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La présente invention concerne des moules servant dans la coulée du cuivre et plus spécialement de grands saumon? de cuivre.
Le but de l'invention est de prolonger la durée pra- tique des moules pour la coulée du métal en réduisant le fen- dillement des moules au minimum. En bref, on obtient ce résul- tat suivant la présente invention en évitant les angles aigur
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dans les parois des moules et en répartissant les conduits de refroidissement de telle façon que le chauffage et le re- froidissement, qui entraînent une dilatation et une contrac- tion, soient sensiblement uniformes dans tous les sens, part.' culièrement au voisinage des coins.
Le moule dans lequel les saumons de cuivre sont cou- lés est disposé de préférence verticalement de sorte que la dimension la plus longue de la cavité du moule forme sa hau- teur (ce qui- correspond à la longueur du saumon de cuivre qui y est coulé), L'extrémité supérieure du moule est ouverte et sert d'entrée au cuivre fondu. Cette technique de couler le cuivre en moules ainsi dressés et construits, connue sous le nom de coulage de bout, est préférée- parce qu'elle réduit la surface de la zone d'interface cuivre-air au minimum, en concentrant ainsi les imperfections et irrégularités de sur- face à un endroit (une extrémité de la feuille laminée) où elles gêneront le moins.
Les moules à saumon de cuivre devraient être cons- @ truits de telle façon que les saumons de cuivre qui y sont cou- lés puissent être retirés commodément de la cavité de ces moules. On a déjà construit des moules de ce genre dont la cavité est conique dans le sens de sa hauteur de sorte que lorsque le moule est renversé le saumon qui y est coulé en tombe. Cependant, on a constaté que la conicité du saumon qui en résulte est extrêmement désavantageuse. Afin d'éviter une conicité delà cavité du moule, on a construit des moules à saumon de cuivre qui comportent des tuyaux d'eau de refroi- dissement répartis uniformément sur toute la hauteur et autou: de ladite cavité.
Cette construction permet une dissipation rapide de la chaleur et un réglage du taux du transfert de chaleur de sorte qu'on peut régler le retrait du saumon de cui vre afin de l'enlever facilement du moule.. Le fond de la cavi-
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té du moule est constitué par une plaque de base ou une porte articulée à charnière sur un des côtés du moule. Après la coulée d'un saumon de cuivre, on fait basculer la porte et le saumon tombe du fond du moule.
Les parois latérales d'un moule à saumon de cuivre refroidi à l'eau sont formées de préférence par un bloc mono- lithique de cuivre. Tout moule dont les côtés sont construits différemment, par exemple en soudant plusieurs pièces ensemble. est inférieur étant donné qu'il est susceptible de lâcher aux joints par suite du chauffage et du refroidissement répé- tés auxquels il est soumis pendant son utilisation. Il est avantageux do construire le moule en cuivre à causa de la grande conductibilité de la chaleur de ce métal. Lorsque les parois latérales sont faites en un bloc monolithique*, la cavi- té peut être formée par forgeage, ou le moule peut être cou- lé autour d'un noyau pour former la cavité.
Les saumons de cuivre sont laminés en feuilles de cuivre et les techniques de production employées dans la fa- brication de produits faits à partir de ces feuilles da cui- vre exigent à l'heure actuelle des feuilles plus grandes et, par conséquent, des saumons de cuivre plus grands servant au laminage desdites feuilles de cuivre. Cette nouvelle demande peut être satisfaite de façon très économique en fournissant aux laminoirs des saumons de cuivre de très grande longueur et largeur, mais qui ne soient pas exagérément épais, car on réduit ainsi la somme de travail qu'il faut dépenser pour la miner le saumon en feuille de cuivre.
Cette production de saumons de cuivre plus grands qui ne soient pas exagérément épais exige des moules à sau- mon de cuivre plus grands et notamment des moules présentant des cavités de plus grande hauteur et longueur de façon à par mettre la coulée de saumons de cuivre ayant respectivement une plus grande longueur et largeur, mais relativement minces
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Des moules du type décrit ici et dont les cavités ont par exemple une hauteur de 1 m 50 à 2 m, une longueur de 40 à 65 cm et 13 cm de largeur ont été utilisés pour couler des saumons de cuivre de longueur, largeur et épaisseur corres- pondantes, mais ils n'ont pas été économiques car leur succès économique dépend de la durée du moule, c'est-à-dire du nombre de coulées qu'on peut faire avant de mettre le moule au rebut.
La durée du moule est déterminée principalement par le fendillement qui se produit aux coins de la cavité ou près de ces coins et par l'extension de ces fissures au métal du moule pendant le chauffage et le refroidissement.
Il a déjà été remarqué précédemment que les coins intérieurs sont désavantageux parce qu'ils donnent naissance à des poches dans lesquelles la préparation du moule peut s'accumuler à un point tel qu'elle ne parviendra pas à s'éva- porer à siccité avant que la coulée effective soit commencée.
Si cette évaporation a lieu pendant la coulée, le saumon de cuivre deviendra poreux du fait de la vapeur ainsi introduite dans le cuivre fondu. Les petits congés de 9,5 mm de rayon ou moins qui ont été utilisés Jusqu'ici l'ont été pour éviter ces poches de coins, mais ils n'ont eu aucun effet apprécia- ble sur le fendillement.
Il se produit aussi une porosité par développement de vapeur lorsqu'une fissure s'étend à travers le métal du moule jusqu'à un tuyau d'eau de refroidissement, généralement** le tuyau le plus proche du coin de la cavité dans lequel se produit la fissure.. Les fissuras ont de plus l'inconvénient de créer un état de fonctionnement peu'sur. Ainsi, si une quan- tité considérable d'eau contenue dans la préparation du moule est emprisonnée dans le cuivre fondu, ou si une fissure s'é- tend jusque dans un tuyau d'eau de refroidissement alors qu'on verse du cuivre fondu dans le moule, il peut sa produire une
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explosion.
D'autre part, ces fissures sont. aussi désavanta- geuses parce que le cuivre fondu s'y fraie un chemin où il se solidifie,ce qui rend difficile l'enlèvement du saumon de cuivre du moule et occasionne des bords déchiquetés sur le saumon coulé. Avant la présente invention, on ne con- naissait aucun moyen d'empêcher cette tendance à la fissure de coins dans les moules à refroidissement d'eau.
La présente invention réalise un grand moule à sau- mon de cuivre à refroidissement par eau, d'une construction telle que la tendance à la fissure aux coins ou près des coins de la cavité du moule par suite de son chauffage et refroi- dissement répétés se trouve grandement réduite. Les nouveaux moules ont en effet une durée utile qui est environ le triple de celle des meilleurs moules précédents.
La moule selon la présente invention comprend de pré- férence un bloc monolithique en cuivre raffiné formant les parois latérales qui, à leur tour, définissent une cavité de moule sensiblement rectangulaire à surfaces Internes pla- nes. On peut utiliser d'autres métaux alliés au cuivre ou sans cuivre.- Le bloc, s'il est coulée peut être moulé au-dessous des dimensions, puis usiné aux dimensions nécessaires, y com- pris les congés dont il sera question plus loin. On dispose des conduits pour la circulation d'eau de refroidissement au moins dans les longues parois latérales du moule.
Selon la présente invention, le moule est caractérisé par le fait que la surface interne plane est réunie , à la limite de la cavit du moule de chacune des parois latérales, à la surface inter- ne plane correspondante de chaque paroi adjacente au moyen d'un congé dont le rayon est sensiblement plus grand que ce- lui qui était utilisé jusqu'ici, et en ce que les conduits d'eau de refroidissement dans chacune des parois latérales sont disposés de façon à éviter le refroidissement excessif aux coins du moule, tel qu'il se produisait jusqu'ici.
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Bien que le :f:" 3.; $#& pez'feci:ï 1.011nOlEGl1t an lui-même ait été bien établi, la .'..¯s de 5 ±..av.a.. du fonctionnement des moules construits sel@n la présente invention n'est pas
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connue de façon pruais* II ;3:=ç . aô'3Dfla.}fc qus la tendance d'un moula a3 ':'¯ :¯¯-¯. ¯, ¯ #:"".. i-sia.--- d3 coins par suite de chauffages CI, . .¯4¯ ..... ur.jl ,-o:-ê3? soit fonction en par- tie du rapport cx'}.-'.'.' tiv.rv- ...riv j dû grandeur da la lon- gueur de la cavi"? c:a aV: -:. c o\.iliû 63 sa largeur. Dans le cas où le 1' n:,; j:.=, .
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L" invention s.3-. :ri''..:;: i, .1. e 0 laide de la des- or Ion suivante d'ua i'iori- â:î rH.ss'.'ëî.on préféré, tel qu'il. est représentes i,\.r .¯ Cisciu ¯.m:1!"-.¯¯'.%4 dans lequel : la fi- 1 vr : "r & 41/ation dl lm moule sui- vant l'invcntloay zut la fig* 2 et =4 .2-: i"ps tansv&Tgale agrandie s uiva la ligne 2-2 de la fi.g. 1.
En se rëfra-T. aux #f'ig 1 et 2; rn moule comporte un bloc monolithique 6 en qui présente à son intérieur
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une cavité rectangulaire 2. Ce bloc en cuivre 6 aune hauteur d'environ 1 m 80, une longueur d'environ 1 m et une largeur d'envon 0 m 60 et il rme les longues parois latérales 8. et les courtes parois latérales (ou extrémités) 2. du moule.
Les surfaces internes planes 12 et 13 des parois 8 et du moule limitent la cavité de celui-ci qui a une largeur d'en- viron 63 cm 50 et une épaisseur d'environ 12 cm 70. La lar- .geur de la cavité doit toujours être inférieure à environ un tiers de sa longueur. On peut couler le bloc en cuivre formant le moule de telle façon que la cavité y soit déjà contenue initialement, ou bien on peut la forger à partir d'un moulage solide. La cavité 7 s'étend sur toute la longueur du bloc en cuivre 6. Une porte 15 de plaque de base en cuivre phospho- reux est fixée au moyen de charnières 16 à l'une des courtes parois latérales 9. Lorsqu'elle est fermée, laporte 15 sert de fond à la cavité du moule.
Pendant la coulée, cette porte 15 est maintenue fermée par une anse 17 qui traverse la lar- geur extérieure du moule et qui est articulée à ses extrémi- tés 18 sur les longues parois latérales 8. L'extrémité supé- rieure 10 de la cavi@é 7 sert d'entrée au cuivre fondu qu'on peut verser au moyen de la poche de coulée 11.
Le rayon des congés 14 qui réunissent les surfaces planes d'intersection limitant la cavité du moule est de pré- férence égal au rayon le plus grand des coins de saumon de cuivre admis par les acheteurs de saumons de cuivre. En con- séquence, au cas où la cavité du moule a une largeur d'environ 12 cm 70 et une longueur de trois à six fois supérieure, le rayon du congé de chacun des coins de la cavité du moule doit avoir plus de 9 mm 50. Un rayon d'environ 2 cm 50 donne sa- tisfaction et correspond à peu près à la grandeur acceptée par les laminoirs à tôle.
Des canaux 19, 19a sont formés à l'intérieur des longues parois latérales 8 du moule pour la circulation d'eau
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de refroidissement. Ces canaux 12, 12a consistant en des trous verticaux d'un diamètre d3 3 cm 80 et ils sont disposé' entièrement entre les prolongements latéraux v-v* des surfa internes planes 13 des courtes parois latérales 2.. Il y a lieu de placer les canal d'extrémité 12a qui se trouvent le plus près de ces pr010ll!elll<±D:!;;;! t vue distance appréciable '
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.de ceux-ci.
C'est ainsi que la distança la plus courte entre
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ces prolongements et les casais; j,±<a 8St d'environ 2 cm ,0 dans le mode mentionné* Pour ,-'. .3-0EC:;:' les canaux verticaux, on commence par percer les trous d extrémité a 2 cm 50 ou plus des prolongements 25 2% puis on répartit -uniformément le nombre nécessaire do trou- iüt8:;:,,fë;.l.a i.:t''\:\$ è l'intérieur de l'espace restant. Le [',0::::'3:6 ci 0 oaimvz te''a.' nécessaires dépend de la chaleta' 0r dit on sstirae que, pour les moules correspondant E11: :.;:S,:1S -;..}..::s dt l'ordre de grandeur indiqué ici, le nombre axp-..asr:' Jr2tt de dis à seize. lorsque le :>?ê.,,-'Oi't ú !1i;l'3 2. Z'épaÍ8'3'::;,Ul' et la largeur de la cavité du moule est ' . .i" 3 ::;C,""11e clans l'exemple mentionné, des canaux de refroidissait (P'2ct;1&!nité ne sont généralement pas nécessaires.
Cet aspaot rl3 l' '.tl";J;3n:t;iol est contraire à
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la technique précédente, dans laquelle des conduits de re-
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froidissement étaient =s ;5: : <., imiforE'-Hnent tout autour de la cavité, y compris les G::tr;'d12.t;;s et les zones de secteur alpha délimitées entre las prol-cngenents de parois x, et 't 2* Il a été constaté qu'une telle répartition des conduits avait pour résultat de refrcidïî- d avantage les parois d'ex trémité que les parois l:vz a 1 fsf ce qui occasionnait une
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dilatation et une contraction inégales, qui sont la cause
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principale du f issurage du moule.
Par conséquent, suivant la
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présente invention, les canaux de refroidissaient sont omis dans tous les cas dans les quatre zones de secteur alpha ;
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et lorsque la largeur du moule (Z-') est telle qu'elle né-
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cessite un refroidissement d'extrémité, les canaux d'extrémité 19b ménagés devraient être espacés au moins aussi loin des prolongements de parois x, x' que les canaux d'extrémité 19a le sont des prolongements y, y' Cette distance représentait 4 cm 40 dans un moule pour une brame de 1350 kg. L'espace-. ment optimum entre la face interne de la cavité du moule et' les canaux verticaux n'est pas spécialement critique et, dans le cas de métal à grande conductibilité tel que Le cuivre, il peut être par exemple de. 5 cm.
L'eau de refroidissement est dirigée dans les canaux 19,19a par les tuyaux d'eau froide 20, les tubulures d'ad- mission 21 et les passades horizontaux 22 et elle est évacuée par les sommets des canaux 19,19a dans le tuyau d'évacua..- tion 24 d'eau chaude par l'intermédiaire des passages horizon- taux 23 et des tubulures d'évacuation
On réalise les canaux 19,19a en perçant des trous verticaux à travers la bloc de cuivre 6 et en obturant leurs extrémités par des bouchons 26.
On perce ensuite des passages horizontaux 22 et 23 dans le côté du bloc de cuivre de façon à ménager respectivement des admissions et des sorties aux canaux 12,12a. Lorsqu'on se sort de canaux 19b, il faut faire des passages similaires (non représentés) pour ceux-ci, les tubulures pouvant s'étendre en travers des parois courtes.
Pour utiliser le moule suivant l'invention, on verse le cuivre fondu de la poche de coulée 11 dans la cavité du moule à travers son extrémité supérieure ouverte. L'eau de refroidissement entre dans la tubulure d'admission 21 à environ 77 C, selon un débit d'environ 950 1/min et elle est répartie de façon égale entre les canaux 19,19a. Elle quitte ensuite le moule par les tubulures d'évacuation 25 à environ 90 C.
Après qu'un saumon de cuivre a été coulé, il peut être retiré à l'aide d'un chargeur ou élévateur de brame tel
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qu'il est décrit dans le i;1.'(,'rt; dos E::;.3-U!.lis d'A1Ji'3rlqu3 N 2.733A90 du 7 Février 1956. 1'Or1: eu faire, F,,.11:::-;; 12 est a-M née à une position Inter!i}é(î!alru;O3 qui 6r.rrI)U'l1':J la porte 1. après quoi on glissa ia pl:d;;;S,'0:eÍ.1'} je P,51é'Ja'Gt3lli.' Gel qu'il c. expose dans le brevet des :""'.'C'"..'!Í1;:' ,1'1.,:/.,,1, ,-.c.; .aciij.ican* soi?; le fond du sat.:I;CJI1 GD.::.'3 :."..L11<5. ¯, l porto Gn-:;l'üt("\U";'3" û.;ï fait ensuite basculer l' 1.!:'::;;: 'o'," -:n'i:orre cl s la 3f?:n.'ï:s 14 pour permettre la portée:? ..,1 ..-. ,.o'..,-"" ".'. 0" "....'.
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