CH509846A - Installation pour la fusion et la coulée des métaux - Google Patents

Description

  
 



  Installation pour la fusion et la coulée des métaux
 La présente invention a pour objet une installation pour la fusion et la coulée de métaux, comportant un creuset, par exemple à chauffage à arc électrique ou par induction, monté sur un axe de basculement horizontal perpendiculaire à son axe longitudinal pour permettre de le faire basculer d'une position de fusion verticale à une position de coulée horizontale.



   Lorsqu'on coule un métal dans un moule, il se produit une turbulence du métal et du laitier surnageant à la surface du métal avant la coulée, lorsque le métal passe par-dessus le bec de coulée du creuset lorsque son jet tombe dans le récipient qui le reçoit et lorsqu'il tombe sur le fond de ce récipient.



   Ceci a pour effet de mélanger le laitier et le métal, et le laitier ne se sépare pas normalement par flottation, avant que le métal se solidifie.



   La présence du laitier et de matières non métalliques dans le métal solidifié entraîne fréquemment des résultats indésirables dans la matière ou le produit finis.



   Un système de barrages réfractaires a été employé dans un chenal d'écoulement où se déverse le contenu d'un four, pour retenir le laitier aux barrages suspendus et faire passer le métal propre par-dessus les barrages dressés au fond du chenal. Toutefois, ce procédé est seulement efficace à 90 à 95 % environ et il laisse aussi une quantité considérable de métal dans le chenal après la coulée.



   En outre, le jet de métal se trouve en contact intime avec l'atmosphère, et ceci peut entraîner un degré sérieux d'oxydation, provoquant le cas échéant la perte d'éléments d'alliage facilement oxydables contenus dans le métal fondu, conduisant à des inclusions non métalliques indésirables et à des films d'oxydes.



   Des gaz, comme l'oxygène et l'azote peuvent aussi être absorbés et maintenus en solution, jusqu'au moment où la solidification partielle ou complète les expulse de la solution et provoque des porosités, des cavités et, d'une manière générale, un défaut de santé du métal.



   Le but de l'invention est de fournir une installation pour la fusion et la coulée des métaux qui pallie les inconvénients mentionnés ci-dessus.



   A cet effet, l'installation selon l'invention est caractérisée en ce que le creuset est pourvu d'une poche de coulée dont la paroi se trouve dans le prolongement de la paroi du creuset d'un côté de ce dernier, cette poche de coulée présentant à son extrémité éloignée du creuset une tubulure de coulée perpendiculaire à l'axe de basculement et à l'axe longitudinal du creuset, et un organe obturateur pour fermer la tubulure.



   Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention:
 la fig. 1 est une coupe longitudinale de la première forme d'exécution;
 la fig. 2 est une vue selon la flèche A de la fig. 1;
 les fig. 3 à 7 sont des vues schématiques d'une séquence de fonctionnement de cette forme d'exécution;
 la fig. 8 est une coupe longitudinale de la seconde forme d'exécution;
 la fig. 9 est une vue selon la flèche B de la fig. 8;
 la fig. 10 est une coupe, à une plus grande échelle suivant X-X de la fig. 9;
 la fig. 11 est une vue à plus grande échelle selon la flèche C de la fig. 8, et;
 les fig. 12 à 14 sont des vues schématiques d'une séquence de fonctionnement de cette seconde forme d'exécution.



   L'installation 1 représentée aux fig. 1 à 7 comprend un four à induction classique et comporte un creuset 2 d'une capacité de 508 kg par exemple. Ce creuset est muni d'une poche de coulée 3 amovible qui comprend une enveloppe extérieure 4, en acier, avec une paroi d'extrémité 4A et un garnissage réfractaire 5 qui forme  un prolongement de la paroi 2 du creuset d'un côté de celui-ci.



   La poche 3 présente à son extrémité éloignée du creuset une ouverture dans laquelle est logée une tubulure réfractaire 6, avec un nez en saillie 7, qui est commandée par une quenouille réfractaire 8 actionnée par un mécanisme 9. L'axe de la tubulure est perpendiculaire à l'axe longitudinal du creuset et à son axe de basculement. Le mécanisme de commande est constitué par une barre 10, fixée par une extrémité à la quenouille 8 au moyen d'écrous 11, et fixée à son autre extrémité, par des supports 12, à une tige 13 coulissant dans des paliers 14 boulonnés sur l'enveloppe d'acier 4 de la poche. Le déplacement de la tige coulissante 13 s'effectue au moyen d'un levier 15 articulé en 16 sur la tige 13 et monté sur un pivot 17, le mouvement dans un sens ou dans l'autre de la tige 13 se transmettant à la quenouille 8 par l'intermédiaire de la barre 10.



   La fig. 1 montre une charge 18 de métal fondu, recouvert d'une couche de laitier 19, l'évacuation du métal étant provoquée par le pivotement du creuset 2 autour d'un axe de basculement horizontal 20, perpendiculaire à l'axe longitudinal du creuset. Un moule 22 contient un agencement de rigoles anti-éclaboussures 23 et présente un canal de coulée vertical 24.

  Le moule est supporté par un dispositif à rouleaux 25, tandis que la plaque inférieure 26 sert de butée à une plaque verticale 27, réglable au moyen d'écrous 28, pour assurer un alignement correct du nez 7 de la tubulure 6 avec l'entrée 29 du canal de coulée vertical 24 dans une position de coulée, c'est-à-dire la position où le creuset et la poche ont basculé autour de l'axe 20, la poche se trouvant dans la position indiquée en traits mixtes à la fig. 1, par le repère 3X, les autres éléments constitutifs étant partiellement identifiés par le suffixe X. Pour éviter la contamination par l'air du métal 18 à couler, le moule 22 est rincé avant la coulée avec un gaz inerte. par exemple de l'argon, amené par une conduite 21 à partir d'un réservoir 30 (fig. 4).



   L'opération de coulée est illustrée aux fig. 3 à 7.



  Dans la fig. 3, la fusion, l'affinage et/ou l'addition de produits d'alliage à la charge fondue ont été effectués, la quenouille 8 obturant la tubulure 6 et le moule 22 étant en position correcte.



   Ensuite, comme représenté à la fig. 4, le moule est rincé avec un gaz inerte qui chasse l'air et tandis que cette opération s'effectue, le creuset 2 et la poche sont basculés autour de l'axe 20, par des moyens mécaniques ou hydrauliques par exemple, jusqu'à ce que le nez 7 de la tubulure soit en contact étanche avec l'entrée 29 du canal vertical de coulée 24, la quenouille 8 est alors soulevée par actionnement du levier 15, fig. 5, et le moule se remplit. La fig. 6 représente la quenouille obturant la tubulure 6 après que le moule a été rempli.



  Le creuset et la poche sont ensuite basculés légèrement vers l'arrière pour permettre au moule rempli d'être évacué le long du convoyeur à rouleaux 25 et à un second moule 22', d'être amené à une position de coulée correcte et rincé avec un gaz inerte comme représenté à la fig. 7.



   Une fois ce rinçage terminé. le creuset est de nouveau légèrement basculé de façon que le nez 7 de la tubulure soit, comme précédemment, en contact étanche avec l'entrée 29' du canal de coulée verticale du moule 22', lequel est donc prêt pour une nouvelle coulée.



  Cette opération peut être répétée aussi souvent qu'on le désire dans les limites du volume de métal dans le creuset et de la capacité des moules 22, 22'. On pourrait aussi employer un seul moule d'une capacité suffisante pour recevoir tout le métal contenu dans le creuset ou, dans certaines circonstances, il peut ne pas être jugé nécessaire de rincer le moule ou les moules avec un gaz inerte.   Evidemment,    il faut veiller à ce qu'il ne passe pas de laitier par la tubulure lorsque le creuset et la poche sont presque vides.



   Dans la seconde forme d'exécution représentée aux fig. 8 à 14, il a été   donné    aux éléments constitutifs identiques à ceux des fig. 1 à 7, les mêmes numéros de référence mais avec le suffixe   B  .



   La différence importante par rapport à l'installation des fig. 1 à 7 réside dans le fait que le creuset, le moule, etc. sont contenus dans une chambre à vide 31 (fig. 12 à 14), le mécanisme d'actionnement 9B de la quenouille étant modifié pour tirer parti d'un mécanisme 32 de commande automatique de la quenouille.



   Le mécanisme 9B, (fig. 8, 9 et 10) est constitué par les supports supérieur et inférieur 14B pour la tige coulissante 13B, les supports étant soudés à l'enveloppe d'acier 4B, avec une plaque 33 soudée à la face inférieure du support inférieur 14B et alésée en 34 pour permettre le libre passage de la tige 13B. Une plaque 35 de forme similaire à celle de la plaque 33 est montée sur la tige 13B et est calée sur cette dernière, de façon réglable, au moyen d'une vis 36. Chaque plaque 33 ou 35 est munie de deux trous taraudés 37, les trous de la plaque supérieure rcevant des crochets 38 et les trous de la plaque inférieure recevant des crochets réglables 39 bloqués par des écrous 40. Deux ressorts hélicoïdaux 41 sont fixés entre les crochets correspondants des plaques supérieure et inférieure.

  Un bras 42 est monté sur la tige   1 3B    entre les supports supérieur et inférieur 14B et y est fixé de façon réglable au moyen d'une vis 43 pour déterminer l'étendue du mouvement de la quenouille 8B.



   Une butée 44 disposée sur la trajectoire curviligne du bras 43 est fixée à une barre 45, de section rectangulaire, coulissant dans un passage 46, de section correspondante, prévu dans une glissière verticale 47. La glissière est munie d'une fente verticale 48 par laquelle passe la butée. L'extrémité supérieure de la barre coulissante 45 est fixée à une extrémité d'une chaîne 49, au moyen d'une chape pivotante 50. La chaîne passe autour d'une roue à chaîne 51 et est reliée à son autre extrémité à un contrepoids 52.



   La roue dentée 51 est montée de manière à pouvoir tourner sur un pivot 53 fixé par un écrou 54 dans un palier 55, lequel est soudé à son tour à une plaquesupport verticale 56. A cette plaque-support est soudée une cornière 57 fixée à la paroi de la chambre à vide. Le pivot 53 traverse la roue dentée 51 et s'étend par-delà l'autre face de celle-ci, pour former une portée 58 sur laquelle est montée une roue à cliquet 59. A l'extrémité inférieure de la plaque-support 56 est soudé un palier 60 supportant le pivot 61 d'un cliquet 62 en contact avec une dent de la roue à cliquet 59, le pivot étant calé dans le palier au moyen d'un écrou 63.

 

   Une séquence de coulée est illustrée à la fig. 8 et aux fig. 12 à 14. A la fig. 8, la fusion,   I'affinage    etlou l'addition des produits d'alliage sont terminés et la quenouille 8B ferme la tubulure 6B, le moule 22B est en position correcte et la butée 44 se trouve à la partie supérieure de la glissière verticale 47.  



   On fait ensuite pivoter le creuset 2B et la poche 3B, autour de l'axe géométrique 20B jusqu'à ce que le métal   1 8B    et le laitier 19B aient passé par-dessus la tubulure fermée, comme représenté à la fig. 12. En continuant la rotation du bac 1B, 3B, on amène le bras 42 en contact avec la butée 44 le contrepoids 52 étant correctement choisi, la butée 44 repousse le bras 42 contre la force des ressorts 41, et la tige coulissante   13B    coulisse vers le haut par rapport à la poche 3B. La tige 13B, soulève la quenouille 8B, laquelle libère l'ouverture de la tubulure, de sorte que la coulée dans le moule 22B commence, comme le montre la fig. 13.



   Pendant l'ouverture de la tubulure, la réaction des ressorts 41 devient suffisante pour dépasser l'effet du contrepoids 52 qui est alors soulevé, à la position représentée à la fig. 13, par le mouvement vers le bas de la butée 44, de sorte que la barre coulissante 45 fait saillie hors de la glissière verticale 47. La rotation de la roue dentée 51, provoquée par le mouvement de la butée 44 et du contrepoids 52, produit une rotation correspondante de la roue à cliquet 59.

  Donc, lorsque le moule 22B est presque rempli, la rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre du creuset 2B et de la poche 3B, autour de l'axe géométrique 20B, fait cesser le contact entre le bras 42 et la butée 44, de sorte que les ressorts 41 déplacent la tige coulissante   13B    par rapport à la poche 3B, et cette tige déplace à son tour la quenouille   8B    pour fermer la tubulure   6B    tandis que la butée 44 est maintenue dans la nouvelle position, représentée aux fig. 13 et 14, par le cliquet 62 qui s'engage dans l'une des dents de la roue à cliquet.



  Le moule   22B    est alors enlevé, par exemple par un convoyeur, et un second moule est amené en position correcte pour être rempli avec le métal qui reste dans l'ensemble creuset-poche 2B,   3B.    Ceci termine le cycle d'opérations et la butée 44 est prête à ouvrir la tubulure   6B    dans une position plus inclinée du creuset, que celle nécessaire pour remplir le premier moule. Le mécanisme 32 compense donc automatiquement la quantité de métal coulée dans le moule précédent.



   Avec l'installation montrée à la fig. 1 ou celle montrée à la fig. 8, la poche peut être préchauffée par n'importe quel procédé approprié, par exemple à la flamme de combustion de gaz pour l'installation de la fig. 1 et par   lavage   de la poche avec le métal fondu pour l'installation de la fig. 8.



   Avec l'une ou l'autre de ces installations, la petite quantité de métal restant dans l'ensemble pour empêcher le laitier de passer dans la tubulure, peut être évacuée dans un récipient séparé, le laitier étant alors évacué avec le métal, pour réutilisation ou transformation comme sous-produits.

 

   Le creuset est maintenu dans sa position verticale normale, la poche s'étendant vers le haut, pendant la fusion, le laitier ou les scories se rassemblant et surnageant au-dessus du métal fondu. Pour effectuer la coulée,   I'ensemble    est basculé jusqu'à ce que le laitier ait dépassé la tubulure fermée et soit séparé de   celle    par le métal fondu, les moyens de fermeture de la tubulure étant ensuite enlevés pour permettre au métal fondu de s'écouler en passant au-dessous du laitier au lieu de le traverser, en donnant un jet propre et cohérent, exempt de laitier. Une petite quantité de métal peut être retenue dans la poche pour éviter toute probabilité de passage du laitier à travers la tubulure. 

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Installation pour la fusion et la coulée de métaux, comportant un creuset monté sur un axe de basculement horizontal perpendiculaire à son axe longitudinal pour permettre de le faire basculer d'une position de fusion verticale à une position de coulée horizontale.

   caractérisée en ce que le creuset est pourvu d'une poche de coulée dont la paroi se trouve dans le prolongement de la paroi du creuset d'un côté de ce dernier, cette poche de coulée présentant à son extrémité éloignée du creuset une tubulure de coulée (6) perpendiculaire à l'axe de basculement et à l'axe longitudinal du creuset, et un organe obturateur (8) pour fermer la tubulure.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Installation selon la revendication, caractérisée en ce que l'organe obturateur est une quenouille mobile (8) disposée à l'intérieur de la poche commandée par un mécanisme d'actionnement.

   2. Installation selon la revendication, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour retirer auto matiquement la quenouille lorsque le basculement du creuset et de la poche de coulée dans la position horizontale est terminé, et des moyens pour la remise en place automatique de la quenouille au commencement du basculement de retour du creuset vers la position verticale.

   3. Installation selon la revendication, caractérisée en ce que la partie de la poche proche de la tubulure comporte une enveloppe métallique, revêtue intérieurement d'une matière réfractaire.

   4. Installation selon la sous-revendication 3, caractérisée en ce que la poche est fixée au creuset par des organes à déblocage rapide.

   5. Installation selon la sous-revendication 3, caractérisée en ce que le creuset et la poche sont d'une seule pièce.

   6. Installation selon la revendication, caractérisée en ce que la tubulure de coulée est agencée pour venir en contact étanche avec la partie supérieure d'un moule recevant le métal et en ce qu'elle comporte des moyens pour purger ce moule de son air au moyen d'un gaz inerte avant la coulée.

   7. Installation selon la sous-revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de remise en place de la quenouille comportent des ressorts de rappel, et les moyens pour retirer automatiquement la quenouille sont constitués par un bras s'étendant latéralement et rigidement par rapport à la quenouille, et par une butée disposée sur la trajectoire du bras et dont le niveau est réglable afin de l'adapter à l'inclinaison du creuset et de la poche.

   8. Installation selon la sous-revendication 7, caractérisée en ce que la butée est suspendue dans une glissière verticale par une chaîne passant autour d'une roue à chaîne et aboutissant à un contrepoids, la roue étant munie d'un dispositif à cliquet permettant seulement le mouvement vers le bas de la butée après retrait de la quenouille.

   9. Installation selon la sous-revendication 8, caractérisée en ce que la roue est montée sur un palier dans un support boulonné sur la paroi latérale d'une cuve contenant le creuset, la poche et au moins un moule.

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