EP0151723B1 - Dispositif d'alimentation en métal liquide pour installation de coulée continue verticale d'un tube métallique, notamment en fonte - Google Patents
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- EP0151723B1 EP0151723B1 EP84114695A EP84114695A EP0151723B1 EP 0151723 B1 EP0151723 B1 EP 0151723B1 EP 84114695 A EP84114695 A EP 84114695A EP 84114695 A EP84114695 A EP 84114695A EP 0151723 B1 EP0151723 B1 EP 0151723B1
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- relief
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- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/14—Plants for continuous casting
- B22D11/145—Plants for continuous casting for upward casting
Definitions
- the present invention relates to the vertical upward continuous casting of a metal tube, in particular of cast iron, without the use of a core for the formation of the cavity of the barrel of the tube.
- the invention relates more precisely to a device for supplying liquid metal to a tubular die giving the external shape of such a tube either from a siphon block (source supply) or from a ladle under gas pressure (low pressure casting, with liquid metal rising in the mold).
- tubular die of vertical axis forms with a support base which constitutes the bottom a crucible for the metal liquid brought in from below, either by siphon block or by swelling bag.
- the crucible formed by the tubular die and the support base contains a cylindrical volume of liquid metal, which is all the more important the larger the diameter of the tube to be obtained.
- the Applicant has posed the problem of considerably reducing the volume of metal, in particular liquid cast iron to be brought to the lower end of the die in an installation for continuous upward casting of a tube, despite the absence of a core, therefore to achieve significant savings in liquid metal fusion energy, in particular in liquid iron.
- the crucible contains only a small annular volume of liquid metal whose annular width is much greater than the thickness of the tube to be obtained but whose total volume is considerably reduced compared to that which a crucible without of central relief.
- the central relief is hollowed out by a cavity which passes right through it, which allows access, by this cavity inside the tube being formed, to above the central relief, that is to say the possibility of introducing through this cavity of the central relief control tools, for example of liquid metal level of the thickness of the tube formed.
- the invention is applied to the continuous upward casting of a cast iron tube T.
- a base 1 hollow, made of refractory material, for example of the silico-aluminous type, internally comprises an L-shaped pouring duct with horizontal or slightly oblique leg 2 and with vertical chimney 3 ending at its upper part by a pouring funnel 4 .
- the base 1 of the siphon block forms a support base for a tubular die described below.
- the siphon block carries a central relief 5 of frustoconical external shape with vertical axis XX, of high height above the base 1.
- the base 1 carries a crucible consisting of a tubular die comprising a graphite jacket 6, of axis XX, the inside diameter of which corresponds to the outside diameter of the tube T to be obtained and an envelope 7.
- the jacket 6 is cooled externally by an envelope 7, for example made of copper, with circulation of cooling water which enters through a conduit 8 and leaves a conduit 9.
- the assembly "jacket 6 and envelope 7" is therefore designated below. after under the term of "sector 6-7".
- a refractory annular spacer block can be interposed between the cooling jacket or cooling box 7 and the base 1.
- the central relief 5 of the invention which is an integral part of the siphon block 1,2,3,4 in the present example, is also part of the crucible formed by the combination of the siphon block and the die 6-7.
- the central relief 5 has a height above the base 1 which is at least equal to and preferably greater than the height of the die 6-7 above said base 1.
- the frustoconical central relief 5 has a large base, below the support constituted by the base 1, of diameter substantially less than the internal diameter that one wants to obtain on the tube T to be formed. A fortiori, the small upper base of the central relief 5 has a diameter substantially smaller than that of the cavity of the tube to be obtained.
- the central relief 5 is hollowed out by a lightening cavity 10, for example of frustoconical shape. But such a recess is not compulsory.
- the horizontal conduit 2 of the siphon block opens below the base 1, on the wall of a crucible bottom formed by the siphon block itself, so as to bring the liquid iron to the lower end of the die 6-7, below the lower end edge of the jacket 6.
- the opening of the horizontal conduit 2 for supplying liquid metal has a diameter less than the width of the annular space between the large lower base of the central relief 5 and the cylindrical cavity of the die 6-7.
- annular thickness of this annular volume of metal or of liquid iron is substantially greater than the thickness e of the tube T to be formed.
- the relief 5 constitute a core for the formation of the tube T.
- a certain annular volume of iron or liquid metal must remain between the periphery being solidified and the outer wall.
- the annular volume of metal or liquid iron between the central relief 5 and the die 6-7 has at its lower end a radial thickness which is at least twice the thickness e of the tube T.
- the installation is completed by means of vertical guide of the tube T, partially represented by a pair of rollers or guide rollers E and is completed by an extractor not shown and consisting of a lifting device arranged to grip the upper end of the T tube formed and to gradually raise the T tube, using a stepping drive motor.
- Liquid iron is introduced along arrow f into the pouring funnel 4.
- the filling of the siphon block and the crucible constituted by the die 6-7 with jacket 6 and the central relief 5 of the siphon block is carried out until the level of liquid iron N reaches a height slightly lower than the total height of the sector 6-7 so as not to overflow.
- the level N of the liquid iron F is the same inside the crucible or the die 6-7 and inside the chimney 3.
- the jacket 7 is crossed by a current of Cold water.
- a dummy or false tube M consisting of a tubular steel sleeve having substantially the same internal and external diametrical dimensions, therefore substantially of the same thickness e as the tube T to be obtained, is introduced by the top of the die 6-7 using guide rollers E so as to immerse in the cast iron its lower part cut out in M1, for example in dovetail, to allow the attachment of the liquid cast iron F.
- the die 6-7 While the die 6-7 is not cooled at its lower end, it is on the contrary cooled over most of its height, up to its upper end because the jacket 6 is enveloped by the envelope of cooling 7. As a result, the cast iron solidifies on contact with the die 6-7 over the entire height which corresponds to that of the liner 7 up to the mannequin M in contact with which it solidifies.
- the thickness of cast iron solidified along a solidification front S is higher the lower the speed of introduction of liquid iron from below.
- the liquid iron F fills the notch M1 of the manikin M, solidifies, and consequently hangs on the manikin M.
- the manikin being pulled up by the extractor, rises in spurts and drives the part of solidified iron up, step by step.
- the variant of FIG. 3 is applied to the formation of a tube T1 comprising an interlocking.
- This variant derives from the installation described in the patent application in France 83 11 788 of July 12, 1983:
- the installation is similar to that of FIG. 1, but also comprises, as described in patent application 83 11 788, means for forming the socket.
- the plate 11 which supports the jacket 7 is refractory material, for example of the silico-aluminous type. It is intended to prevent cooling of the base 1 by the jacket 7.
- the means to form the nesting are as follows:
- the jacket 6 of the die 6-7 is surmounted or extended at its upper part by a metallic annular shell 12, for example of steel, of axis XX, flared upwards, giving the external shape of the interlocking of the pipe in cast iron to be obtained.
- the shell 12 is connected without discontinuity both with the inner wall and with the outer wall of the jacket 6.
- the shell 12 is cooled either by ambient air, or by water jets not shown.
- the shell 12 supports, by an enlarged frustoconical surface 13, the flange 14 a of an annular interlocking core 14 made of refractory and air-permeable molding material, for example in a hardened mixture of sand and thermosetting resin.
- the core 14 gives the internal profile of the fitting of the pipe to be obtained. It comprises a tubular skirt 15, the external wall of which corresponds to the internal wall of the pipe which is to be molded.
- the skirt 15 extends downwards beyond the shell 12, over a certain height from the die 6-7 at the upper part thereof.
- the skirt 15 therefore provides, with lachemise 6 of the dies 6-7, an annular space 16 corresponding to the thickness of the pipe to be formed.
- the core 14 necessarily includes an internal coating 17 (tubular steel core) impermeable to air and resistant to the temperature of liquid iron.
- the shell 12-core 14 assembly is completed by suction means.
- the core 14 is applied to its surface 13 in the shell 12 by a metallic annular suction plate 18.
- the plate 18 has an annular suction groove 19 opening towards the flange 14a of the core 14, above the annular space 16. In the groove 19 there opens a conduit 20 connected through a tap 21 to a source d suction not shown.
- the suction plate 18 is fixed to the shell 12, for example by screws.
- the extractor of the cast iron pipe being formed is not shown. It comprises a circular metal plate 22 called a lifting plate, of axis XX, integral with the suction plate 18.
- the plate 22 is fixed to the plate 18 for example by screws and is connected to a lifting rod 23 of axis XX, suspended from a vertically guided lifting device, not shown.
- the central relief 5 of the invention for example frustoconical, has dimensions of large base such that the top of the central relief 5 is located inside the cavity of the skirt 15 of the core 14, au- above the upper end of the die 6-7 or of the jacket 6. It is advantageous that the relief 5 is higher than the die 6-7, in FIG. 1 as in FIG. 3, because this makes it possible to limit the volume of liquid iron to an annular space over the entire height of the jacket 6 of the die 6-7 whereas if the central relief 5 was clearly lower than the jacket 6, there would be liquid iron above the top of the relief 5 and therefore an unnecessary excess of liquid iron.
- Liquid iron supply the tap 21 of the suction pipe 20 is closed. Liquid iron is introduced along arrow f into the funnel 4. Liquid iron F is brought to a level N located at the upper part of the jacket of the die 6-7, immersing the skirt 15 and the tubular core 17 of core 14 but remaining below the top of the central relief 5.
- Liquid iron rapidly fills the annular space 16 from the socket to the porous flange 14a of the core 14.
- the central relief 5 can be a body attached to said siphon block and sealed thereon.
- the blind recess internal recess of the central relief 5 is replaced by an open cavity 10a passing right through, axially, the relief 5, opening at the top of the central relief 5, and opening towards the outside on the underside from socket 1 of the siphon block 1-2-3-4.
- this cavity 10a opening a passage from the outside to the inside of the tube T in formation, it is possible to introduce a CN tool for controlling the level of liquid metal or else a CE tool for measuring the thickness of the tube formed by measuring its internal diameter since its external diameter is known, or else a CT bath temperature measurement tool.
- the tools CN, CT and CE symbolically represented by dashed lines are given as examples to illustrate the possibility of access or visit inside the tube T, thanks to this passage cavity 10a.
- the level N since it is in this example a supply of liquid metal by a siphon block with communicating vessels constituted by the crucible 6-7 on the one hand and the vertical chimney 3 on the other hand, it is certain that one can detect or measure the level N from the outside, by the chimney 3, at least outside the periods of reloading in liquid iron according to the arrow f But we will see in other variants where there is no system of communicating vessels, that it is useful to be able to access the level of liquid iron from the inside.
- the liquid iron supply system is modified: the siphon block 1-2-3-4 is replaced by a pressure casting ladle 24 of the teapot type with oblique filling chute closed by a cover 25.
- a pouring tube vertical 26 made of refractory material passes through the upper wall of the closed pocket 24. It plunges almost to the bottom of the pocket 24 and protrudes above the upper wall of the pocket 24 over a short length along which it is surrounded and reinforced with a frustoconical nozzle 27 of axis XX of connection with an interlocking complementary frustoconical 28 of axis XX to the lower part of the base la to make the pouring tube 26 communicate with the cavity 10b or 10c of the central relief 5.
- the central relief 5 is hollowed out leaves by a cavity to allow the rising crossing of the liquid iron and its discharge inside the crucible formed by the die 6-7 and the base la over the top of the central relief 5.
- the relief 5 can be given a hollow frustoconical shape of constant thickness with a recess cavity such as 10b. There is thus an enlarged mass of hot liquid iron at the bottom and axial part of the central relief 5.
- the central passage cavity that is to say through the relief 5 a cylindrical shape of the same diameter as the inside diameter of the ascending pouring tube 26, according to the profile in phantom 10c.
- a conduit 29 in communication with the interior of the pocket 24 at the top of the latter, above the level of the liquid metal F is connected to a source of compressed gas or to a discharge under the control of a tap 30.
- the variant of FIG. 5 has the advantage of allowing better control and even automatic control of the supply of liquid iron under low pressure of a gas which may be air or an inert gas such as nitrogen or argon.
- a gas which may be air or an inert gas such as nitrogen or argon.
- the single vertical tube 26 of upward casting is replaced by a pair of tubes 26a and 26b of upward vertical casting which pass through the base 1b of the crucible formed by the die 6-7 is the base 1b and which open at the bottom of the crucible, in the annular space between the central relief 5 and the die 6-7.
- the frustoconical connection nozzle 27 is replaced by annular support and spacers 31 surrounding each tube 26a, 26b and interposed between the ladle 24 and the base 1b.
- the annular wedges 31 of support and spacing allow the axial cavity 10c of the central relief 5 to open at its lower part towards the outside and therefore to offer a passage for a tool to access the interior of the crucible by example using a CN level control tool.
- This arrangement is particularly advantageous since it allows access to an invisible interior space since, in this example, it is between the central relief 5 and the core 17 of the skirt 15 of the nesting core 14.
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Description
- La présente invention est relative à la coulée continue verticale ascendante d'un tube métallique, notamment en fonte, sans l'utilisation d'un noyau pour la formation de la cavité du fût du tube.
- L'invention concerne plus précisément un dispositif d'alimentation en métal liquide d'une filière tubulaire donnant la forme extérieure d'un tel tube soit à partir d'un bloc siphon (alimentation en source) soit à partir d'une poche de coulée sous pression d'un gaz (coulée sous basse pression, avec montée du métal liquide dans le moule).
- Dans une installation connue de ce type, décrite par exemple dans la demande de brevet en FRANCE No. 83 11 788 du 12 juillet 1983 la filière tubulaire d'axe vertical forme avec un socle de suport qui en constitue le fond un creuset pour le métal liquide amené par le bas, soit par bloc-siphon soit par poche de ooulée.
- Ainsi, le creuset formé par la filière tubulaire et le socle de support contient un volume cylindrique de métal liquide, qui est d'autant plus important que le diamètre du tube à obtenir est plus élevé.
- Le brevet US―A―4. 355 680, sur la base duquel le préambule de la revendication 1 est rédigé, décrit une filière formant creuset à l'intérieure de laquelle est disposé un corps coaxial de révolution, mais celui-ci est de hauteur inférieure à celle de la filière et sert uniquement de trop-plein pour l'évacuation des impuretés.
- La Demanderesse s'est posé le problème de réduire considérablement le volume de métal, notamment de fonte liquide à amener à l'extrémité inférieure de la filière dans une installation de coulée continue ascendante d'un tube, malgré l'absence de noyau, donc de réaliser une économie importante d'énergie de fusion de métal liquide, notamment de fonte liquide.
- La solution au problème indiqué est donnée par les caractéristiques mentionnées dans la partie caractérisante de la revendication 1.
- Grâce à cet agencement, le creuet ne contient qu'un faible volume annulaire de métal liquide dont la largeur annulaire est très supérieure à l'épaisseur du tube à obtenir mais dont le volume total est considérablement réduit par rapport à celui que contiendrait un creuset dépourvu de relief central.
- En outre, suivant une autre caractéristique importante de l'invention, le relief central est évidé par une cavité qui le traverse de part en part, ce qui permet l'accès, par cette cavité à l'intérieur du tube en formation, au-dessus du relief central, c'est-à-dire la possibilité d'introduire par cette cavité du relief central des outils de contrôle, par exemple de niveau de métal liquide du d'épaisseur du tube formé.
- D'autres particularités et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
- Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples,
- - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe du dispositif d'alimentation en métal liquide de l'invention, pour une installation de coulée continue d'un tube sand emboîtement,
- - la Fig. 2 est une vue partielle en coupe correspondant à la Fig. 1 illustrant l'emploi d'un mannequin ou faux tube pour débuter la coulée continue,
- - la Fig. 3 est une vue en coupe analogue à la Fig. 1 du dispositif de l'invention appliquée à la coulée continue d'un tuyau en fonte à emboîtement,
- - la Fig. 4 est une vue partielle en coupe correspondant à la Fig. 1, d'une variante de relief central de l'invention à cavité le traversant de part en part,
- - la Fig. 5 est une vue en coupe analogue à la Fig. 3 illustrant la coulée continue d'un tuyau à emboîtement avec alimentation ascendante en fonte liquide par une poche de coulée sous pression,
- - la Fig. 6 est une vue partielle analogue à la Fig. 5 montrant une variante d'alimentation en métal liquide à partir d'une poche de coulée sous pression.
- Suivant l'exemple d'exécution illustré aux Fig. 1 et 2, l'invention est appliquée à la coulée continue ascendante d'un tube en fonte T.
- Cette installation comporte:
- - Une alimentation en fonte liquide par bloc-siphon
- - Un creuset constitué par une filière tubulaire refroidie,
- - Un extracteur non représenté du tube formé.
- Un socle 1, creux, en matériau réfractaire par exemple de type silico-alumineux comporte intérieurement un conduit de coulée en forme de L à jambage 2 horizontal ou légèrement oblique et à cheminée verticale 3 se terminant à sa partie supérieure par un entonnoir de coulée 4.
- Le socle 1 du bloc-siphon forme une embase de support d'une filière tubulaire décrite ci-après.
- Conformément à l'invention, le bloc-siphon porte un relief central 5 de forme extérieure tronconique d'axe vertical XX, de forte hauteur au-dessus du socle 1.
- D'autres détails sur le relief 5 de l'invention sont donnés ci-après.
- Dans l'axe XX, le socle 1 porte un creuset constitué par une filière tubulaire comportant une chemise 6 en graphite, d'axe XX, dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur du tube T à obtenir et une enveloppe 7.
- La chemise 6 est refroidie extérieurement par une enveloppe 7, par exemple en cuivre, à circulation d'eau de refroidissement qui entre par un conduit 8 et sort un conduit 9. L'ensemble "chemise 6 et enveloppe 7" est donc désigné ci-après sous le terme de "filière 6-7".
- Alors que la chemise 6 en graphite repose par sa tranche d'extrémité inférieure sur le socle 1 du bloc-siphon, l'enveloppe de refroidissement 7, en contact avec la chemise 6, l'enveloppe sur presque toute sa hauteur, à l'exception de l'extrémité inférieure de la chemise 6 qui n'est par refroidie. L'enveloppe d'eau de refroidissement 7 n'est donc pas en contact direct avec le socle 1. Eventuellement, mais non obligatoirement, un bloc annulaire réfractaire d'espacement peut être interposé entre l'enveloppe de refroidissement ou boite de refroidissement 7 et le socle 1.
- Le relief central 5 de l'invention, qui fait partie intégrante du bloc-siphon 1,2,3,4 dans le présent exemple, fait également partie du creuset constitué par la combinaison du bloc-siphon et de la filière 6-7. Le relief central 5 a une hauteur au-dessus du socle 1 qui est au moins égale et de préférence supérieure à la hauteur de la filière 6-7 au-dessus dudit socle 1.
- Le relief central tronconique 5 a une grande base, au-dessous du support constitué par le socle 1, de diamètre sensiblement inférieur au diamètre intérieur que l'on veut obtenir sur le tube T à former. A fortiori, la petite base supérieure du relief central 5 a un diamètre sensiblement inférieur à celui de la cavité du tube à obtenir.
- Dans le présent exemple, le relief central 5 est évidé par une cavité 10 d'allègement, par exemple de forme tronconique. Mais un tel évidement n'est pas obligatoire.
- Le conduit horizontal 2 du bloc-siphon débouche au-dessous du socle 1, sur la paroi d'un fond de creuset constitué par la bloc-siphon lui- même, de manière à amener la fonte liquide à l'extrémité inférieure de la filière 6-7, au-dessous de la tranche d'extrémité inférieure de la chemise 6.
- L'orifice d'embouchure du conduit horizontal 2 d'alimentation en métal liquide a un diamètre inférieur à la largeur de l'espace annulaire entre la grande base inférieure du relief central 5 et la cavité cylindrique de la filière 6-7.
- Dans le creuset de métal ou de fonte liquide ainsi formé par la filière 6-7 ou la chemise 6 et bloc-siphon 1, 2, 3, 4, se trouve un faible volume de métal liquide ou de fonte liquide puisqu'il est annulaire, étant compris entre la paroi intérieure de la chemise 6 et la paroi extérieure du relief central 5 du bloc-siphon.
- L'épaisseur annulaire de ce volume annulaire de métal ou de fonte liquide est sensiblement supérieure à l'épaisseur e du tube T à former. En effet, en aucun cas le relief 5 ne doit constituer un noyau pour la formation du tube T. Bien au contraire, lors du processus de solidification de la zone périphérique dudit volume annulaire de métal ou de fonte liquide, un certain volume annulaire de fonte ou de métal liquide doit subsister entre la périphérie en cours de solidification et la paroi extérieure. Dans l'exemple d'exécution illustré, le volume annulaire de métal ou fonte liquide compris entre le relief central 5 et la filière 6-7 présente à son extrémité inférieure une épaisseur radiale qui est au moins le double de l'épaisseur e du tube T.
- L'installation est complétée par des moyens de guidage vertical du tube T, partiellement représentés par une paire de galets ou rouleaux de guidage E et est complétée par un extracteur non représenté et consistant en un appareil de levage agencé pour saisir l'extrèmité supérieure du tube T formé et pour faire monter progressivement le tube T, à l'aide d'un moteur d'entraînement pas-à-pas.
- De tels moyens de guidage et d'extraction sont connus en soi.
- De la fonte liquide est introduite suivant la flèche f dans l'entonnoir 4 de coulée. Le remplissage du bloc-siphon et du creuset constitué par la filière 6-7 à chemise 6 et le relief central 5 du bloc-siphon est effectué jusqu'à ce que le niveau de fonte liquide N atteigne une hauteur légèrement inférieure à la hauteur totale de la filière 6-7 de manière à ne pas déborder. Par effet de vases communicants, le niveau N de la fonte liquide F est le même à l'intérieur du creuset ou de la filière 6-7 et à l'intérieur de la cheminée 3. La chemise 7 est traversée par un courant d'eau froide.
- Pour amorcer la production du tube T, un mannequin ou faux-tube M, constitué par un manchon tubulaire en acier ayant sensiblement les mêmes dimensions diamètrales interne et externe, donc sensiblement de même épaisseur e que le tube T à obtenir, est introduit par le haut de la filière 6-7 à l'aide des galets de guidage E de manière à immerger dans la fonte sa partie inférieure échancrée en M1, par exemple en queue d'aronde, pour permettre l'accrochage de la fonte liquide F.
- Alors que la filière 6-7 n'est pas refroidie à son extrémité inférieure, elle est au contraire refroidie sur la plus grande partie de sa hauteur, jusqu'à son extrémité supérieure du fait que la chemise 6 est enveloppée par l'enveloppe de refroidissement 7. Il en résulte que la fonte se solidifie au contact de la filière 6-7 sur toute la hauteur qui correspond à celle de la chemise 7 jusqu'au mannequin M au contact duquel elle se solidifie. L'épaisseur de fonte solidifiée suivant un front de solidification S est d'autant plus élevée que la vitesse d'introduction de fonte liquide par le bas est plus faible. La fonte liquide F emplit l'échancrure M1 du mannequin M, se solidifie, et par conséquent s'accroche au mannequin M. Le mannequin étant tiré vers le haut par l'extracteur, monte par à-coups et entraîne la partie de fonte solidifiée vers la haut, pas-à-pas.
- Lorsque le mannequin M a tiré vers le haut une amorce de tube T de hauteur suffisante pour venir en prise entre les galets de guidage ou rouleaux de guidage E (Fig. 1), le front de solidification S qui se forme sur la périphérie du volume annulaire de fonte liquide F prend la forme tronconique et la dimension représentées à la Fig. 1 qui correspond à la hauteur totale de fonte liquide F entourée par la chemise de refroidissement 7. L'épaisseur solidifiée maximale se trouve donc au nivau N de la fonte liquide.
- Alors que dans l'exemple de la Fig. 1, le relief central 5 de l'invention est appliqué à une filière 6 destinée à la formation d'un tube T sans emboitement, la variante de la Fig. 3 est appliquée à la formation d'un tube T1 comportant un emboitement. Cette variante dérive de l'installation décrite dans la demande de brevet en France 83 11 788 du 12 Juillet 1983:
- Dans cette variante, concernant la fabrication d'un tuyau en fonte à emboitement, l'installation est analogue à celle de la Fig. 1, mais comporte en plus, comme décrit dans la demande de brevet 83 11 788, des moyens pour former l'emboitement.
- Dans la description qui suit, les éléments d'installation identiques ou semblables à ceux de la Fig. 1 et jouant le même rôle portent les mêmes repères numériques. On retrouve donc la même alimentation en fonte liquide par bloc-siphon 1, 2, 3, 4 formant socle ou support pour une filière 6 tubulaire en graphite enveloppée par une chemise de refroidissement 7 à circ ulation d'eau froide.
- On retrouve le même relief central 5 de l'invention à évidement 10. Entre la chemise de refroidissement 7 et le socle 1 constitué par le bloc-siphon est interposée une plaque de support isolante 11. La plaque 11 qui supporte la chemise 7 est en matériau réfractaire par exemple de type silico-alumineux. Elle est destinée à éviter le refroidissement du socle 1 par la chemise 7.
- Les moyens pour former l'emboitement sont les suivants:
- La chemise 6 de la filière 6-7 est surmontée ou prolongée à sa partie supérieure par une coquille 12 annulaire métallique, par exemple en acier, d'axe XX, évasée vers la haut, donant la forme extérieure de l'emboitement du tuyau en fonte à obtenir. La coquille 12 se raccorde sans discontinuité tant avec la paroi intérieure qu'avec la paroi extérieure de la chemise 6. La coquille 12 est refroidie soit par l'air ambiant, soit par deds jets d'eau non représentés.
- Intérieurement, la coquille 12 supporte par une portée tronconique élargie 13 la bride 14 a d'un noyau annulaire d'emboitement 14 en matériau de moulage réfractaire et perméable à l'air, par exemple en mélange durci de sable et de résine thermodurcissable. Le noyau 14 donne le profil intérieur de l'emboitement du tuyau à obtenir. Il comporte une jupe tubulaire 15 dont la paroi externe correspond à la paroi interne du tuyau que l'on veut mouler. La jupe 15 se prolonge vers le bas au-delà de la coquille 12, sur une certaine hauteur de la filière 6-7 à la partie supérieure de celle-ci. La jupe 15 ménage donc avec lachemise 6 de la filières 6-7 un espace annulaire 16 correspondant à l'épaisseur du tuyau à former. Intérieurement, le noyau 14 comporte obligatoirement un revêtement interne 17 (âme tubulaire en acier) imperméable à l'air et résistant à la température de la fonte liquide.
- Pour faire monter la fonte dans l'espace annulaire 16, en vue de former l'emboitement comme on le verra plus loin, l'ensemble coquille 12-noyau 14 est complété par des moyens d'aspiration.
- Le noyau 14 est appliqué sur sa portée 13 dans la coquille 12 par une plaque annulaire métallique 18 d'aspiration. La plaque 18 comporte une gorge annulaire d'aspiration 19 s'ouvrant vers la bride 14a du noyau 14, au-dessus de l'espace annulaire 16. Dans la gorge 19 débouche un conduit 20 relié à travers un robinet 21 à une source d'aspiration non représentée. La plaque d'aspiration 18 est fixée à la coquille 12, par exemple par des vis.
- Dans cette variante, l'extracteur du tuyau en fonte en cours de formation n'est pas représenté. Il comporte une plaque métallique circulaire 22 dite plaque de levage, d'axe XX, solidaire de la plaque d'aspiration 18. La plaque 22 est fixée à la plaque 18 par exemple par des vis et est solidiare d'une tige 23 de levage d'axe XX, suspendue à un appareil de levage guidé verticalement, non représenté.
- Dans cette variante, le relief central 5 de l'invention, par exemple tronconique, a des dimensions de grande base telles que le sommet du relief central 5 est situé à l'intérieur de la cavité de la jupe 15 du noyau 14, au-dessus de l'extrèmité supérieure de la filière 6-7 ou de la chemise 6. Il est avantageux que le relief 5 soit plus haut que la filière 6-7, à la Fig. 1 comme à la Fig. 3, car cela permet de limiter le volume de fonte liquide à un espace annulaire sur toute la hauteur de la chemise 6 de la filière 6-7 alors que si le relief central 5 était nettement plus bas que la chemise 6, on aurait de la fonte liquide au-dessus du sommet du relief 5 et par conséquent un excédent inutile de fonte liquide.
- Le fonctionnement est le même que celui décrit dans la demande de brevet 83 11 788:
- 1.) Alimentation en fonte liquide: le robinet 21 du conduit d'aspiration 20 est fermé. De la fonte liquide est introduite suivant la flèche f dans l'entonnoir 4. La fonte liquide F est amenée jusqu'à un niveau N situé à la partie supérieure de la chemise de la filière 6-7, immergeant la jupe 15 et l'âme tubulaire 17 du noyau 14 mais restant au-dessous du sommet du relief central 5.
- 2.) Moulage de l'emboitement du tuyau en fonte: La coquille 12 étant en contact étanche à l'air avec la tranche supérieure de la chemise 6, on ouvre le robinet d'aspiration 21 et l'on aspire l'air contenu dans l'espace annulaire 16 à l'aide du conduit 20 d'aspiration de la gorge circulaire 19 à travers la bride poreuse 14a du noyau, mais non à travers l'âme imperméable 17 en acier.
- La fonte liquide emplit rapidement l'espace annulaire 16 de l'emboitement jusqu'à la bride poreuse 14a du noyau 14.
- Mais son niveau baisse dans la cavité de l'âme imperméable 17 et dans la cheminée 3 sans descrendre au-dessous de la jupe 15. L'emboitement 16 ainsi moulé se solidifie à partir du haut c'est-à-dire à partir de la bride 14a du noyau 14.
- 3.) Extraction discontinue d'un tuyau à emboitement: Afin de préparer l'extraction, on complète le niveau de fonte liquide qui vient de baisser, en versant de la fonte dans l'entonnoir 4 suivant la flèche f pendant la solidification de l'emboitement. Lorsque l'emboitement 16 est formé et solidifié on ferme le robinet d'aspiration 21. La fonte liquide comprise dans l'espace annulaire entre la jupe 15 et la chemise 6 de la filière 6-7 ainsi que la coquille 12, se refroidit et se solidifie à la fois sous l'influence de la partie supérieure de l'enveloppe de refroidissement 7 et sous l'influence de la coquille 12. A ce stade de solidification suivant un front S, non représenté mais semblable à celui de la Fig. 1, on actionne l'extracteur, c-est-à-dire l'ensemble de la plaque de levage 22 et de la coquille 12 vers le haut (flèche f de la Fig. 3) tout en versant de la fonte liquide dans l'entonnoir 4 pour remplacer la fonte solidifiée au-dessus de la filière 6-7. On veille ainsi à maintenir constant le niveau N de fonte liquide pendant l'extraction, un peu au-dessous de la partie supérieure de la chemise 6 à une hauteur où la fonte est encore refroidie par l'enveloppe 7.
- L'extraction vers le haut de l'emboitement solidifiée, en même temps que la montée de la coquille 12, sont effectuées de manière discontinue pas-à-pas, comme cela est décrit dans la demande de brevet 83 11 788. Au-dessous de l'emboîtement et en continuité avec celui-ci se solidifie une amorce de fût du tube T qui s'alonge à chaque course de montée de l'ensemble de la coquille 12 et du noyau 14, suivant une épaisseur e.
- Lorsque l'on a obtenu ainsi une longueur de fût suffisante pour le tuyau T en cours de formation, on cesse de verser de la fonte liquide dans l'entonnoir 4 et l'on procède à la vidange rapide de l'espace annulaire entre la filière 6-7 et le relief central 5, par exemple par un orifice inférieur non représenté, dont on retire l'obturateur. Il suffit ensuite de soulever complètement le tuyau formé au-dessus de la filière 6-7 et de dégager son emboîtement hors de la coquille 12 et du noyau 14 et de la plaque d'aspiration 18.
- Autre variante: Dans les Fig. 1 et 3, au lieu de faire partie intégrante du bloc-siphon 1-2-3-4, le relief central 5 peut être un corps rapporté sur ledit bloc-siphon et scellé sur celui-ci.
- Dans un exemple d'exécution analogue à celui de la Fig. 1, la cavité borgne d'évidement interne du relief central 5 est remplacée par une cavité 10a ouverte traversant de part en part, axialement, le relief 5, débouchant au sommet du relief central 5, et débouchant vers l'extérieur sur la face inférieure du socle 1 du bloc-siphon 1-2-3-4.
- Il en résulte avantageusement que, par cette cavité 10a ouvrant un passage de l'extérieur vers l'intérieur du tube T en formation, on peut introduire un outil CN de contrôle du niveau de métal liquide ou encore un outil CE de mesure de l'épaisseur du tube formé en mesurant son diamètre interne puisque l'on connaît son diamètre externe, ou encore un outil CT de mesure de température de bain de fonte. Les outils CN, CT et CE représentés symboliquement par des traits mixtes, sont indiqués à titre d'exemples pour illustrer la possibilité d'accès ou de visite à l'intérieur du tube T, grâce à cette cavité de passage 10a. En ce qui concerne plus particulièrement la mesure ou détection du niveau N, étant donné qu'il s'agit dans cet exemple d'une alimentation en métal liquide par bloc-siphon avec vases communicants constitués par le creuset 6-7 d'une part et la cheminée verticale 3 d'autre part, il est certain que l'on peut détecter ou mesurer le niveau N de l'extérieur, par la cheminée 3, au moins en dehors des périodes de rechargement en fonte liquide suivant la flèche f Mais on verra dans d'autres variantes où l'on ne dispose pas du système des vases communicants, qu'il est utile de pouvoir accéder au niveau de fonte liquide par l'intérieur.
- Le système d'alimentation en fonte liquide est modifié: le bloc-siphon 1-2-3-4 est remplacé par une poche de coulée sous pression 24 de type théière à goulotte de remplissage oblique fermée par un couvercle 25. Un tube de coulée vertical 26 en matériau réfractaire traverse la paroi supérieure de la poche 24 fermée. Il plonge presqu'au fond de la poche 24 et fait saillie au-dessus de la paroi supérieure de la poche 24 sur une courte longueur suivant laquelle il est entouré et renforcé d'un buse tronconique 27 d'axe X-X de raccordement avec un emboîtement tronconique complémentaire 28 d'axe X-X à la partie inférieure du socle la pour faire communiquer le tube de coulée 26 avec la cavité 10b ou 10c du relief central 5. Dans cet exemple, il est obligatoire que le relief central 5 soit évidé de part en part par une cavité pour permettre la traversée montante de la fonte liquide et son déversement à l'intérieure du creuset formé par la filière 6-7 et le socle la par dessus le sommet du relief central 5.
- On peut donner au relief 5 une forme tronconique creuse d'épaisseur constante avec une cavité d'évidement telle que 10b. On a ainsi une masse élargie de fonte liquide chaude à la partie inférieure et axiale du relief central 5.
- On peut également donner à la cavité centrale de passage, c'est-à-dire de traversée du relief 5 une forme cylindrique de même diamètre que le diamètre intérieur du tube de coulée ascendant 26, suivant le profil en traits mixtes 10c. Un conduit 29 en communication avec l'intérieur de la poche 24 à la partie supérieure de celle-ci, au-dessus du niveau du métal liquide F est relié à une source de gaz comprimé ou à une décharge sous la commande d'un robinet 30.
- La variante de la Fig. 5 présente l'avantage de permettre un meilleur contrôle et même un automatisme de commande de l'alimentation en fonte liquide sous basse pression d'un gaz qui peut'être de l'air ou bien un gaz inerte tel que de l'azote ou l'argon.
- Dans une alimentation en métal liquide par poche de coulée sous basse pression, analogue à celle de la Fig. 5, le tube unique vertical 26 de coulée ascendante est remplacé par une paire de tubes 26a et 26b de coulée verticale ascendante qui traversent le socle 1 b du creuset formé par la filière 6-7 est le socle 1b et qui débouchent à la partie inférieure du creuset, dans l'espace annulaire entre le relief central 5 et la filière 6-7. Dans cet exemple, la buse tronconique de raccordement 27 est remplacée par des cales annulaires de support et d'espacement 31 entourant chaque tube 26a, 26b et interposées entre la poche de coulée 24 et le socle 1b. Les cales annulaires 31 de support et d'espacement permettent à la cavité axiale 10c du relief central 5 de déboucher à sa partie inférieure vers l'extérieur et par conséquent d'offrir un passage à un outil pour accéder à l'intérieur du creuset par exemple à l'aide d'un outil de contrôle de niveau CN.
- Cet agencement est particulièrement avantageux puisqu'il permet d'accéder à un espace intérieur invisible puisque, dans cet exemple, il est compris entre le relief central 5 et l'âme 17 de la jupe 15 du noyau d'emboîtement 14.
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