E indicates a conduit for carrier gas, such as air. As shown, this pipe is supported by the pouring channel C, preferably as shown in part C = depressed. A nozzle E1 is attached to the end of this pipe and is located near the end of the pipe. runoff; it is di rigée so that it supplies the support gas which is supplied to it by the gas conduit, externally towards the side of the mold towards which the casting nozzle C1 also extends.
The essential constructive characteristics of this nozzle are that it supplies the carrier gas and the powder coating material carried by this gas, in a direction such that the coating material is deposited on the side of the mold in front of the point of contact. of the metal emerging from the spout of the gutter with the thus coated part of the mold at a point at a certain distance, so to speak, in front of the freshly deposited coiling of the still liquid metal, these conditions being necessary for prevent the impact of the powder coating material with the liquid metal already deposited in the mold and with that emerging from the spout of the pouring channel.
For best results, the carrier gas nozzle should be positioned and directed so as to supply the coating material to the face of the mold immediately forward axially and circumferentially of the metal contact point. melt from the pouring channel, so that the deposited coating is touched by the metal exiting the spout of the pouring channel almost immediately after it is deposited on the mold. Although experiments have been made with varying degrees of success with many forms of nozzles, it has been found that the construction of nozzles shown in the drawing is especially well suited to the purposes of the invention.
As shown, this nozzle has a cross-section gradually decreasing from its point of attachment to the gas pipe, preferably being conical as shown at E \, and it is provided with three parallel rows of holes, indicated in E3, E4, E ', the total area of the cross-sectional areas of the holes being approximately three times the area of the cross-section of the gas duct. This nozzle is best suited for the practical implementation of the invention. It is desirable that it be placed so as to be very close to the part of the mold towards which the gas jet is directed.
The actual distance between the nozzle and the mold when the runner to which the nozzle is attached is introduced into the mold is determined, to some extent, by the radial thickness, so to speak, of the dl ring at the narrow end of the mold, because the nozzle must. be placed so as to pass this ring without making contact with it, when the casting channel is withdrawn from the mold. In larger diameter molds, the conduit, for the carrier gas, is preferably connected to the nozzle, by means of a deflected part indicated at E 'in FIGS. 10 and 11, this deflected part being curved, as indicated, so as to bring the nozzle to the desired vicinity on the side of the mold.
The other end of the conduit for the carrier gas is connected to what may be called a gun, the connection being indicated at E '. This barrel has a cylindrical passage F1 of the same diameter as that of the conduit for the gas with which it communicates and at its outer end a nozzle FZ enters the end of this passage, this nozzle being.
connected, as shown, with a flexible hose which is in turn connected to any not shown source of compressed air or other gas available. A passage F3 opens into the cylindrical passage F 'and leads from a funnel F4 which is provided to receive a measured quantity of powder coating material, from any suitable feed apparatus. : As indicated, the duct F 'leads to the nozzle FZ, FE is a pressure gauge connected to the air duct and F'r is a regulating valve.
It is very important for the most successful practice of the invention that the powder coating material is supplied to the barrel and through the carrier gas line to the discharge nozzle with great regularity. , so as to effect the coating of the mold with a uniform thickness of coating material.
For this purpose, it is possible to use a feeding device which consists of a vertical cylinder G to the lower part of which is fixed a rotating disc G1, the upper surface of which is to be grooved or roughened in some other way, as indicated in G2 (fig. 8), so as to form a good grip on the powder coating material which is loaded in the cylinder and which rests on this disc. g1 indicates a gasket used to form a sufficiently tight seal between the disc and the cylinder. The disc is supported on a rotary axis G3 which is driven by a motor, as indicated at G <B> '</B>, through any suitable gear not shown.
An axis G5 protrudes from the upper surface of the disc and from this axis extend at different levels, lateral arms G6 connected by vertical rods G7, the frame thus formed being intended to facilitate the rotation of the load of powder coating material, with the disc. A slit-shaped opening G8 is provided in the wall of cylinder G, just above the disc, as shown. A knife blade H is hinged to a lateral edge of this opening G8, as indicated at Hl. This blade extends through the opening having its sharp edge H2 protruding into the cylinder through the opening G8 and a flanged projection H3 is fixed to the top of this blade. This protrusion is provided to prevent the escape of the powder coating material over the upper edge of the knife.
A shaft H4 serves as the articulation axis of the knife, a lever H5 is fixed to the upper end of the shaft H4 and has a forked end H6 in which a worm I is journaled which is rotated by means of with a button I1 and which is fixed to any desired position by means of a fitting screw I2. This worm is engaged with a sector I3 and it is easily understood that by rotating the worm, any desired adjustment of the knife blade can be made. J indicates a cover for the F4 hopper. This cover is provided to protect the hopper from the introduction of undesirable matter, but it has openings to allow the entry of air. A similar cover Jl is shown for cylinder G.
K (fig. 2 and 5) indicates the current of the molten metal exiting the spout Cl of the pouring channel. The contact surface of this stream of molten metal with the side of the mold is indicated at K1 in figs. 2, 5 and 6. K2 indicates the last coil of metal which has just been poured and K3 (fig. 2) indicates in section the metal cast in contact with the wall of the mold. L (fig. 2 and 5) indicates the lines on which the dust exiting the nozzle moves in its path to make contact with the side of the mold. The indicates the place on the side of the mold of the passage of the dust applied directly to the mold by the nozzle.
In carrying out the process of the invention, the new pipe can be produced successfully and economically by casting an iron within the following composition limits:
EMI0009.0007
C <SEP> If <SEP> 8
<tb> 3.00-3.85 <SEP> 1.20-8.00 <SEP> 0.05-0.15
<tb> <B> .D211 </B>
<tb> 0.20-0.80 <SEP> 0.20-2.00 It will be understood that irons within the above limits can and frequently should contain varying amounts of alloying elements, such as copper , nickel, chromium, molybdenum, titanium and vanadium, the presence of these elements must not modify in any appreciable extent the general character and the quality of the product.
As examples of iron compositions which can be used with great success for the manufacture of pipes according to the invention, there may be mentioned, for example, the following:
EMI0009.0009
C <SEP> If <SEP> 8 <SEP> 1V111 <SEP> P
<tb> 3.70 <SEP> 2.02 <SEP> 0.065 <SEP> 0.56 <SEP> 0.49
<tb> 3.64 <SEP> 1.72 <SEP> 0.074 <SEP> 0.43 <SEP> 0.81
<tb> 3.47 <SEP> 2.20 <SEP> 0.147 <SEP> 0.42 <SEP> <B> 0.77 </B> It will be understood that the parts of the apparatus are represented at the . 1 and 6 in the relative positions they occupy at the start of the casting of the molten metal to form a flared end cast iron pipe.
Once the molten metal is supplied from the. ladle in the pouring trough and begins to exit into the mold from the gutter nozzle, the parts remain relatively stationary, except the mold is in full rotation, until enough metal flowed into the mold to fill the space between the flared end and the core. When it is desired to at least partially coat the flared end of the mold with powder coating material, the coating material is first discharged through the nozzle slightly before the flow of metal from the spout of the pouring channel.
This is possible because at least part of the support jet is placed so as to supply the powder into the open end of the flared part at the same time that the spout of the pouring channel corresponds with the open end. of the flared part. Once the flared end of the part is cast, the mold is moved, so that the metal coming from the mouth of the gutter is deposited on the cylindrical part of the rotating mold in helical windings which seemingly blend together. their contact edges to form a continuous casting.
At the same time as the metal is supplied to the withdrawing mold, a jet of air is forced through the nozzle F 'into the tubular part Fl of the barrel F and at the same time the feeding apparatus supplies exactly a regulated quantity. of powder coating material into the funnel F 'and through the latter into the tubular part of the barrel, so that this material is carried through the conduit for the carrier gas, with the air and into the nozzle El from which it leaves with the carrier gas and as a result of the kinetic energy given to the particles of the coating material during its passage through the conduit E,
these particles are launched into contact with the side of the mold where they form a layer or coating, the thickness of which obviously depends on the quantity of pulverized material supplied to the carrier gas and the percentage of this pulverized material which actually remains in contact with the sides of the mold. This coating layer is deposited on the mold according to the helical windings as is the case with the metal coming out of the casting channel and the width of the windings as well as the pitch of the helix will be such that the windings of the coating material will overlap slightly, thus ensuring that the entire surface of the mold is covered.
It has been indicated in the drawing that the point of deposit of the coating material is in the upper quarter of the mold, immediately above and immediately forward, axially, of the lower quarter on which the metal from. the channel is deposited, so that the coated surface of the mold is touched by the metal coming from the mouth of the channel by a rotary movement of the mold much less than one revolution, or else.
given the speed of rotation of the mold, almost instantaneously after its deposition on the mold and it will be seen that the application of the drag of coating material to the point indicated is much facilitated by the construction shown in the drawings, in which the the carrier gas conduit and the nozzle are supported by the upper side of the channel, which is on the same side of the channel as that from which the nozzle c 'extends. It will also be seen that by moving the channel by a recessed seat, as indicated at C \ and by placing the channel for the support gas in this dark part of the channel, this part of the apparatus is much more compact,
which is desirable in all constructions and important in the construction of apparatus for the manufacture of pipes of small diameter.
Obviously different modifications can be made to the apparatus shown and described, but the position of the nozzle near the upper part of the channel and the direction of this nozzle towards the upper side of the mold are not essential characteristics, but very desirable, both from the point of view of the compactness of the construction of the apparatus and because this arrangement of the nozzle allows carrier gas and dust to be more conveniently directed to deposit the coating on the nozzle. upper side of the mold and as close as possible to the point of contact of the metal exiting the mouth of the gutter.
By manufacturing the pipe according to the invention by the process which has just been described, it is possible, on an industrial scale, to produce pipes having dendritic zones of the character which has been described extending. over at least a quarter of the thickness of the cylindrical wall of the pipe and this method has the additional advantage that the tensile effect of the dendritic surface is very uniform when the metal is very hot, which allows the workpiece molded to resist the longitudinal forces occurring during solidification and which can form defects in the outer surface of the pipe.
Further, the undirected arrangement of the intertwined dendrites has a marked tendency to prevent the formation of so-called pinholes in the wall of the casting formed by the escape of the entrained gases, which gases. , when the crystal line structure is more or less normal to the surface, tend to follow the surface of the crystals and escape through the outer surface of the molded part.