Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~o~a~7s
La présente invention concerne un embout de raccorde-
ment de la tuyauterie d'une pompe électromagnétique pour metaux
fondus à la base d'un moule de coulee basse pression ainsi que ses
diverses applications.
Dans le cadre de la coulee basse pression, on connait
déja une instaLlation comportant un creuset ou un bassin de main-
tient contenant le métal fondu a couler, une pompe électromagné-
tique fixee à ce creuset et immergee dans ledit metal fondu, un
moule situe 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 a 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. La présente invention concerne plus particulière-
ment l'extrémité de cette canalisation raccordant la tuyauterie
et le moule ainsi que ses diverses applications. Pour des
raisons qui apparaîtront plus bas, cette extrémité a eté consti-
tuée par un embout qui se raccorde à sa base à la canalisation
ascendante par une bride et à l'entree du moule par un manchon qui
vient s'appliquer sur une piece metallique de forme tronconique
constituant l'entree proprement dite du moule et désignée fréquem-
~` ment en anglais sous le nom de goose-neck.
L'objet de l'invention est donc un embout de raccorde-
ment de la tuyauterie d'une pompe électromagnetique à la base d'un
moule de coulee basse pression constitué essentiellement par une
enveloppe métallique coudée extérieure terminée à ses extrémites
par des brides, un conduit d'alimentation, un moyen d'isolation
thermique separant thermiquement le conduit d'alimentation de
l'enveloppe métallique coudée, caracterise en ce que le conduit
d'alimentation appliqué directement à l'entree du moule comprend
deux elements de longueur inégale, un premier conduit céramique
coude et au moins un deuxième element amovible constitué par un
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manchon de courte longueur.
Le premier element du conduit est constitué par
une pièce coudée réalisée en céranique 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 de l'enveloppe métallique coudée
se raccorde 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 amovi~le du
conduit avec l'entrée du moule. Le verrouillage assure l'étan-
chéité entre la pièce tronconique formant l'entrée du moule et le
manchon amovi~le 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 a la hauteur du conduit
céramique coudé de l'embout de raccordement. Lorsque l'on veut
couler une pièce, on augrnente la tension appliquée a 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 valeux correspondant
au débit nul. Le métal ne circulant plus dans le conduit, l'entrée
tronconique du moule, refroidie à la maniere connue par une
circulation d'eau ou d'air va commencer a figer le metal. La
pression appliquée à la pompe ayant eté ramenée a sa valeur
initiale, le métal encore a l'état fondu, contenu dans le
manchon amovible, retom~e vers la pornpe de sorte que le niveau
du métal fondu s'etablit a sa position initiale dans l'élément
coudé.
39 Le métal qui commençait a se figer dans l'entrée du
moule se gele complètement et forme le queuzot. On retire la
moitié supérieure du moule et la piece coulée est extraite. On
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voit que le manchon a~novible assure en follctionnement normal
deux fonctions quasi simultannees et assez contradictoires. D'une
part il permet de decoupler thermiq~lement l'elément coudé qui est
chauffé, de la pièce tronconique d'entree du moule qui est
refroidie et dans laquelle va se former le queuzot. D'autre part
ce manchon étant isolant ne refroidit pas le métal fondu qu'il
contient, de sorte que le métal ne va pas se figer et le queu~ot
reste localisé au niveau de la pièce tronconique.
Cependant un tel équilibre contradictoire au moins en
apparence, résulte d'un réglage.
Il peut cependant survenir un incident qui modifie
momentanément ce règlage et qui entralne, par exemple le refroi-
dissement le métal a couler. Dans ce cas le métal risque de se
geler non seulement au sein de la piece d'entrée tronconique
qui est refroidie, mais même au niveau du manchon amovible. Notons
que cet incident est peu frequent car le manchon lui même est
-~ chauffé. Neanmoins même dans ce cas, grâce à la présente
invention, les conséquences de l'incident sont réduits au minimum,
c'est-à-dire à un arrêt de courte durée de l'installation. Il
suffit en effet de déserrer 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 libere
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 ant~rieure, n'entraîne grâce à l'invention qu'un arret
de fonctionnement de quelques minutes.
L'embout de raccordement ainsi constitué peut être
utilisé pour raccorder la pièce d'entrée du moule avec la
tuyauterie d'une pompe électromagnetique quelle que soit
l'orientation de la tuyauterie et quelle que soit l'emplacement
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l'entrée du moul~.
Néanmoins un tel dispositif est particulierement
avantageux dans toute installation de coulée Oa la canalisation
de raccordement est ascendante, c'est-a-dire dans toute installa-
tion 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 entree centrale, soit par le fond inferieur
au moyen d'une entree multiple soit lateralement par la base du
moule. Dans ce dernier cas, le ou les conduits d'admission sont
verticaux puis inclinés par rapport ~ l'horizontale pour facili-
ter le dé ulage.
La portée de la présente invention sera mieux comprise
; en e referant à la description de trois variantes d'une instal-
lation conforme à l'invention en reference a la figure 1
représentant une section verticale de l'embout dans une alimenta-
tion d'un moule par en dessous, la fi~ure 2, represente une section
vert~cale de l'embout dans le cas d'une alimentation double d'un
moule par en dessous, et la figure 3, correspondant a la coupe
verticale d'une alimentation laterale inclinee par la base du
moule.
La figare 1 decrit l'embout de raccordement 1 entre une
tuyauterie (non representee) ~ui se trouverait en bas et à gauche
de la figure et un moule de coulee basse pression 2.
L'embout de raccordement est delimite par une enveloppe
métallique 3 ten acier par exemple) terminee a 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 constitue de 2 pieces,
une piece coudée inferieure 7 réalisée en ceramique 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 realisé en un matériau réfractaire isolant,
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une céramique isolante par exemple constituée de fibres cérami-
ques dispersées dans un ciment refractaire. Ces deux pièces
sont réunies par un joint 9. Ce conduit est réalisé en materiaux
résistant à l'action violer~ment corrosive des métaux fondus. On
sait qu'il existe des céramiques conductrices et des céramiques
isolantes (thermiquement) resistant à l'action corrosive de
métaux fondus telq que l'aluminium. Dans ce cas lc joint ~ ainsi
que les autres joints utilisés, seront constitués par exemple 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
cérami~ue 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 metallique
supporte un enroulement chauffant régla~e 13 réalisé de préférence
en "Pyrotenax" ou en tout autre conducteur susceptible de
supporter sans perte d'isolation des températures élev~es. L'in-
tervalle entre les enveloppes 11 et 12 d'acier inoxydable et
l'enveloppe externe 3 est comblé par un bourrage 14 ~e fibres
d'alumine assurant une isolation thermique tres importante. Ce
bourrage 14 de fibres est protégé aux deux extrémités par des
brides 15 et 16 de l'enveloppe d'acier inoxyda~le 11, 12. La
partie supérieure du manchon amovible 8 porte un joint d'étan-
chéité 17. Le moule 2 est porté par une plaque métallique de
base 18 indéformable et épaisse.
- Cette plaque supporte le demi-moule inferieur 21 qui se
prolonge à sa base par la piece tronconique déentrée 22 refroi-
die par une circulation d'air 23. On a représenté en grisé la
pi8ce 24 coulée dans le moule et son queuzot 25. Le demi-moule
supérieur 26 peut être remonte vers le haut de la figure par un
moyen 27 ne faisant pas partie de l'invention. Notons simplement
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que la partie supérieure 26 du moule est en yénéral refroidie par
une circulation d'eau 28.
La mise en place de l'em~out de raccor~ement se fait
à la manière connue par l'intermédiaire d'une came excentree
30 poussée par un v~rin 31 qui soulève la l~ride épaisse 5 et
applique avec une force prédéterminée le manchon amovible 8 sur
la pièce tronconique 22 par l'intermediaire du joint 17 ~ui est
ecrase.
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
électromagnetique entraine vers le bas le métal non gele donnant
au queuzot 25 sa ~orme caracteristique et ramène le niveau du
métal 14 dans la pièce coudée 7.
En cas d'un fonctionnement anormal où le queuzot se
; 20 prolonge accidentellement dans le conduit d'admission 6 du m~tal
fondu, on desserre le contact entre l'embout amovible 8 et la
pièce tronconique 22 d'entree 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 metal fondu
retombe dans le creuset. On peut alors desserrer la bride de
raccordement 4, faire tourner l'embout de raccordement sur lui
même de facon 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 casse,
la pièce coulee peut alors être extraite ou bien il y a lieu de
~` scier le prolongement du queuzot à la hauteur du joint 17 avant
de pouvoir degager la pièce coulee. Un nouveau manchon amovible
''
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8 est intro~uit dans son logement dclimite par l'enveloppe en
acier inoxydable 12. On le recouvre d'un nouvcau joint 17.
l'embout 1 est remis en place. I,'installation est prête a
fonctionner.
Lors du desserrage de la bride de raccordement 4 à la
base de l'embout de raccordement un deuxieme indicateur de fin
de course, (non représcnté) du même type que l'indicateur 33,
monté en série avec l'indicateur 33 interrompt le circuit d'ali-
` mentation.
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'entree du moule.
La figure 2 correspond à un embout assurant par la base
du moule une alimentation double de sorte que le dispositif est
en tous points analogue à la figure 1 et l'on a utilisé la même
numérotation qu'à la figure 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. Le manchon est remplacé alors par une pièce cylindrique
104 massive de section allongée, percée de deux canaux circulai-
res 141 et 142, réalisée en un matériau réfractaire non conduc-
teur de la chaleur. La partie superieure de ces deux canaux
s'evase pour délimiter deux volumes cylindri~ues 143 et 144
contenant dexu manchons amovibles identiques 108 et 108' amovibles
réalisés également en matériau réfractaire isolant et prenant
appui sur la pièce massive 140 par l'inter~édiaire de deux joints
en feutre d'alumine 117 et 117'. Ces embouts 108, 108' et 140
sont pressés contre les deux entrées du moule 122 et 122' par
un moyen de serrage réglable en soi connu 130.
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Dans le cas present, il a paru avantageux de permettre
un désaccouplement entre la piece de céramique conductrice 107
et la pièce en céramique isolante 10~. A cet effet l'enveloppe
externe 103 se sépare en 2 parties 145 et 1~6 reliées par des
moyens de serra~e tels que 147. Demême l'enveloppe interne
réalisée en métal inoxydable comprend une premiere partie
ascendante 111 en tous points analogue a la piece 11 de la figure 1
et une partie verticale 112 séparable de la piece 111. La piece
111 est dotée d'une bride 153.
La piace 112 est terminée a sa base par une bride 154
prenant appui sur la bride 153, et porte a sa partie supérieure une
bride 155. .
Le d~saccouplement se fait le long du plan de joint 109.
On peut alors extirper plus facilement les deux éléments de man-
chon amovibles 108 et 10~'.
La figure 3 correspond à un schéma simplifié d'embout
alimentant simultanément un moule 202 par deux entrées inclinées
251 et 252 aboutissant a la formation d'un seul queuzot 225. :~
Comme précédemment le moule est disposé sur une table 218 et
comprend une partie inférieure 221 et une portion amovible
supérieure 226. Il arrive que les entrées obliques 251 et 252
sont 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 queuzot. Le risque commun de
gel se reduit au risque de gel dans la portion isolante 208 de
;~ l'embout d'amenee du métal fondu. Il en résulte qu'un embout
- amovible ~08 analogue aux types décrits précédemment est en rnesure
de prot~ger dans les mêmes conditions soit la coul~e simultanée
de 2 pièces indépendantes soit la coulée d'une seule piece par
deux canaux inclinés alimentant par la base, le même moule. Le
présent schéma correspondant à l'alimentation de deux pieces. Il
a été réalisé un dispositif alimentant simultanement 3 pieces
.
10~4'77S
.
identiques disposces sym~triquement autour du manchon 208 au
cours de la coulée desquelles, il a eté obt~nu en permanence un
queuzot unique tel que 225.
On voit donc le grand avantage tire de l'~mploi d'un
embout a.~ovible conforme a 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 entree verticale.
