FR2676670A1 - Method and device for casting a hollow metallic ingot - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention est relative à un procédé et à un dispositif pour la coulée de lingots creux notamment en acier. The invention relates to a method and a device for casting hollow ingots, in particular steel.
La coulée de lingots creux en acier a déjà été décrite en particulier dans le brevet français FR 82-06475 et dans son certificat d'addition FR 83-04718. Il était prévu un dispositif comportant notamment un noyau cylindrique métallique qui pouvait être soit placé dans une lingotière avant coulée de l'acier soit introduit dans la lingotière après remplissage de celle-ci par de l'acier liquide.La technique utilisée jusqu'ici consiste à placer le noyau dans la lingotière avant coulée du métal, ce qui oblige pratiquement à couler le lingot à l'air. Ceci présente un inconvénient car, après la coulée à l'air, le lingot présente en général une teneur en hydrogène nettement trop élevée, ce qui conduit à faire subir à la pièce issue du lingot un traitement thermique adapté très coûteux puisqu'il consiste à maintenir la pièce à 600"C environ pendant quelques centaines d'heures. The casting of hollow steel ingots has already been described in particular in French patent FR 82-06475 and in its certificate of addition FR 83-04718. A device was provided including a metallic cylindrical core which could either be placed in an ingot mold before casting steel or introduced into the ingot mold after filling it with liquid steel. The technique used so far consists placing the core in the ingot mold before casting the metal, which practically forces the ingot to be cast in air. This has a drawback because, after casting in air, the ingot generally has a significantly too high hydrogen content, which leads to subjecting the part coming from the ingot to a very expensive suitable heat treatment since it consists in maintain the part at approximately 600 "C for a few hundred hours.
Pour éviter le traitement thermique coûteux, il faut que le lingot présente une teneur en hydrogène très basse et il faut pouvoir couler le lingot sous vide, ce qui n' est possible en pratique qu'en introduisant le noyau dans la lingotière après coulée. To avoid the costly heat treatment, the ingot must have a very low hydrogen content and it must be possible to cast the ingot under vacuum, which is only possible in practice by introducing the core into the ingot mold after casting.
Dans le brevet français et son certificat d'addition cités plus haut, on a décrit une telle technique d'introduction du noyau après la coulée du métal cette technique présente un inconvénient : il est prévu de descendre le noyau par gravité mais sans utiliser de moyens permettant d'assurer un centrage parfait du noyau par rapport au lingot ; le lingot creux ainsi obtenu est dissymétrique ; il en résulte des défauts géométriques sur les pièces obtenues par forgeage de ce lingot. In the French patent and its certificate of addition cited above, there has been described such a technique for introducing the core after the metal has been cast. This technique has a drawback: it is planned to descend the core by gravity but without using means ensuring perfect centering of the core relative to the ingot; the hollow ingot thus obtained is asymmetrical; this results in geometric defects on the parts obtained by forging this ingot.
Le but de l'invention est de proposer un procédé permettant de couler sous vide un lingot creux qui soit bien symétrique. The object of the invention is to provide a method for casting under vacuum a hollow ingot which is well symmetrical.
L'objet de l'invention est un procédé de coulée en lingotière d'un lingot creux métallique, notamment en acier, dans lequel on forme l'évidement central du lingot creux en utilisant un noyau placé dans la lingotière et constitué par un mandrin métallique cylindrique creux traversé axialement par un canal central et une chemise tubulaire externe placée dans une disposition coaxiale autour du mandrin, délimitant un espace périphérique autour du mandrin communiquant avec le canal central du mandrin de manière à assurer la circulation d'un fluide dans le mandrin et dans l'espace périphérique, pendant une partie au moins du refroidissement du métal du lingot, la coulée du métal étant effectuée dans la lingotière ne renfermant pas le noyau et le noyau étant introduit dans la lingotière, après la coulée du métal, puis alimenté en fluide de refroidissement ; selon l'invention, après la coulée du métal dans la lingotière, on place un dispositif de centrage sur la lingotière et on engage le noyau dans le dispositif de centrage, de manière qu'il vienne reposer sur le fond de la lingotière, dans une position parfaitement centrée à l'intérieur de la lingotière. The object of the invention is a method of casting a metal ingot, especially steel, into an ingot mold, in which the central recess of the hollow ingot is formed using a core placed in the ingot mold and constituted by a metal mandrel. hollow cylindrical axially traversed by a central channel and an external tubular jacket placed in a coaxial arrangement around the mandrel, delimiting a peripheral space around the mandrel communicating with the central channel of the mandrel so as to ensure the circulation of a fluid in the mandrel and in the peripheral space, during at least part of the cooling of the metal of the ingot, the casting of the metal being carried out in the ingot mold not containing the core and the core being introduced into the ingot mold, after the casting of the metal, then supplied with coolant; according to the invention, after the metal has been poured into the ingot mold, a centering device is placed on the ingot mold and the core is engaged in the centering device, so that it comes to rest on the bottom of the ingot mold, in a perfectly centered position inside the mold.
Selon un mode de réalisation préférentiel, on coule le métal dans la lingotière placée sous vide et on réalise les opérations suivantes de la coulée à la pression atmosphérique. According to a preferred embodiment, the metal is poured into the mold placed under vacuum and the following operations of casting are carried out at atmospheric pressure.
L'invention est également relative à un dispositif pour la coulée de lingots creux notamment en acier du type comprenant une lingotière montée sur une plaque de base, un noyau cylindrique métallique creux comportant une chemise extérieure dans lequel circule un fluide de refroidissement, un dispositif de centrage et des moyens de masselottage. The invention also relates to a device for the casting of hollow ingots, especially of steel of the type comprising an ingot mold mounted on a base plate, a hollow metallic cylindrical core comprising an outer jacket in which a cooling fluid circulates, a device for centering and weighting means.
La plaque de base comporte un évidement cylindrique situé dans l'axe du lingot. The base plate has a cylindrical recess located in the axis of the ingot.
La chemise extérieure du noyau est fermée à son extrémité inférieure par une pièce conique en tôle dont le sommet est situé dans l'axe de la chemise, à l'extérieur de celle-ci. The outer jacket of the core is closed at its lower end by a conical piece of sheet metal, the top of which is located in the axis of the jacket, outside of the latter.
Le dispositif de centrage comporte un anneau cylindrique creux de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur de la chemise et une pluralité de bras rayonnant vers l'extérieur ; ces bras permettant de placer ledit dispositif de centrage au sommet de la lingotière de telle sorte que l'axe dudit anneau soit confondu avec l'axe de la lingotière. The centering device comprises a hollow cylindrical ring with an inside diameter slightly greater than the outside diameter of the jacket and a plurality of arms radiating outwards; these arms making it possible to place said centering device at the top of the mold so that the axis of said ring coincides with the axis of the mold.
De préférence, les moyens de masselottage sont des plaquettes de produit exothermique ou isolant adossées pour une partie d'entre elles à la paroi interne de la lingotière et pour une autre partie, à la paroi externe de l'anneau du dispositif de centrage. Preferably, the weighting means are plates of exothermic or insulating product, some of them backed against the internal wall of the ingot mold and for another part, against the external wall of the ring of the centering device.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail et de façon non limitative, en regard de l'unique figure annexée qui représente un dispositif selon l'invention. The invention will now be described in more detail and without limitation, with reference to the single appended figure which represents a device according to the invention.
Une lingotière 1 est munie d'une plaque de base 2. Suivant son axe, la plaque de base 2 présente un évidement 3 de forme sensiblement cylindrique. An ingot mold 1 is provided with a base plate 2. Along its axis, the base plate 2 has a recess 3 of substantially cylindrical shape.
On a placé, au sommet de la lingotière 1, un dispositif de centrage repéré généralement par 4. Il comporte un anneau cylindrique creux 5 muni d'une pluralité de bras 6 rayonnants, pliés à leur extrémité extérieure qui reposent sur le sommet de la lingotière et assurent le centrage de l'anneau par rapport à la lingotière. Was placed at the top of the mold 1, a centering device generally identified by 4. It comprises a hollow cylindrical ring 5 provided with a plurality of radiating arms 6, bent at their outer end which rest on the top of the mold and ensure the centering of the ring relative to the mold.
Un noyau représenté généralement par 7 passe à travers l'anneau 5 et descend jusqu'au fond de la lingotière. Ce noyau comprend une chemise extérieure 8 cylin drique et creuse, fermée à son extrémité par un cône 9 l'ensemble est en tôle d'épaisseur inférieure à 20 mm. Le sommet du cône se trouve dans l'axe de la chemise, à l'extérieur de celle-ci. A l'intérieur de la chemise 8, se trouve un mandrin 10 métallique, cylindrique et creux traversé axialement par un canal 13 qui laisse entre lui et la chemise un espace annulaire périphérique 11. Le mandrin repose sur le fond conique 9 de la chemise 8 par l'intermédiaire de cales 12 qui laissent des espaces libres entre elles. A core generally represented by 7 passes through the ring 5 and descends to the bottom of the mold. This core comprises an outer cylindrical and hollow jacket 8, closed at its end by a cone 9 the assembly is made of sheet metal with a thickness of less than 20 mm. The top of the cone is located in the axis of the shirt, outside of it. Inside the jacket 8, there is a metallic, cylindrical and hollow mandrel 10 axially crossed by a channel 13 which leaves between it and the jacket a peripheral annular space 11. The mandrel rests on the conical bottom 9 of the jacket 8 by means of shims 12 which leave free spaces between them.
Un fluide de refroidissement peut circuler de haut en bas dans le canal 13 du mandrin 10, passer entre les cales 12 et remonter dans l'espace 11 laissé libre entre le mandrin 10 et la chemise 8. A cooling fluid can circulate from top to bottom in the channel 13 of the mandrel 10, pass between the shims 12 and go up in the space 11 left free between the mandrel 10 and the jacket 8.
Des plaques 14 de produit exothermique ou isolant sont adossées pour une partie d'entre elles à la paroi interne de la lingotière et pour une autre partie, à la paroi externe de l'anneau 5. Ces plaques constituent un moyen de masselottage. Plates 14 of exothermic or insulating product are leaned for part of them to the internal wall of the ingot mold and for another part, to the external wall of the ring 5. These plates constitute a weighting means.
Pour réaliser un lingot à l'aide de ce dispositif, on commence par couler l'acier liquide dans la lingotière non munie du dispositif de centrage ni du noyau. Une fois le métal coulé, et avant solidification, on place le dispositif de centrage au sommet de la lingotière. Puis à travers l'anneau 5 on introduit le noyau 7 qui est d'abord centré et guidé par le dispositif de centrage. Lorsque le noyau atteint le fond de la lingotière, le cône 12 vient en contact des bords de l'évidement cylindrique 3. Ce contact assure un bon centrage du bas du noyau. To make an ingot using this device, we start by pouring the liquid steel into the ingot mold not fitted with the centering device or the core. Once the metal has been poured, and before solidification, the centering device is placed at the top of the mold. Then through the ring 5 is introduced the core 7 which is first centered and guided by the centering device. When the core reaches the bottom of the mold, the cone 12 comes into contact with the edges of the cylindrical recess 3. This contact ensures good centering of the bottom of the core.
On obtient ainsi un lingot creux bien symétrique qui peut être coulé sous vide. En effet, le dispositif objet de l'invention peut être placé dans une cuve à vide. A well symmetrical hollow ingot is thus obtained which can be poured under vacuum. In fact, the device which is the subject of the invention can be placed in a vacuum tank.
La lingotière est d'abord remplie sous vide à l'intérieur de la cuve à vide dans laquelle on a établi une pression réduite.The mold is first filled under vacuum inside the vacuum tank in which a reduced pressure has been established.
Apres remplissage, on rétablit la pression atmosphérique, on met en place le dispositif de centrage et on introduit le noyau. Le refroidissement et la solidification du lingot sont réalisés en présence du noyau qui est alimenté en fluide de refroidissement. After filling, the atmospheric pressure is restored, the centering device is put in place and the core is introduced. The ingot is cooled and solidified in the presence of the core which is supplied with cooling fluid.
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- 1991-05-23 FR FR9106222A patent/FR2676670B1/en not_active Expired - Fee Related
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