CH618623A5 - Device for connecting the inlets of a low-pressure casting mould with its feed piping - Google Patents

Description

La présente invention concerne un dispositif de raccordement des entrées d'un moule de coulée basse pression avec sa tuyauterie d'alimentation, cette tuyauterie d'alimentation étant maintenue contre le moule par un moyen de serrage et comportant, en nombre égal à celui des entrées du moule, des conduits d'alimentation en matière réfractaire entourée d'une isolation thermique.

Dans le cadre de la coulée basse pression, on connaît déjà une installation comportant un creuset ou un bassin de maintien contenant le métal fondu à couler, une pompe électromagnétique fixée à ce creuset et immergée dans ledit métal fondu, un moule 5 situé à un niveau plus élevé que le creuset et décalé latéralement par rapport à celui-ci, enfin une canalisation reliant la pompe à la base du moule, comportant à la sortie de la pompe une partie rectiligne légèrement ascendante prolongée après un coude par une partie verticale ascendante aboutissant à la base du moule, io Pour des raisons qui apparaîtront plus bas, l'extrémité de cette canalisation raccordant la tuyauterie et le moule a été constituée par un embout qui se raccorde à sa base à la canalisation ascendante par une bride et à l'entrée du moule par un manchon qui vient s'appliquer sur une pièce métallique de forme tronconique 15 constituant l'entrée proprement dite du moule et désignée fréquemment en anglais sous le nom de goose-neck.

L'objet de l'invention est donc un dispositif du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce que, dans chaque partie des conduits d'alimentation proche des entrées du moule, l'élément d'entrée du 20 moule vient en appui, avec interposition d'un joint, sur un manchon en matériau réfractaire et thermiquement isolant, librement encastré dans le conduit correspondant en y prenant appui par un joint, l'ensemble étant maintenu serré par le moyen de serrage de la tuyauterie d'alimentation contre le moule.

25 Le conduit d'alimentation appliqué directement à l'entrée du moule peut comprendre deux éléments de longueur inégale, un premier conduit céramique coudé et au moins un deuxième élément amovible constitué par un manchon de courte longueur.

Le premier élément du conduit constitué par une pièce coudée 30 peut être réalisé en céramique thermiquement conductrice; le manchon amovible qui le prolonge est réalisé en un matériau réfractaire isolant au moins au point de vue thermique. Entre ces pièces, on dispose un joint d'étanchéité.

La bride inférieure d'une enveloppe métallique coudée peut se 35 raccorder à la partie ascendante de l'enveloppe protectrice de la tuyauterie provenant de la pompe électromagnétique. La bride supérieure intervient dans le verrouillage du manchon amovible du conduit avec l'entrée du moule. Le verrouillage assure l'étan-chéité entre la pièce tronconique formant l'entrée du moule et le 40 manchon amovible en comprimant un joint placé entre ces deux éléments.

En fonctionnement normal lorsque la pompe est en service, le niveau du métal fondu est maintenu à la hauteur du conduit céramique coudé de l'embout de raccordement. Lorsqu'on veut 45 couler une pièce, on augmente la tension appliquée à la pompe. En raison des caractéristiques de ces pompes, le métal va monter d'abord assez vite, puis plus lentement dans le moule, la pression va continuer à croître jusqu'à une valeur correspondant au débit nul. Le métal ne circulant plus dans le conduit, l'entrée tronco-50 nique du moule, refroidie à la manière connue par une circulation d'eau ou d'air, va commencer à figer le métal. La pression appliquée à la pompe ayant été ramenée à sa valeur initiale, le métal encore à l'état fondu, contenu dans le manchon amovible,

retombe vers la pompe de sorte que le niveau du métal fondu 55 s'établit à sa position initiale dans l'élément coudé.

Le métal qui commençait à se figer dans l'entrée du moule se gèle complètement et forme le queusot. On retire la moitié supérieure du moule et la pièce coulée est extraite. On voit que le manchon amovible assure en fonctionnement normal deux fonc-60 tions quasi simultanées et assez contradictoires. D'une part, il permet de découpler thermiquement l'élément coudé, qui est chauffé, de la pièce tronconique d'entrée du moule, qui est refroidie, et dans laquelle va se former le queusot. D'autre part, ce manchon étant isolant ne refroidit pas le métal fondu qu'il 65 contient, de sorte que le métal ne va pas se figer et le queusot reste localisé au niveau de la pièce tronconique.

Cependant, un tel équilibre, contradictoire au moins en apparence, résulte d'un réglage.

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Il peut cependant survenir un incident qui modifie momentanément ce réglage et qui entraîne, par exemple, le refroidissement du métal à couler. Dans ce cas, le métal risque de se geler non seulement au sein de la pièce d'entrée tronconique qui est refroidie, mais même au niveau du manchon amovible. Notons que cet incident est peu fréquent, car le manchon lui-même est chauffé. Néanmoins, même dans ce cas, grâce à la présente invention, les conséquences de l'incident sont réduites au minimum, c'est-à-dire à un arrêt de courte durée de l'installation. Il suffit en effet de desserrer la bride d'accouplement de l'embout de raccordement et de découpler le moule. On accède alors directement au manchon amovible. On casse celui-ci et on libère ainsi la pièce coulée. Le manchon amovible est remplacé par un manchon de rechange et la coulée peut reprendre sans problème.

Cet incident, qui entraîne un blocage de la base du moule et celle du conduit d'amenée du métal fondu dans la technique antérieure, n'entraîne grâce à l'invention qu'un arrêt de fonctionnement de quelques minutes.

Le dispositif de raccordement ainsi constitué peut être utilisé pour raccorder la pièce d'entrée du moule avec la tuyauterie d'une pompe électromagnétique, quelle que soit l'orientation de la tuyauterie et quel que soit l'emplacement de l'entrée du moule.

Néanmoins, un tel dispositif est particulièrement avantageux dans toute installation de coulée où la canalisation de raccordement est ascendante, c'est-à-dire dans toute installation dans laquelle l'alimentation se fait à la base du moule. Cette alimentation peut alors s'opérer soit par le fond inférieur du moule au moyen d'une entrée centrale, soit par le fond inférieur au moyen d'une entrée multiple, soit latéralement par la base du moule. Dans ce dernier cas, le ou les conduits d'admission sont verticaux puis inclinés par rapport à l'horizontale pour faciliter le démoulage.

La présente invention sera mieux comprise en se référant à la description de trois formes d'exécution du dispositif conforme à l'invention en référence à la fig. 1 représentant une section verticale du dispositif dans une alimentation d'un moule par en dessous, à la fig. 2, qui représente une section verticale du dispositif dans le cas d'une alimentation double d'un moule par en dessous, et à la fig. 3, correspondant à la coupe verticale d'une alimentation latérale inclinée par la base du moule.

La fig. 1 représente le dispositif de raccordement 1 disposé entre une tuyauterie (non représentée) qui se trouverait en bas et à gauche de la figure et un moule de coulée basse pression 2.

L'embout de raccordement est délimité par une enveloppe métallique 3 (en acier par exemple) terminée à sa base par la bride de raccordement 4 à la tuyauterie et à sa partie supérieure par une bride rigide et épaisse 5.

Le conduit d'alimentation 6 est constitué de deux pièces, une pièce coudée inférieure 7 réalisée en céramique conductrice de la chaleur (une céramique formée d'un mélange de poudre et de grains d'un carbure d'un métal du groupe IV par exemple), et un manchon amovible 8 réalisé en un matériau réfractaire isolant (une céramique isolante, par exemple constituée de fibres céramiques dispersées dans un ciment réfractaire). Ces deux pièces sont réunies par un joint 9. Ce conduit est réalisé en matériaux résistant à l'action violemment corrosive des métaux fondus. On sait qu'il existe des céramiques conductrices et des céramiques isolantes (thermiquement) résistant à l'action corrosive de métaux fondus tels que l'aluminium. Dans ce cas, le joint 9 ainsi que les autres joints utilisés seront constitués, par exemple, par un feutre d'alumine.

Le conduit d'alimentation 6 est soutenu et mis en place dans l'enveloppe métallique extérieure 3 grâce à un bloc de céramique isolante 10.

Le conduit d'alimentation 6 est en outre entouré par une enveloppe métallique réalisée en acier inoxydable constituée de deux cylindres raccordés 11 et 12. Cette enveloppe métallique supporte un enroulement chauffant 13 dont le courant est réglable, réalisé de préférence en Pyrotenax ou en tout autre conducteur susceptible de supporter sans perte d'isolation des températures élevées. L'intervalle entre les enveloppes 11 et 12 d'acier inoxydable et l'enveloppe externe 3 est comblé par un bourrage 14 de fibres d'alumine assurant une isolation thermique très importante. Ce bourrage 14 de fibres est protégé aux deux extrémités par des brides 15 et 16 de l'enveloppe d'acier inoxydable 11,12. La partie supérieure du manchon amovible 8 porte un joint d'étanchéité 17. Le moule 2 est porté par une plaque métallique de base 18 indéformable et épaisse.

Cette plaque supporte le demi-moule inférieur 21 qui se prolonge à sa base par la pièce tronconique d'entrée 22 refroidie par une circulation d'air 23. On a représenté en gris la pièce 24 coulée dans le moule et son queusot 25. Le demi-moule supérieur 26 peut être remonté vers le haut de la figure par un moyen 27 ne faisant pas partie de l'invention. Notons simplement que la partie supérieure 26 du moule est en général refroidie par une circulation d'eau 28.

La mise en place de l'embout de raccordement se fait de la manière connue par l'intermédiaire d'une came excentrée 30 poussée par un vérin 31 qui soulève la bride épaisse 5 et applique avec une force prédéterminée le manchon amovible 8 sur la pièce tronconique 22 par l'intermédiaire du joint 17 qui est écrasé.

Lors du fonctionnement normal, la circulation d'air 23 peut être constituée par un tuyau percé de trous, enroulé autour de la pièce tronconique 22, de sorte qu'il assure par des jets d'air un refroidissement énergique de la pièce tronconique 22. Il en résulte que seule la partie supérieure du métal contenu dans la pièce tronconique vient à geler à l'arrêt de la circulation du métal fondu. La chute de pression réalisée grâce à la pompe électromagnétique entraîne vers le bas le métal non gelé, donnant au queusot 25 sa forme caractéristique, et ramène le niveau du métal 19 dans la pièce coudée 7.

En cas d'un fonctionnement anormal où le queusot se prolonge accidentellement dans le conduit d'admission 6 du métal fondu, on desserre le contact entre l'embout amovible 8 et la pièce tronconique 22 d'entrée du moule par une action inverse des vérins tels que 31. Un indicateur de fin de course 33 coupe l'alimentation de la pompe électromagnétique. Le métal fondu retombe dans le creuset. On peut alors desserrer la bride de raccordement 4, faire tourner l'embout de raccordement sur lui-même de façon à dégager le manchon amovible 8 qui se trouve lié à la pièce tronconique 22 du fait qu'il contient du métal gelé, solidaire de la pièce coulée. Le manchon amovible 8 est cassé, la pièce coulée peut alors être extraite, ou bien il y a lieu de scier le prolongement du queusot à la hauteur du joint 17 avant de pouvoir dégager la pièce coulée. Un nouveau manchon amovible 8 est introduit dans son logement délimité par l'enveloppe en acier inoxydable 12. On le recouvre d'un nouveau joint 17. L'embout 1 est remis en place. L'installation est prête à fonctionner.

Lors du desserrage de la bride de raccordement 4 à la base de l'embout de raccordement, un deuxième indicateur de fin de course (non représenté) du même type que l'indicateur 33, monté en série avec l'indicateur 33, interrompt le circuit d'alimentation.

La pompe ne peut donc fournir du métal fondu dans la canalisation que si la bride de raccordement est serrée et si l'embout est bien appliqué contre l'entrée du moule.

La fig. 2 correspond à un dispositif assurant par la base du moule une alimentation double, de sorte que le dispositif est en tous points analogue à la fig. 1, et l'on a utilisé la même numérotation qu'à la fig. 1 en ajoutant 100 à chaque numéro, de sorte que l'enveloppe métallique externe devient le numéro 103 au lieu de 3, la bride de raccordement prend le numéro 104, etc.

La pièce de céramique conductrice 107 contient le niveau 119 du métal fondu et prend dans le cas présent une forme allongée. Au lieu du manchon 8, le dispositif comporte une pièce cylindrique 140 massive de section allongée, percée de deux canaux circulaires 141 et 142, réalisée en un matériau réfractaire non

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conducteur de la chaleur. La partie supérieure de ces deux canaux s'évase pour délimiter deux volumes cylindriques 143 et 144 contenant deux manchons amovibles identiques 108 et 108'

réalisés également en matériau réfractaire isolant et prenant appui sur la pièce massive 140 par l'intermédiaire de deux joints en feutre d'alumine 117 et 117'. Ces manchons 108, 108' et la pièce 140 sont pressés contre les deux entrées du moule 122 et 122' par un moyen de serrage réglable en soi connu 130 avec interposition d'un joint 157.

Dans le cas présent, il a paru avantageux de permettre un désaccouplement entre la pièce de céramique conductrice 107 et la pièce en céramique isolante 140. A cet effet, l'enveloppe externe 103 se sépare en deux parties 145 et 146 reliées par des moyens de serrage tels que 147. De même, l'enveloppe interne réalisée en métal inoxydable comprend une première partie ascendante 111, en tous points analogue à la pièce 11 de la fig. 1, et une partie verticale 112 séparable delà pièce 111. La pièce 111 est dotée d'une bride 153.

La pièce 112 est terminée à sa base par ime bride 154 prenant appui sur la bride 153, et porte à sa partie supérieure une bride 155.

Le désaccouplement se fait le long du plan de joint 109. On peut alors extirper plus facilement les deux éléments de manchon amovibles 108 et 108'.

La fig. 3 correspond à un schéma simplifié d'embout alimentant simultanément un moule 202 par deux entrées inclinées 251 et 252 aboutissant à la formation d'un seul queusot 225. Comme précédemment, le moule est disposé sur une table 218 et com-5 prend ime partie inférieure 221 et une portion amovible supérieure 226. Il arrive que les entrées obliques 251 et 252 soient assez minces pour que l'on puisse considérer les deux parties de la pièce coulée 224 comme deux pièces séparées, bien que l'on aboutisse à la formation d'un seul queusot. Le risque commun de gel se réduit io au risque de gel dans la portion isolante 208 de l'embout d'amenée du métal fondu. Il en résulte qu'un embout amovible 208 analogue aux types décrits précédemment est en mesure de protéger dans les mêmes conditions soit la coulée simultanée de deux pièces indépendantes, soit la coulée d'une seule pièce par deux 15 canaux inclinés alimentant, par la base, le même moule. Le présent schéma correspond à l'alimentation de deux pièces. Il a été réalisé un dispositif alimentant simultanément trois pièces identiques disposées symétriquement autour du manchon 208 au cours de la coulée desquelles il a été obtenu en permanence un queusot 20 unique tel que 225.

On voit donc le grand avantage tiré de l'emploi d'un dispositif conforme à l'invention puisqu'il permet soit l'alimentation d'un seul moule par plusieurs entrées, soit l'alimentation de plusieurs moules, soit l'alimentation d'un moule unique par entrée verticale.

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2 feuilles dessins

Claims (12)

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1. Dispositif de raccordement des entrées d'un moule de coulée basse pression avec sa tuyauterie d'alimentation, cette tuyauterie d'alimentation étant maintenue contre le moule par un moyen de serrage et comportant, en nombre égal à celui des entrées du moule, des conduits d'alimentation en matière réfrac-taire entourée d'ime isolation thermique, caractérisé en ce que, dans chaque partie des conduits d'alimentation proche des entrées du moule, l'élément d'entrée (22 ou 122) du moule vient en appui, avec interposition d'un joint (17 ou 157), sur un manchon (8

ou 108) en matériau réfractaire et thermiquement isolant, librement encastré dans le conduit correspondant (7 ou 140) en y prenant appui par un joint (9 ou 117), l'ensemble étant maintenu serré par le moyen (31 ou 130) de serrage de la tuyauterie d'alimentation contre le moule.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (7) est constitué en une céramique résistant à l'action corrosive des métaux fondus tels que l'aluminium, résistant en même temps à des chocs thermiques répétés et présentant une grande conductivité thermique.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolation thermique séparant thermiquement le conduit (7) d'une enveloppe métallique extérieure (1) est constituée par un bourrage de fibres d'alumine (14) délimité à l'intérieur par une enveloppe métallique (11,12) entourant le conduit (7).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le conduit (7) est chauffé par une résistance chauffante (13).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le conduit (7) et le manchon amovible (8) sont chauffés tous deux par une résistance (13) portée par l'enveloppe métallique (11,12) entourant le conduit (7).

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (9) d'étanchéité entre le conduit (7) et le manchon amovible (8) est en feutre d'alumine.

7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (17) d'étanchéité entre le manchon amovible (8) et l'entrée (22) du moule est en feutre d'alumine.

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit (7) est maintenu dans l'enveloppe extérieure (1) par un bloc de céramique isolante (10) soutenant la partie coudée du conduit.

9. Dispositif selon la revendication 1, destiné à un moule à deux entrées, caractérisé en ce qu'il comporte deux manchons amovibles (108 et 108') logés dans deux évasements cylindriques percés dans une pièce (140) réalisée en matériau réfractaire isolant thermique, elle-même encastrée dans une enveloppe métallique (112).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le conduit comprend une pièce céramique coudée (107) sur laquelle repose la pièce (140) et qui est supportée par des pièces de céramique isolante (110,110').

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite pièce en matériau réfractaire (140) et la pièce céramique coudée (107) sont séparées par un plan de joint (109).

12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage du courant traversant la résistance de chauffage (13) de l'embout de raccordement.