CA1268611A - Dispositif d'alimentation rotative en fonte liquide d'une installation de coulee continue verticale d'un tuyau en fonte a graphite spheroidal - Google Patents

Abstract

Dans une installation à creuset-réservoir de fonte liquide l'extraction pas-à-pas du tuyau est engendré à partir du creuset-réservoir à filière refroidie. La fonte liquide est mise en rotation lente dans le creuset-réser-voir par alimentation tangentielle en fonte liquide à faible débit par un orifice tangentiel. On obtient un tuyau en fonte d'épaisseur régulière sur tout le pourtour circulaire, malgré l'absence de noyau.

Description

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¦ La presente invention est relative a la coulee continue verticale ! ascendante d'un tuyau en fonte a graphite spheroidal, sans utilisation d'un noyau pour former la cavite du tuyau.
L'invention concerne plus particulierement un dispositif 5 d'alimentation en fonte liquide d'une filiere tubulaire donnant la forme exterieure du tuyau, soit à partir d'un bloc-siphon (alimentation en source), soit a partir d'une poche de coulée sous basse pression d'un gaz.
I L'alimentation rotative d'un dispositif de coulee de metal 10 liquide, par exemple de fonte, est connue depuis longtemps par exemple par le brevet FR-493 449, en vue de centrifuger le metal liquide et ; d'obtenir un corps creux, et, un peu plus recemment, par le brevet FR-ll 22 833, en vue d'homogeneiser, c'est-a-dire de repartir uniformement le metal liquide a l'interieur du moule ou de la 15 lingotiere de coulee continue. Mais cette alimentation rotative n'entraine pas le bain en rotation, notamment du fait que la fonte tombe verticalement, sans composante horizontale de vitesse de rotation.
Plus récemment encore, dans le brevet FR-A-23 52 ~ a ete 20 decrite une installation de mise en rotation de la fonte liquide a une vitesse de centrifugation en utilisant un champ magnetique rotatif autour d'un creuset contenant la fonte liquide, en vue d'obtenir un tube en fonte par coulee continue ascendante, sans utilisation de noyau.
Mais le probleme est pose d'entrainer en rotation une masse de fonte liquide, a une vitesse inferieure a la vitesse de centrifugation, dans un but d'homogenelsation et de regularisation de l'alimentatlon, a l'interieur d'une filiere tubulaire refroidie et fixe, donnant la forme exterieure du tube a engendrer, sans 30 utilisation d'un noyau. Le probleme est d'entretenir un mouvement permanent de rotation de la fonte liquide dans la filiere tubulaire fixe et refroidie en vue de regulariser l'epaisseur du tube de fonte obtenue sur chaque section circulaire de ce tube et d'obtenir ainsi des parois lnterieure et exterieure tout-a-fait concentriques.
L'invention a pour objet un dispositif d'alimentation d'une filiere tubulaire fixe, qui resoud ce probleme.
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' 2 Ce dispositif d'alimentation rotative de l'invention, du type comprenant une filière refroidie constituant un creuset reservoir pour la fonte liquide, creuset à partir duquel un tuyau en fonte à graphite sphéroidal doit être engendre, est caracterisé en ce qu'il cor,;porte au 5 moins à la partie inferieure du creuset-rëservoir des ~oyens d'impulsion ou de mise en rotation a composante horizontale de vitesse de rotation de la masse de fonte liquide contenue dans ledit creuset-reservoir.
Suivant un mode d'execution du dispositif de l'invention, lesd;ts 10 moyens d'impulsion ou de mise en rotation sont des moyens hydrauliques. Le dispositif de l'invention est alors caracterise en ce qu'il comporte a la base du creuset-reservoir au moins un conduit d'arrivee tangentielle de fonte liquide qui debouche dans le creuset-reservoir de fonte liquide.
¦ 15 Cette alimentation tangentielle en fonte liquide peut etre 1~ soumise a des pulsations rythmees qui Favorisent une rotation lente de ¦ la fonte liquide.
;~¦ Ces moyens de mise en rotation peuvent etre egalement gazeux, avec emploi d'un fluide gazeux chimiquement inerte vis-a-vis de la 20 fonte ~argon, azote).
Suivant un autre mode d'execution, lesdits moyens sont magnetiques. Dans ce cas, le dispositif d'alimentation de l'invention, est caracterise en ce qu'il comporte des moyens magnetiques loges a l'interieur d'un relief central creux menageant avec la filiere 25 refroidie une chambre annulaire de fonte liquide, sur une hauteur superieure à celle du volume annulaire de fonte liquide, afin de creer un champ magnetique tournant autour de l'axe de la filiere et du relief central sur toute la hauteur de la masse annulaire de fonte liquide.
Dans un autre mode d'execution, les moyens d'impulsion ou d'entrainement en rotation sont mecaniques. Dans ce cas, le dispositif d'alimentation rotative de l'invention est caracterise en ce qu'il comporte interieurement au relief central creux, dans l'axe et à
travers la cavite de celui-ci, un arbre vertical rotatif portant à sa 35 partie superieure des bras verticaux en materiau refractaire immerges dans la masse annulaire de fonte liquide en vue d'entrainer celle-ci en rotation.
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D'autres caracteristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre.
Au dessin annexé, donne uniquement à titre d'exemple, ' la Fig. 1 est une vue schematique en coupe du dispositif 1 5 d'alimentation suivant l'invention avec alimentation ta~gentielle en j metal liquide, en complement d'une alimentation axiale, ~ la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1, I la Fig. 3 est une vue schematique en perspective illustrant l'alimentation tangentielle en complement de l'alimentation axiale du 1 10 dispositif de la Fig. 1, les Fig. 4-5-6 sont des vues schematiques en coupe analogues à la I Fig. 1, de variantes de dispositif de l'invention avec moyens ;I respectivement magnetiques mecaniques et gazeux de mise en rotation de la fonte, la Fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne 7-7 de la ;! Fig. 6, la Fig. 8 est une vue schematique en coupe analogue à la Fig. 1 ~I d'une variante avec moyens gazeux de mise en rotation de la fonte, ;¦ la Fig. 9 est une vue schematique en coupe analogue à la Fig. 1, 20 d'une autre variante avec moyens gazeux de mise en rotation de la ~;l fonte, la Fig. 10 est une vue en coupe suivant la ligne 10-10 de la Fig. 9, la Fig. 11 est une vue partielle agrandie d'un injecteur de ; 25 fluide gazeux utilise dans le dispositif des Fig. 9 et 10, la Fig. 12 est une vue schematique en coupe analogue à la Fig. 1 d'une variante de dispositif suivant l'invention avec alimentation tangentielle en fonte liquide et moyens de pulsation rythmee de ladite alimentation, la Fig. 13 est une vue en coupe suivant la ligne 13-13 de la Fig. 12, La Fig. 14 est un diagramme des pulsations de niveau de la fonte liquide en fonction du temps, Suivant l'exemple d'execution de la fig. 1, l'invention est 35 appliquee à la coulee continue ascendante d'un tuyau en fonte T, ledit tuyau etant mince du fait que le rapport epaisseur/diamètre est faible, inférieur à 10 %. L'épaisseur du fOt, c'est-à-dire de )a ~2~
partie tubulaire adjacente a l'emboitement ne depasse pas 15 mm pour un diamètre de lO00 mm, 8 mm pour un diamètre de 300 mm et 5 mm pour un diamètre de 80 mm.
L'installation comporte :
- une alimentation en fonte liquide sous basse pression gazeuse, ~ - un bloc-siphon pour alimentation tangentielle d'un creuset-! réservoir de fonte liquide qui constitue les moyens hydrauliques ¦ précites d'impulsion ou de mise en rotation de la fonte liquide, et I d'entretien de cette rotation, - un creuset-reservoir constitue par une filière tubulaire refroidie, ! - un extracteur non represente du tuyau T forme.
~¦ 1~) Alimentation axiale en fonte liquide sous basse pression gazeuse.
¦ 15 Une poche de coulee sous pression 1 de type theière a goulotte ¦ de remplissage 2, oblique, fermée par un couvercle 3 contient de la fonte liquide F. Un tube de coulée verticale 4 en matériau réfractaire traverse la paroi supérieure de la poche théière 1 fermée. Le tube 4 plonge presque jusqu'au fond de la poche 1 et s'elève bien au-dessus de la paroi superieure de la poche 1 pour deboucher dans le creuset-reservoir de la filiere refroidie, decrit plus loin, au dessous duquel est placee la poche 1. Le tube de coulee ascendante 4 est raccorde de manière etanche avec la paroi superieure de la poche theiere l par une buse tronconique 5 a bride, d'axe XX comme le tube 4.
La buse tronconique 5 sert egalement au raccordement du tube de coulee ascendante 4 d'axe XX avec le bloc siphon decrit plus loin.

2~) Alimentation tangentielle en fonte liquide par bloc-siphon.
Un socle 6, en materiau refractaire, par exemple de type silico-alumineux, comporte interieurement la partie inferieure d'un conduit de coulée 7 en forme de L a jambage horizontal ou legèrement oblique et à orifice tangentiel 18 vertical pour ur,e alimentation tangentielle en source du creuset-reservoir decrit plus loin. L'orifice tangentiel 18 a une section de passage inférieure à celle du tube de coulée ascendante 4. Le socle 6 sert de support au conduit de coulée verticale ~, .
constitue par une cheminee verticale 9 d'axe YY parallèle a l'axe XX du tube de coulee verticale 4. La cheminee verticale 9 communique a sa partie inferieure avec le jambage horizontal du conduit de coulee 7 et se termine a sa partie superieure ;~ 5 par un entonnoir de coulee 10 d'axe YY. La hauteur de la ~i cheminee 9 est ega1e a celle du creuset- reservoir ou de la filiere dont il est question plus loin. La cheminee 9 et le I; creuset-reservoir forment vases communicants. Le conduit ¦ horizontal 7 de coulee a un diametre inferieur a celui du tube 4. Cet ensemble d'alimentation 6-7-9-10 s'appelle bloc-siphon.

3~) Le creuset-reservoir constitue par la filiere refroidie.
j Dans l'axe XX du tube de coulee ascendante axiale, le socle 6 du bloc-siphon porte un creuset constitue par une filiere ~, 15 tubulaire 11 en graphite d'axe XX et par le socle 6 lui-meme constituant un fond de cuve 12 non refroidi.
~; La filiere 11 est refroidie exterieurement par une chemise 13, par exempl~e en cuivre, a circulation d'eau de refroidissement qui entre par un conduit 14 et sort par un conduit 15.
20 ; La chemise 13, en contact avec la filiere 11, est disposee de maniere a envelopper la filiere 11 sur presque toute sa ; hauteur a l'exception cependant de sa partie inferieure qui reste non refroidie. A cet effet, une plaque annulaire de ; support 16 de la chemise 13, en materiau refractaire par exemple de type silico-alumineux, donc thermiquement isolant, ; est interposee entre la chemise 13 et le socle 6, afin d'eviter le refroidissement du socle 6 par la chemise de ; refroidissement 13.
Dans cet exemple, mais non obligatoirement, le volume du ' 30 creuset-reservoir 11-6 constitue par la filiere 11 et le socle 6 est sensiblement reduit et ramene a un volume annulaire par un relief central 17 d'axe XX, coaxial au tube de Eoulee ; ascendante 4, et traverse par celui-ci. L'emploi du relief central 17 est particulierement avantageux pour la coulee d'un tube T de grand diamètre. Le relief central 17 fait partie ; integrante du bloc-siphon 6-7 9-10 et du creuset- reservoir ; constitue par la combinaison du socle 6 et de la filiere .
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tubulaire refroidie 11. Le relief central tronconique 17 a une grande base, au-dessous du support constitué par le socle 6, de diam~tre sensiblement ~nf~rieur au diam~tre intérieur que 1'on veut obtenir pour le tube T a former. A fortiori, la petite base superieure du relief central tronco~ique 17 a un diamètre sensiblement inf~rieur ~ celui de la cavité du tuyau T à obtenir.
Il est avantageux que le relief 17 soit plus haut que la ~ilière ll car cela permet de limiter le volume de ~onte liquide à un espace annulaire sur toute la hauteur de la filière 11, alors que si le relie~ central 17 était nettement plus bas que la filière 11 on aurait de la fonte liquide au-dessus du sommet du relief 17 et par conséquent un excédent inutile de fonte liquide.
Le relief central 17 est évidé de part en part, depuis sa face supérieure jusqu'à la face inférieure du socle 6 par une cavité cylindrique de passage du tube de coulée complèmentaire de la buse tronconique 5 qui s'ajuste dans cet emboîtement. L'orifice tangentiel 18 du conduit de coulée 7 en L débouche à la partie inférieure, c'est-à-dire près du fond du volume annulaire du creuset-réservoir 6-11, de manière tangentielle. De préférence, alors que la section de passage de la fonte liquide à travers le tube de coulée verticale 4 est aussi importante ~ue possible (alimentation axiale en ~onte liquide sous pression gazeuse), la section de passage de la fonte liquide à travers le conduit horizontal de coulée 7 en L jusqu'a l'orifice tangentiel 18, qui est limité par la largeur de l'espace annulaire entre la filière ' refroidie 1~ et le relie~ central 17, à la base du creuset-réservoir 6-11, est sensiblement inférieure à celle du tube axial de coulée ascendante 4.
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_~) L'extracteur du tuyau en fonte en cours de formation n'est par représente. Il comporte un moyen de prehension du tuyau de fonte naissant, par exemple un mannequin tubulaire ou manchon d'acier, tel que decrit dans la demande canadienne No. 469,628, du 7 décembre 1984, ledit moyen de préhension ou mannequin M étant pris entre des galets ou rouleaux E de '~ - 6 -guideage et d'entra~nement ver~ le haut. Pour l'accrochage ou la solidarisation du tube naissant T sur le mannequin N, ce dernier comporte une ~chancrure en queue d'aronde M1.
FONCTIONNEMENT
l'exposé du fonctionnement du dispositif de l'invention est limite ci-apr~s à la mise en rotation de la ~onte liquide à
l'intérieur du creuset-r~servoir 6-11, c'est-à-dire dans l'espace annulaire compris entre la fili~re 11 et le relief central 17, etant donn~ que, une fois la ~onte liquide mise en rotation, l'entretien de cette rotation se poursuit de la même manière et que les processus de montée pas ~ pas et de solidification du f~t de tuyau T en formation sont les m~mes que ceux déjà décrits dans la demande canadienne No. 469,628.
1~) Alimentation en fonte li~uide : cette alimentation s'e~fectue en deux phases, a) Alimentation principale non rotative,,sous pression azeuse, ~our remplir de fonte F le creuset-réservoir à
filié,re 11_et_fond 12 du fluide sous pression est introduit par le conduit 32 dans la poche théi~re 1. La fonte F monte au-dessus du reIief central 17, se déverse dans l'espace annulaire entre le relief central 17 et la filière 11 et monte dans la chemin~e verticale 9 où la fonte liquide s'introduit à partir de l'orifice 18 et du jambage horizontal de conduit de coulée 7.
L'introduction de fonte liquide F dans le volume annulaire du creuset-réservoir 11-12 et la cheminée verticale ~ est poursuivie jusqu'à ce que le niveau de la fonte liquide F
soit en N à la partie sup~rieure de la fili~re 11, juste en-dessous de la tranche supérieure de la ~ilière 11 et du sommet du relief central 17. En comparaison avec l'alimentation tangentielle suivante, l'alimentation axiale est à fort débit.

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b) Alimentation auxilialre tangentielle en fonte liquide~
sous ~aible debit (moyen hydrauliq~a d~impulsion en rotation): cette alimentation pour le renouvellement et la mise en rotation de la fonte liquide ne s'effectue pas immédiatement apr~s 1~alimentation précédente à fort débit puisque le niveau supérieur N est atteint avant de commencer la coulée d'un tuyau ~, mais à un moment indiqué
: - 7a -lZ6~16il j plus loin. Cette alimentation tangentielle, de renouvellement, àfaible debit, qui s'effectue suivant la flèche f par la cheminee verticale 9, et par l'orifice tangentiel 18 sera decrite plus loin. En comparaison avec l'alimentation axiale precedente, l'alimentation 5 tangentielle est a faible debit mais à grande vitesse.
2~) Moulage du fut du tuyau en fonte, et extraction du tuyau au fur et à mesure de sa formation :
Le mannequin M est introduit dans la filière 11 par le haut.
Alors que la filière 11 n'est pas refroidie à son extremite 10 inferieure, elle est au contraire refroidie sur la plus grande partie de sa hauteur, jusqu'à son extremite superieure, par l'enveloppe de ; refroidissement 13. La fonte se solidifie donc au contact de la filière 11, suivant une epaisseur croissant jusqu'au mannequin M au contact duquel elle se solidifie et sur lequel elle s'accroche par 15 l'echancrure Ml. Le mannequin M est alors tire vers le haut par des galets ou rouleaux E d'entrainement et de guidage. Le~s rouleaux E
entraines par un moteur pas à pas, font monter le mannequin M par à-coups. Le mannequin M entraîne la partie de fonte solidifiee vers le haut, pas à pas. Lorsque le mannequin M a tire vers le haut une amorce 20 de tuyaux de fonte T de hauteur suffisante pour être happe à son tour par les galets ou rouleaux E d'entrainement, le mannequin M devient inutile et peut être separe à tout moment du tuyau T. Pendant la formation de cette amorce de tuyau T, il a fallu verser de la fonte liquide dans l'entonnoir 10 pour remplacer ou renouveler la quantite 25 de fonte qui a servi à former ladite amorce de tuyau T. On veille ainsi à maintenir constant le niveau ~ de la fonte liquide pendant ; l'extraction, un peu au-dessous de la partie superieure de la filière 11, a une hauteur où la fonte est encore refroidie par l'enveloppe 13.
Cette alimentation tangentielle s'effectue~suivant le schema de 30 la Fig. 3. La fonte liquide entrant tangentiellement par l'orifice 18 au fond du volume annulaire compris entre la filière 11 et le relief central 17, a une vitesse horizontale suffisante pour mettre en rotation, progressivement, a vitesse lente, toute la masse annulaire de fonte liquide F et pour entretenir cette rotation de la fonte 35 liquide. On veille ainsi à maintenir constant le niveau ~ de fonte ~ ~ liquide pendant l'extraction du tuyau T, un peu au-dessous de la -:::
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I partie superieure de la chemise 11, à une hauteur ou la fonte est ¦ encore refroidie par l'enveloppe de refroidissement 13, tout en faisant tourner lentement la fonte F autour de l'axe XX.
En faisant tourner ainsi lentement la fonte autour de l'axe XX, 5 on homogeneise la temperature de la fonte liquide contenue dans le creuset-reservoir 11-12 et l'on regularise l'epaisseur du tuyau T sur I la section circulaire du fût du tuyau T en formation. Ladite section I circulaire a donc des parois interieure et exterieure parfaitement concentriques.
L'extraction vers le haut du tuyau T solidifie est effectuee de manière discontinue, pas à pas, comme cela est decrit dans la demande de brevet 84 00 382. L'amorce de fût du tuyau T s'allonge a chaque course de montee imprimee par les galets ou rouleaux E suivant une epaisseur constante sur toute la section circulaire du fut, grâce à la 15 rotation lente due à l'alimentation tangentielle en fonte liquide par la cheminee verticale 9 et l'orifice tangentiel 18.
~' On rappelle que l'homogenelsation de temperature du bain est dans une certaine mesure liee à la regularisation d'epaisseur du fût forme avec rotation lente de la fonte liquide en raison du processus de 20 solidification de la fonte liquide : la fonte est un liquide ;~ ~ eutectique dont la solidification est tres differente de celle des ~; ~ aciers : lors de la solidification, la fonte ne subit pas le phenomene ; de segregation et ne comporte pas de melange solide et liquide. La fonte est un liquide eutectique qui passe brutalement de la phase 25 liquide a la phase solide, sans melange des deux phases et sans dendrite. La Demanderesse a constate que des epaisseurs plus faibles etaient obtenues la ou le bain etait plus chaud et des epaisseurs plus elevees en homogeneisant et regularisant par rotation de la fonte liquide la temperature du bain. Par cette rotation elle obtient aussi 30 une epaisseur plus reguliere sur une section circulaire.
Lorsque l'on a obtenu ainsi une longueur de fût suffisante pour le tuyau T, on cesse de verser de la fonte liquide dans l'entonnoir 10 et l'on procede a la vidange rapide de l'espace annulaire entre la filière 11 et le relief central 17, par exemple par un orifice 35 inferieur non represente dont on retire l'obturateur. Il suffit lo ensuite de soulever complètement le tuyau T forme au-dessus de la filière 11.
Pour faire tourner lenternent la fonte liquide en vue d'homoge-neiser la temperature du bain et de regulariser l'epaisseur du tuyau T
5 sur sa section circuiaire, on peut utiliser d'autres moyens "dits hydrauliques" que ceux de la Fig. 1 à 3.
Variante de la Fig. 4.
Dans un exemple d'execution analogue à celui de la Fig. 1 mais comportant certaines differences, les moyens dits "hydrauliques" de 10 mise en rotation lente de la fonte liquide sont remplaces par des moyens magnetiques.
En raison de la place occupee par ces moyens magnetique~, comme on va le voir ci-dessous, la double alimentation precitee en fonte liquide est remplacee par une seule alimentation, par cheminee 15 verticale 9, après suppression de l'alimentation par poche theière sous pression gazeuse.
Un relief central 34 borgne à sa partie superieure remplace le relief central 17 de la Fig. 1. Il comporte une cavite 35 de logement d'electro-aimants ou aimants 36 portes par un arbre rotatif 37 d'axe 20 XX vertical qui est celui du relief central 34 et du creuset et reservoir 11-12. A l'interieur de la cavite 35, les aimants 36 et l'arbre 37 sont à l'abri de tout contact avec la fonte fiquide. Les aimants 36 s'etendent sur toute la hauteur de la rnasse de fonte liquide F. L'arbre rotatif 37 est entraîne en rotation par un groupe 25 moto-reducteur 38. La mise en rotation s'effectue à vitesse lente comme dans le cas precedent, c'est-a-dire a une vitesse de l'ordre de quelques tours par minute alors que la vitesse de centrifugation est beaucoup plus elevee (par exemple de 10 fois plus elevee pour les grands diamètres à 100 fois plus elevee pour les diamètres les plus ~' 30 faibles). L'alimentation en fonte liquide s'effectue par bloc-siphon a cheminee verticale 9, conduit hori~ontal 7, debouchant a la partie inferieure du volume annulaire de fonte liquide compris eritre le relief central 34 et la filiere 11, eventuellement par un orifice ~ .
tangentiel 18 comme à la Fig. 1. Mais, dans ce cas, en raison de !:: ~ 35 l'utilisation de moyens magnetiques tels que les electro- aimants ou : '~
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aimants rotatifs 36, l'orifice tangentiel 18 est facultatif. Le conduit d'amenée de fonte liquide peut tout simplement deboucher au fond 12 du creuset-reservoir 11-12.
La formation du fût du tuyau T s'effectue de la même manière que 5 dans l'exemple prêcedent des Fig. 1 a 3 a la seule di-Fference que la fonte liquide, des le depart ne provient que du bloc-siphon a cheminee verticale 9 et que la mise en rotation lente de la fonte liquide s'effectue scit uniquement par la rotation des electro-aimants 36 soit par l'action conjuguee d'entrainement en rotation des electro-aimants 10 36 et de l'arrivee tangentielle de la fonte liquide par un orifice tangentiel 18 si l'on en prevoit un, comme a la Fig. 4.
D'autres moyens de mise en rotation lente de la fonte liquide - peuvent encore être employes :
~ariante de la Fig. 5 : Dans cet exemple, un relief central 39 1 15 d'axe XX, tubulaire, remplace les reliefs 17 et 34 precedents. Le relief 39 est traverse de part en part par une cavite cylindrique 40 d'axe XX, elle-meme traversee avec jeu par un arbre rotatif 41 d'axe XX entraine en rotation par un groupe moto-reducteur q2. L'arbre rotatif 41 porte a sa partie superieure soit un plateau horizontal 43, 2G soit des bras horizontaux 43 au bord peripherique duquel ou aux extremites peripheriques desquelles sont suspendues des barres verticales en graphite 44, par exemple au nombre de deux, de trois ou de quatre ou davantage suivant les dimensions du plateau ou des bras 43 et dont la hauteur est suffisante pour que leur extremité
25 inferieure soit immergee dans la fonte liquide du creuset-reservoir-11-12 a proximite du fond 12 du creuset-reservoir 11-12.
I L'alimentation en fonte liquide s'effectue uniquement par bloc-siphon comme dans l'exemple de la Fig. 4, facultativement avec orifice ' tangentiel 18 au fond 12 du creuset-reservoir 11-12. A l'interieur de 30 la cavite 40, l'arbre 41 est a l'abri de tout contact avec la fonte liquide.
La formation d'un tuyau T dont on voit a la Fig. 5 une amorce solidifiee, accrochee au mannequin M,s'effectue comme dans les deux exemples precedents, a la seule difference que l'entrainement en 35 rotation lente de la fonte liquide s'effectue par la rotation lente ~; des barres d'entraînement 44 qui font tourner le bain autour de l'axe XX.
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Dans tous les exemples precedents, on remarque que le fût du tuyau (Fig. 5) est obtenu sans noyau, d'où l'utilité de la mise en rotation lente de la fonte afin de régulariser l'épaisseur du fût sur ; n'importe quelle section circulaire dudit fût.
Des moyens fluidiques gazeux d'entraînement en rotation de la fonte liquide à vitesse lente peuvent également être utilisés suivant différents exemples d'exécution illustrés aux Fig. 6 à 11 :
; Variante des Fig. 6 et 7 :
L'alimentation en fonte liquide s'effectue par bloc-siphon 7-9-10 10. Le conduit 7 debouche au fond 12 du volume annulaire compris entre le relief central 17 et la filière 11 par un orifice 8 non tangentiel.
Dans cet exemple, un fluide gazeux inerte tel que par exemple l'azote ou l'argon est amené tangentiellement près du fond du volume 15 annulaire de fonte liquide compris entre la filière 11 et le relief central 17.
Le fluide gazeux de mise en rotation de la fonte liquide est amené par exemple par deux tuyères horizontales 45 montées tangentiellement à la cavité cylindrique du creuset-réservoir et à la 20 cavité cylindrique 46 de la filière 11, dans le prolongement de la paroi interne cylindrique de la filière 11, dans la masse du socle 6 et au voisinage du fond 12. Chacune des deux tuyères 45 comporte un bouchon ou une buse poreuse 47 tronconique montée au fond d'un orifice egalement tronconique qui débouche tangentiellement dans la cavité 46, 25 la buse poreuse 47 étant en matériau réfractaire, par exemple silico-alumineux, (sorte de pisé de forte granulométrie pour avoir une porosité convenable), un manchon cylindrique 48 de même diamètre que la grand base de la buse poreuse 47, le manchon 48 étant en matériau réfractaire et traversant l'épaisseur de paroi du socle 6, 30 coaxialement à la buse 47, et, dans l'axe du manchon cylindrique 48, un conduit 49 d'amenée de fluide gazeux jusqu'à la buse poreuse 47, le conduit 49 étant relie à une source de fluide gazeux sous pression non représenté. Une plaque de fermeture 50 s'applique sur la tranche d'extrémité extérieure du manchon cylindrique 48 et sur un bossage 51 35 venant de corps avec le socle 6 ou bien rapporté sur celui-ci. La plaque de fermeture 50 est traversée par le conduit 49. Il y a donc dans cet exemple deux tuyères 45, deux bossages 51, deux conduits 49.
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lZti~6il Pour l'entraînement en rotation à vitesse lente de la fonte liquide amenee uniquement par le tube de coulee ascendante 4, sous pression gazeuse introduite dans la poche the1ère 1, l'insuf-flation de fluide gazeux inerte tel que l~azote ou l~argon par les deux tuyères 5 tangentielles 45 pousse progressivement la fonte liquide contenue dans le creuset-reservoir dans un mouvement de rotation lente suivant les flèches f2 (Fig. 7). Par simple variation de pression du fluide gazeux, on règle la vitesse de rotation de la fonte liquide. Cette insufflation de gaz inerte est réalisée sous forme de fines bulles lU reparties dans la fonte liquide grâce aux buses poreuses 47 : interposées entre les conduits 49 et la fonte liquide.
Variante de la Fig. 8 : le dispositif de mise en rotation de la .
fonte liquide F par une paire de tuyères tangentielles 45 d'insufflation d'un fluide gazeux inerte, est le meme qu'aux Fig. 6 15 et 7. Seul diffère le mode d'alimentation en fonte liquide qui s'effectue par poche theiere 1 sous pression gazeuse et tube de coulee

- 4 vertical dans l'axe XX, comme a la Fig. 1. Il n'y a pas de bloc-siphon. Il n'y a pas non plus de relief central 17, de sorte que le volume de fonte liquide F contenue dans le creuset-reservoir 11-12 20 n'est plus annulaire mais cylindrique, le fond 12 n'étant plus annulaire lui-meme. La buse tronconique 5 et la tranche supérieure du tube de coulee ascendante 4 debouchent donc au fond de la cuve 12 du creuset-reservoir 11-12. La suppression du relief central 17 se justifie lorqu'il s'agit de couler un tube T de petit diametre.
;~ 25 Dans les exemples des Fig. 1 à 3 le relief central 17 peut ; egalement etre supprime pour couler un tube T de petit diamètre. Par contre, dans l'exemple de la Fig. 4, le relief central 34 est indispensable pour servir de logement a un électro-aimant 36 ou plusieurs électro-aimants 36 servant a créer un champ magnétique 30 tournant dans le volume annulaire de fonte liquide contenue dans le creuset-réservoir 11-12, sur toute la hauteur dudit creuset-rêservoir.
Le relief central 39 est egalement necessaire dans l'exemple de la Fig. 5 pour le passage de l'arbre 31 d'entra1nement en rotation des >arres réfractaires 44 d'entrainen,ent en rctation de la Fcnte.
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Il faut noter qu'en l'absence de relief central 17, l'énergie de mise en rotation lente d'une masse de fonte liquide plus importante que lorsque le volume de fonte est annulaire, est plus irnportante egalement, ce qui se traduit par une augmentation de pression et de

5 débit de fluide gazeux inerte par les tuyeres 45.
~;~ ll existe encore un autre moyen d'entraîner la fonte en rotation lente par fluide gazeux amene tangentiellement :
Variante des Fig. 9, 10 et 11 : au lieu d'introduire le Fluide gazeux par tuyères tangentielles 45 à bouchon poreux 47, on utilise 10 des tuyères d'injection tangentielles soufflant directement le fluide gazeux inerte dans la fonte liquide contenue dans le creuset-reservoir 12. Chaque tuyère d'injection est constituée par une buse ~ tronconique en materiau réfractaire et est traversée par un conduit 53 et débouchant tangentiellement dans une embouchure 54 qui affleure le ; 15 fond 12 de la cuve du creuset-reservoir 11- 12 depourvu de relief central. Les tuyères tangentielles d'injection 52 sont dans cet exemple, au nombre de huit. Chaque conduit 53 d'alimentation d'une tuyère d'injection 52 debouche dans une gorge circulaire 55 servant de distributeur de gaz inerte sous pression. Un conduit unique exterieur 20 56 contrôlë par robinet 57 amène 1e fluide inerte gazeux sous pression à la gorge circulaire 55. La gorge circulaire de distribution et de répartition de fluide gazeux inerte 55 est prevue dans le socle 6, a la partie inferieure de celui-ci. L'alimentation en fonte liquide s'effectue comme dans l'exemple de la Fig. 8 par poche thelere et tube 25 de coulee ascendante 4 debouchant au fond 12 du creuset-reservoir 11-12 dans l'axe XX dudit creuset-reservoir.
A la difference des tuyères 45 a bouchon poreux 47 qui insufflent de nombreuses petites bulles gazeuses, les tuyères d'injection 52 insufflent de grosses bulles gazeuses dans la fonte liquide. Mais 30 comme les tuyères 52 debouchent au fond 12 du creuset-reservoir 11-12, au lieu de deboucher sur la paroi cylindrique du creuset-reservoir 11-12, elles diminuent le frottement de la fonte liquide en rotation sur le fond 12. De plus, si l'on injecte les bulles gazeuses à grande vitesse, l'energie cinetique de mise en rotation de la fonte liquide 35 est plus elevee.
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~5 Enfin, un autre moyen que l'on peut qualifier d'hydraulique et de pulsatoire a été imaginé pour entraîner la fonte liquide en rotation lente dans le creuset-réservoir 11-12 :
Variante des Fig. 12 a 74 : cette variante utilise comme la Fig.
5 1 un moyen d'alimentation tangentielle. Dans cet exemple, le relief ;; central 17 creant un volume de fonte liquide annulaire dans le creuset-reservoir 11-12 a disparu mais il pourrait tout aussi bien exister. L'existence ou l'absence du relief central 17 depend du diametre du tuyau T à former. Dans cet exemple d'execution, 10 l'alimentation tangentielle en fonte liquide pres du fond 12 du creuset-reservoir 11-12 est réalisee par un dispositif particulier de ; bloc-siphon a poche 58 sous pression gazeuse. La poche 58 de fonte liquide F est de type a ecumoire, comprenant une cloison verticale 59, une chambre 60 a voute fermee, recevant a sa partie superieure la 15 pression gazeuse par un conduit 32 controle par robinet 33 d'un puits 61 ouvert a sa partie superieure par un entonnoir 62 pour le remplissage en fonte liquide suivant une fleche f. La chambre 60 et le puits 61 de remplissage communiquent par un orifice 63 menage a la partie inferieure de la cloison 59. La poche a ecumoire 58 comporte a 20 la partie inferieure de la chambre 60 une goulotte de coulee horizontale ou a peu pres horizontale 64 dont le conduit de coulee est raccorde au socle 6 et debouche tangentiellement dans la cavite cylindrique 46 du creuset-réservoir 11-12~ pres du fond 12 dudit creuset-réservoir par un orifice tangentiel 65.
Le niveau de fonte liquide dans le creuset-réservoir 11-12 peut varier entre un niveau supérieur N situe a la partie supérieure de la filiere 11 et un niveau inferieur Nl situe au-dessous du niveau N, non loin du haut de la filiere 11 ; a ces niveaux supérieur N et ;~ ~ inférieur Nl dans la filière 11 correspondent les memes niveaux 30 supérieur N et inferieur Nl dans le puits 61 de la poche à
écumoire 58, par effet de vases communicants a travers l'orifice 63 et la goulotte de coulee 64. Par contre, a ces niveaux superieur N et inférieur Nl dans la filiere 11 correspondent un niveau inférieur N2 dans la chambre 60 et un niveau supérieur N 3 qui sont différents 35 de N et Nl. Pour obtenir le niveau supérieur N correspondant au niveau inférieur N2 dans la chambre 60 sous pression gazeuse, il faut une pression gazeuse Pl maximale tandis que pour ~:
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obtenir le niveau inferieur Nl dans la filière 11, correspondant au niveau superieur N3 dans la chambre 60 de la poche 58, il faut une pression gazeuse minimale P2.
Pour fabriquer un tuyau, on procede comme decrit dans le premier 5 exemple,en utilisant au debut un mannequin M non represente : on admet une pression gazeuse maximale Pl dans la chambre 60 de la poche ecumoire 58, sans pulsation de cette pression, pour faire monter la fonte au contact du mannequin M en vue d'un bon accrochage, ce qui entraîne une baisse de niveau de fonte liquide de N à N2.
Puis, pour re~placer par de la fonte liquide celle qui a ete solidifiee au contact du mannequin M, on fait remonter le niveau de N2 a N dans le creuset reservoir 11-12, en introduisant de la fonte liquide suivant la flèche f dans le puits 61 de la poche ecumoire 58.
Puis l'on fait varier periodiquement et regulièrement la pression ; 15 gazeuse dans la chambre 60, par le conduit 32, entre la valeur maximale Pl et une valeur minimale P2 tout en continuant le renouvellement de la Fonte liquide dans le puits 61 pendant l'extraction pas à pas. Une pulsation de pression gazeuse s'effectue suivant la courbe sinusoidale de la Fig. 14 qui est un diagramme de 20 variation de pression gazeuse P admise par le conduit 32 dans la chambre 60 en fonction du temps t. A la pression maximale Pl correspondent respectivement les niveaux N dans la filière et N2 dans la chambre 60, et a la pression minimale P2 correspondent respectivement les niveaux N3 dans la chambre 60 et Nl dans la filiere 25 11. Cette pulsation de pression gazeuse qui s'accompagne d'une pulsation de niveau de fonte liquide dans le creuset-reservoir 11-12 ~; cree un système de pompage de Fonte liquide arrivant tangentiellement par l'orifice 65. Ce systeme de pompage ou de pulsation ou de variation periodique de pression gazeuse pour l'alimentation 30 tangentielle de la fonte liquide cree une rotation lente de la fonte liquide suivant la fleche fZ dans le creuset-reservoir 11-12. En reglant la frequence de pulsation et l'amplitude de pulsation c'est-à-dire les valeurs des pressions Pl et P2 (Fig. 14), donc les niveaux N, N2 et Nl, N3, on regle avec precision la vitesse de rotation de la 35 fonte liquide et l'on obtient une epaisseur bien reguliere de tube forme.
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Claims (4)

LES REALISATIONS DE L'INVENTION AU SUJET DESQUELLES UN DROIT
EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST REVENDIQUE SONT
DEFINIES COMME IL SUIT:

1. Appareil de coulée continue à extraction verticale d'un tuyau en fonte à graphite spéroïdal, comprenant:
a) un creuset-réservoir cylindrique pour la fonte liquide, b) des moyens de refroidissement entourant le portour extérieur du creuset c) des moyens d'alimentation de fonte liquide au creuset, et d) des moyens de mise en rotation lente de la masse de fonte liquide pour assurer l'épaisseur constant sur son poutour entier de la paroi du tuyau extrait verticalement du creuset, lesdits moyens de mise en rotation, comprenant:
1) un relief central debout sur une base du creuset-réservoir et d'axe co-axial au creuset-réservoir, 2) une cavité borgne à l'intérieur du relief, 3) un arbre vertical se prolongeant depuis une extrémité
inférieure de la cavité, 4) des aimants montés à l'arbre et logés à l'intérieur de la cavité, lesdits aimants s'étendant verticalement sur sensiblement la hauteur entière de la masse de la fonte liquide dans le creuset, et 5) des moyens pour la mise en rotation lente de l'arbre et les aimants monté à cet arbre.

2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel les moyens de mise en rotation comprennent de plus un tuyau d'alimentation de fonte liquide à une partie inférieure du creuset, ledit tuyau présentant un orifice de sortie tangentiel.

3. Appareil de coulée continue à extraction verticale d'un tuyau en fonte à graphite spéroïdal, comprenant:
a) un creuset-réservoir cylindrique pour la fonte liquide, b) des moyens de refroidissement entourant le portour extérieur du creuset c) des moyens d'alimentation de fonte liquide au creuset, et d) des moyens de mise en rotation lente de la masse de fonte liquide pour assurer l'épaisseur constant sur son poutour entier de la paroi du tuyau extrait verticalement du creuset, lesdits moyens de mise en rotation, comprenant:
1) un relief central debout sur une base du creuset-réservoir et d'axe co-axial au creuset-réservoir, et se prolongeant vers la haut à une hauteur plus grande que le niveau de la fonte liquide dans le creuset, 2) une cavité cylindrique s'étendant à l'intérieur du relief, 3) un arbre vertical s'étendant à l'intérieur de la cavité, 4) un organe horizontal s'étendant radialement vers l'extérieur depuis une extrémité supérieure de l'arbre, au-dessus d'un sommet du relief, 5) une plurailté de barres verticales en graphite s'étandant des extrémités l'extérieures opposées de l'organe horizontal vers la fonte liquide à un profondeur prés de la base du creuset, et 6) des moyens pour la mise en rotation lente de l'arbre et les barres verticales en graphite montées à ces moyens.

4. Appareil selon la revendication 3, dans lequel les moyens de mise en rotation comprennent de plus un tuyau d'alimentation de fonte liquide à une partie inférieure du creuset, ledit tuyau présentant un orifice de sortie tangentiel.