FR2921854A1

FR2921854A1 - Dispositif d'acheminement de poudre, installation de coulee et procede correspondants

Info

Publication number: FR2921854A1
Application number: FR0758162A
Authority: FR
Inventors: Denis Girardin
Original assignee: Saint Gobain PAM SA
Current assignee: Saint Gobain PAM SA
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-04-10
Anticipated expiration: 2027-10-09
Also published as: FR2921854B1; CN101433946A; CN101433946B; BRPI0804295B1; BRPI0804295A2

Abstract

Ce dispositif d'acheminement d'une poudre comprend une conduite de sortie (40) et une chambre de mélange (42) de gaz et de poudre (P) raccordée à la conduite de sortie.Le dispositif comprend un dispositif d'alimentation en poudre (44) adapté pour alimenter la chambre de mélange (42) en poudre et un dispositif d'alimentation en gaz (46) de la chambre de mélange. Le dispositif d'alimentation en gaz (46) est muni de moyens de réglage du débit de gaz (74, 76).Application aux installations de coulée de métal liquide.

Description

Dispositif d'acheminement de poudre, installation de coulée et procédé correspondants

La présente invention concerne un dispositif d'acheminement d'une poudre, du type comprenant - une conduite de sortie, - une chambre de mélange de gaz et de poudre raccordée à la conduite de sortie. Elle s'applique notamment aux installations de fabrication de tuyaux en fonte à coquilles rotatives. On connaît dans l'état de la technique des installations de fabrication de tuyaux par coulée d'un métal liquide. Une telle installation est, par exemple, connue du document FR-A-2 868 346. Cette installation de coulée comprend une coquille rotative et un dispositif de coulée de métal liquide. Afin d'augmenter la qualité du tuyau, cette installation comporte un dispositif d'acheminement d'une poudre sur la surface de la coquille. Ce dispositif est adapté pour déposer de la poudre sur la surface avant le dépôt du métal liquide. L'exploitation de cette installation donne lieu à des contraintes suivantes. La répartition de la poudre sur la surface de coquille doit être aussi régulière que possible. La cadence de fabrication des tuyaux est élevée, un cycle de coulée d'un tuyau étant de l'ordre de 40 s. En conséquence, le dépôt de la poudre doit être effectué dans un laps de temps très court. Egalement, lors du début d'un cycle de dépôt et lors de la fin d'un cycle de dépôt, le début et la fin de l'acheminement de la poudre doivent être brefs. Or, les dispositifs d'acheminement de poudre connus à ce jour ne permet- tent pas de répartir la poudre sur la surface de coquille avec une grande régularité. La présente invention a pour but d'augmenter la régularité du dépôt de la poudre. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'acheminement d'une pou- dre tel qu'indiqué ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'alimentation en poudre adapté pour alimenter la chambre de mélange en poudre et un dispositif d'alimentation en gaz de la chambre de mélange, et en ce que le dispositif d'alimentation en gaz est muni de moyens de réglage du débit de gaz. Selon des modes de réalisation particuliers, le dispositif selon l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de réglage du débit de gaz sont des moyens de réglage du débit en masse ; - le dispositif d'alimentation en poudre est muni de moyens de réglage du débit de poudre ; - les moyens de réglage du débit de poudre sont des moyens de réglage de débit de poudre en masse ; - le dispositif d'alimentation en poudre comprend un tube d'alimentation et une vis de transport de la poudre, et le tube d'alimentation débouche dans la chambre de mélange ; - le tube d'alimentation et la vis de transport sont obliques par rapport à l'horizontale, notamment inclinés d'un angle de 30° à 60°, et de préférence inclinés d'un angle de 45°, par rapport à l'horizontale, l'extrémité du tube d'alimentation débouchant dans la chambre de mélange étant l'extrémité supérieure du tube d'alimentation ; - le dispositif d'alimentation en poudre comprend un moteur d'entraînement de la vis de transport, et les moyens de réglage du débit de poudre comprennent des moyens de réglage de la vitesse de rotation du moteur ; - le dispositif d'alimentation en poudre comprend un dispositif d'égalisation adapté pour égaliser la quantité de poudre acheminée par la vis de transport dans le temps ; - le dispositif d'égalisation comporte un embout fixé sur la vis de transport du côté dirigé vers la chambre de mélange et ayant des organes de brassage de la poudre, notamment des tiges ; - le dispositif d'alimentation en poudre comprend un réservoir contenant de la poudre, notamment de la poudre d'inoculation ; - la poudre comprend au moins l'un des composants suivants : FeSi, CaF2, MgF ou SiCa ; et - la poudre comporte au moins 50% en poids de particules ayant une granulométrie entre 100 pm et 200 pm. L'invention a en outre pour objet une installation de coulée de métal liquide, du type comprenant - un moule ayant une surface de moule; - un canal de coulée de métal liquide ayant une sortie de métal liquide, et - un dispositif d'acheminement de poudre, caractérisée en ce que le dispositif d'acheminement de poudre est un dis-positif tel que défini ci-dessus, et en ce que le dispositif d'acheminement de poudre est adapté pour dé-poser de la poudre sur la surface de moule. Selon des modes particuliers de réalisation, l'installation de coulée comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le moule est un moule rotatif ayant un sens de rotation et adapté pour fabriquer un tuyau ; - le moule a une portion de fût et une portion de bout à emboîtement, et l'installation comporte un dispositif auxiliaire adapté pour déposer de la poudre sur la partie de surface de moule associée à la portion de bout à emboîtement ; -le dispositif d'acheminement de poudre est adapté pour déposer la poudre sur la surface du moule selon un sens principal de projection ayant une composante dirigée à l'encontre du sens de rotation du moule. L'invention a enfin pour objet un procédé d'exploitation d'une installation tel que défini ci-dessus, comprenant les étapes : - dépôt d'une quantité déterminée de poudre sur la surface de moule par le dispositif d'acheminement de poudre, - coulée d'une quantité de métal liquide sur la surface de moule pourvue de la poudre au moyen du canal de coulée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique d'une installation de fabrication de tuyaux selon l'invention; - la Figure 2 est une vue de détail de l'installation de la Figure 1, montrant le moule à plus grande échelle, - la Figure 3 est une vue en coupe partielle de l'installation selon l'invention, prise suivant la ligne III-Ill de la Figure 2; - la Figure 4 représente le moule pendant la phase du dépôt de la poudre ; - la Figure 5 montre le dispositif d'acheminement de poudre selon l'invention ; et - la Figure 6 montre le détail VI agrandi de la Figure 5. Sur la Figure 1 est représentée une installation de fabrication de tuyaux en 10 fonte, désignée par la référence générale 2. L'installation 2 comprend un récipient 4, un dispositif verseur 6, un canal de coulée 8, un moule rotatif 10, un dispositif de refroidissement 12 et un dispositif 14 d'extraction d'un tuyau achevé. L'installation 2 sert à fabriquer des tuyaux 16. Le récipient 4 est un creuset en matière réfractaire contenant du métal li- 15 quide, par exemple de la fonte, notamment de la fonte sphéroïdale ou lamellaire. Le dispositif verseur 6 est une bascule ayant un volume correspondant à la quantité de métal liquide nécessaire pour un tuyau 16. Le canal de coulée 8 est une rigole qui conduit du dispositif verseur 6 au moule 10. Il comprend une entrée 20 située à proximité du dispositif 6 et une sor- 20 tie 22 s'étendant dans le moule 10. Le canal de coulée 8 est incliné par rapport à l'horizontale de telle sorte que sa sortie 22 soit située plus bas que l'entrée 20. Le moule rotatif 10, également appelé "coquille", a une forme à symétrie de révolution, dans l'exemple présent généralement cylindrique, d'axe central X-X, incliné par rapport à l'horizontale de telle sorte qu'il soit parallèle au canal 8. Dans 25 ce qui suit les expressions "axialement" et "radialement" seront utilisées en référence à cet axe central X-X. Le moule 10 a une surface intérieure 24 ayant une forme qui est la surface négative du tuyau 16, ainsi qu'une surface extérieure 26. Le moule 10 comprend une portion de fût 28, tournée vers l'entrée 20, et une portion de bout à emboîte- 30 ment 30, qui est tournée à l'opposé de l'entrée 20. La portion de fût 28 forme le fût et le bout uni du tuyau 16, tandis que la portion (cf. Figures 2 et 4) de bout à emboîtement 30 forme le bout à emboîtement du tuyau 16.

Le moule 10 peut être entraîné en rotation autour de l'axe X-X selon un sens de rotation R (cf. Figure 3) par un dispositif d'entraînement non représenté. Par ailleurs, le moule 10 peut être entraîné en translation le long de l'axe X-X entre une position de début de coulée, dans laquelle la sortie 22 est en face de la por- tion de bout à emboîtement 30, et une position de fin de coulée, dans laquelle la sortie 22 est en face de l'extrémité de la portion de fût 28 opposée au bout à emboîtement. Le dispositif de refroidissement 12 est, par exemple, une pomme d'arrosage. Le dispositif d'extraction 14 est adapté pour extraire axialement le tuyau 16 coulé du moule 10. Les dispositifs 6, 12 et 14, le récipient 4 ainsi que le canal de coulée 8 sont connus en soi et ne sont pas décrits plus en détail. L'installation de fabrication de tuyau 2 comprend un noyau de bout à emboîtement 32. Le noyau 32 est basculable autour d'un axe Y-Y s'étendant trans- versalement à l'axe central X-X entre une position de dégagement (non représentée) dans laquelle il s'étend en dehors du moule 10 et une position de moulage, représentée aux Figures 2 et 4, dans laquelle le noyau 32 s'étend dans la portion bout à emboîtement 30. L'installation 2 comprend en outre un dispositif d'acheminement principal d'une poudre 34 adapté pour déposer une poudre P sur la surface de moule intérieure 24. L'installation 2 est aussi munie d'un dispositif auxiliaire 36 adapté pour déposer de la poudre sur la partie de la surface de moule de la portion de bout à emboîtement 30. La poudre déposée par le dispositif auxiliaire 36 est la même poudre que celle déposée par le dispositif d'acheminement principal 34.

Le dispositif d'acheminement 34 de la poudre est représenté en détail sur la Figure 5. Le dispositif d'acheminement principal 34 comporte une conduite de sortie 40 fixée au canal de coulée 8. Le dispositif d'acheminement principal 34 est muni d'une chambre de mé- lange 42, d'un dispositif d'alimentation en poudre 44, adapté pour alimenter la chambre de mélange 42 en poudre, et d'un dispositif d'alimentation en gaz 46 adapté pour alimenter la chambre de mélange 42 en gaz. Le dispositif d'acheminement 34 dispose d'un tuyau flexible 48 raccordant la sortie de la chambre de mélange 42 à l'entrée de la conduite de sortie 40 ainsi que d'un diffuseur 50 disposé au niveau de l'extrémité de sortie de la conduite de sortie 40. Le dispositif d'acheminement principal 34 de la poudre est adapté pour mélanger de la poudre P à un gaz d'acheminement. Le dispositif d'alimentation en poudre 44 comporte un tube d'alimentation 52 et une vis de transport 54 disposée dans le tube d'alimentation 52. Le tube d'alimentation 52 délimite une extrémité d'entrée 52A et une extrémité de sortie 52B, cette dernière débouchant dans la chambre de mélange 42. L'extrémité d'entrée 52A est raccordée à un réservoir 56 de la poudre P. Le réservoir 56 est muni d'un débouteur 58 servant à introduire la poudre dans l'extrémité d'entrée 52A. Le dispositif d'alimentation en poudre 44 comprend un moteur 60 connecté par l'intermédiaire d'un réducteur 62 à la vis de transport 54 et adapté pour entraîner cette vis de transport 54 en rotation. Comme ceci est indiqué à la Figure 6, l'axe central du tube d'alimentation 52 est incliné d'un angle a par rapport à l'horizontale. Ainsi, le tube d'alimentation 52 et la vis de transport 54 sont obliques par rapport à l'horizontale. Ils sont inclinés d'un angle a compris entre 30° et 60°, et de préférence inclinés d'un angle a de 45°. Ainsi, lors de l'exploitation de l'installation, la pression de gaz régnant dans la chambre de mélange 42 ne conduit pas à un refoulement de la poudre P par le tube d'alimentation 52 étant donné que la poudre se trouvant dans le tube 52 a tendance à se tasser. Le dispositif d'alimentation en poudre 44 est en outre muni d'un dispositif d'égalisation adapté pour égaliser la quantité de poudre acheminée dans le temps. Ce dispositif d'égalisation comporte dans le cas présent un embout 64 fixé sur la vis de transport 54. L'embout 64 est fixé sur la vis de transport 54 du côté dirigé vers la chambre de mélange 42. Comme ceci est visible à la Figure 6, l'embout 64 comporte un corps de base cylindrique 65 dont l'axe coïncide avec l'axe propre de la vis de transport 54 et des organes de brassage sous forme de tiges 66 s'étendant radialement par rapport à l'axe propre de la vis 54.

Le dispositif d'alimentation en gaz 46 comporte une source d'air comprimé 70 qui est reliée à la chambre de mélange 42 successivement par un détendeur 72, une électrovanne 74 et un débitmètre 76.

Un premier manomètre 78 est raccordé à la ligne d'air comprimé entre le détendeur 72 et l'électrovanne 74 et un second manomètre 80 est raccordé à la conduite d'air comprimé entre l'électrovanne 74 et le débitmètre 76. Le détendeur 72 est adapté pour établir en amont de l'électrovanne 74 une pression déterminée, et l'électrovanne 74 et le débitmètre 76 sont adaptés pour régler le débit en masse du gaz introduit dans la chambre de mélange 42 en fonction de la pression établie par le détendeur 72. L'installation 2 est munie d'un dispositif de contrôle 100 relié respective-ment par une ligne de contrôle au moins au moteur 60 et à l'électrovanne 74 et adapté ainsi pour régler la vitesse de rotation de la vis de transport 54 et l'ouverture de l'électrovanne 74. En se référant de nouveau à la Figure 4, on voit la position extrême du canal de coulée 8 et du diffuseur 50. Le diffuseur 50 est disposé en retrait par rapport à la sortie 22 du canal de coulée 8, donc en amont dans le sens d'écoulement du métal liquide, et est adapté pour ne déposer de la poudre P dans le moule 10 que jusqu'à une limite de dépôt L. Sur la Figure 4 est représenté plus en détail le dispositif auxiliaire 36. Le dispositif auxiliaire 36 comporte un embout de projection 90 adapté pour projeter de la poudre P au moins sur la surface de la portion de bout à emboîtement 30. Le dispositif auxiliaire 36 comporte en outre une source de poudre 92 raccordée à l'embout 90. L'embout de projection 90 est fixé sur le noyau 32 et est adapté pour projeter de la poudre P dans le moule 10 lorsque le noyau 32 bascule de sa position de dégagement vers sa position de moulage.

L'embout de projection 90 est en outre adapté pour déposer de la poudre sur la partie de la portion de fût 28 s'étendant entre la limite de dépôt L et la portion de bout à emboîtement 30. L'installation 2 fonctionne de la manière suivante. On part de la situation dans laquelle le moule 10 est dans sa position dans laquelle un tuyau 16 vient d'être extrait par l'extracteur 14, c'est-à-dire la sortie 22 du canal de coulée 8 se trouve en dehors du moule 10, et le noyau 32 est dans sa position de dégagement.

Dans un premier temps, le moule 10 est entraîné en rotation selon le sens R, et le noyau 32 est basculé dans sa position de moulage. Pendant ce bascule-ment, l'embout de projection 90 dépose de la poudre P sur la portion de bout à emboîtement 30 et sur la partie de la portion de fût 28 allant de la portion 30 jus- qu'à la limite L.

Lorsque le noyau 32 est dans sa position de moulage, le dispositif auxiliaire 36 est arrêté.

Ensuite, le moule 10 est déplacé dans sa position de début de coulée, à savoir dans sa position de butée gauche représentée sur les Figures 1 et 2.

Puis le dispositif d'acheminement 34 est mis en route, c'est-à-dire la vis de transport 54 est entraînée en rotation par le moteur 60 et le réducteur 62 et ache-mine de la poudre P dans la chambre de mélange 42. Par la vitesse de rotation de la vis de transport 54, le débit massique de la poudre P introduit dans la chambre de mélange 42 peut être réglé d'une manière exacte par le dispositif de contrôle 100. Simultanément, le débit massique en air comprimé introduit dans la chambre de mélange 42 est réglé par le dispositif de contrôle 100 au moyen de l'électrovanne 74 et du débitmètre 76.

Ainsi, le rapport entre le débit massique de poudre et le débit massique d'air peut être réglé avec une grande précision, et la quantité de poudre P dépo- sée sur la surface du moule 10 est déterminée.

Le rapport des deux débits massiques est calculé selon la fonction sui-vante : = Qp où Qp est le débit en poudre exprimé en kg/min et Qa est le débit Qa en gaz, notamment en air, exprimé en kg/min.

Préférentiellement, p est situé entre 5 et 10.

Le dispositif d'acheminement principal 34 dépose alors de la poudre P sur la surface de la portion 28 pendant que le moule 10 est décalé vers sa position de fin de coulée. En même temps, du métal liquide est coulé dans le moule 10 par l'intermédiaire du conduit de coulée 8.

Comme ceci est visible sur la Figure 3, le diffuseur 50 est adapté pour pro-jeter la poudre P selon une direction principale de projection 1 qui a une compo- sante dirigée à l'encontre du sens de rotation R. Ceci contribue à l'égalisation de la poudre sur la surface du moule 10. La poudre P est par exemple une poudre d'inoculation, une poudre de protection thermique ou une poudre anti-piqûres ou bien un mélange de plusieurs de ces poudres. La poudre P comprend par exemple au moins l'un des composants suivants : FeSi, CaF2, MgF ou SiCa. Avantageusement, la poudre P comporte au moins 50% en poids de parti-cules ayant une granulométrie située entre 100 pm et 200 pm. Les particules de cette taille ne sont d'une part pas entraînées par le courant d'air créé par le métal liquide chaud et d'autre part sont suffisamment petites pour créer un nombre important de centres de germination dans la fonte. De préférence, la poudre P comporte au moins 75% en poids de particules ayant la granulométrie précitée. La régulation du rapport des débits massiques de poudre et de gaz permet de déposer la poudre avec une grande précision et régularité dans le moule.

Claims

REVENDICATIONS

1.- Dispositif d'acheminement d'une poudre, du type comprenant - une conduite de sortie (40), - une chambre de mélange (42) de gaz et de poudre (Pl raccordée à la conduite de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'alimentation en poudre (44) adapté pour alimenter la chambre de mélange (42) en poudre et un dispositif d'alimentation en gaz (46) de la chambre de mélange, et en ce que le dispositif d'alimentation en gaz (46) est muni de moyens de réglage du débit de gaz (74, 76).

2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage du débit de gaz sont des moyens de réglage du débit en masse (74, 76).

3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le disposi- tif d'alimentation en poudre (44) est muni de moyens de réglage (60, 62) du débit de poudre.

4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage du débit de poudre sont des moyens de réglage de débit de poudre en masse.

5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en poudre (44) comprend un tube d'alimentation (52) et une vis de transport (54) de la poudre, et en ce que le tube d'alimentation débouche dans la chambre de mélange (42).

6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube d'alimentation (52) et la vis de transport (54) sont obliques par rapport à l'horizontale, notamment inclinés d'un angle de 30° à 60°, et de préférence inclinés d'un angle de 45°, par rapport à l'horizontale, l'extrémité du tube d'alimentation débouchant dans la chambre de mélange (42) étant l'extrémité supérieure du tube d'alimentation.

7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, et la revendication 6 prises ensemble, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en poudre (44) comprend un moteur d'entraînement (60) de la vis de transport, et ence que les moyens de réglage du débit de poudre comprennent des moyens de réglage de la vitesse de rotation du moteur.

8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en poudre (44) comprend un dispositif d'égalisation (64) adapté pour égaliser la quantité de poudre acheminée par la vis de transport (54) dans le temps.

9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'égalisation comporte un embout (64) fixé sur la vis de transport (52) du côté dirigé vers la chambre de mélange et ayant des organes de brassage (66) de la pou- dre, notamment des tiges.

10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation en poudre (44) comprend un réservoir (56) contenant de la poudre (P), notamment de la poudre d'inoculation.

11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la poudre (P) comprend au moins l'un des composants suivants : FeSi, CaF2, MgF ou SiCa.

12.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la poudre comporte au moins 50% en poids des particules ayant une granulométrie entre 100 pm et 200 pm.

13.- Installation de coulée de métal liquide, du type comprenant - un moule (10) ayant une surface de moule (24); - un canal de coulée (8) de métal liquide ayant une sortie (22) de métal liquide, et - un dispositif d'acheminement de poudre (34), caractérisée en ce que le dispositif d'acheminement de poudre (34) est un dispositif selon l'une des revendications précédentes, et en ce que le dispositif d'acheminement de poudre (34) est adapté pour déposer de la poudre sur la surface de moule (24).

14.- Installation de coulée selon la revendication 13, caractérisé en ce que le moule (10) est un moule rotatif ayant un sens de rotation (R) et adapté pour fabriquer un tuyau.

15.- Installation de coulée selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moule (10) a une portion de fût (28) et une portion de bout à emboîtement (30), et en ce que l'installation comporte un dispositif auxiliaire (36) adapté pour dépo-ser de la poudre sur la partie de surface de moule associée à la portion de bout à emboîtement (30).

16.- Installation de coulée selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le dispositif d'acheminement de poudre (34) est adapté pour déposer la poudre sur la surface du moule (10) selon un sens principal de projection (J) ayant une composante dirigée à l'encontre du sens de rotation (R) du moule.

17.- Procédé d'exploitation d'une installation selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, comprenant les étapes : - dépôt d'une quantité déterminée de poudre sur la surface de moule par le dispositif d'acheminement de poudre (34), - coulée d'une quantité de métal liquide sur la surface de moule pourvue de la poudre au moyen du canal de coulée (8).