Dispositif intermédiaire pour la coulée de pièces moulées

Description

[0001] La présente invention est relative à la coulée sous basse pression de métal à haut point de fusion.

[0002] Elle se rapporte plus particulièrement à un dispositif intermédiaire d'usure pour la mise en oeuvre d'un procédé pour la coulée sous basse pression de pièces moulées en alliage métallique à haut point de fusion tel que fonte, acier, superalliage à partir d'un four de fusion ou d'une poche de coulée dans un moule en sable, sous la pression motrice d'un gaz, en alimentant le moule de bas en haut.

[0003] On connaît par le brevet français FR-A-1 187 724 un tube d'alimentation de moule sous pression. L'extrémité supérieure du tube d'alimentation est fixée à un logement. Un mélange remplit les vides entre le logement et le tube d'alimentation, assurant ainsi un joint. Une bague est montée sur la partie supérieure du logement.

[0004] Le dispositif intermédiaire réalisé selon le brevet FR-A-1 187 724 n'empêche pas ou ne réduit pas les contraintes thermiques et mécaniques subies par le tube d'alimentation. En effet, ce dispositif bien que placé en partie haute entoure le tube, qui monte aussi haut que le dispositif. Le refroidissement du métal débute par le haut. Donc le tube subit des chocs thermiques plus violents que le dispositif qui est éloigné du métal de l'épaisseur du tube.

[0005] De plus au cours du refroidissement le métal se solidifie dans le tube d'amenée. Le métal solidifié est enlevé mécaniquement, ce qui entraîne des chocs mécaniques dans le tube.

[0006] La conjugaison des chocs thermiques et mécaniques entraîne une usure rapide du tube qui, dans un premier temps, détruit l'état de surface, ce qui provoque des fuites et, dans un deuxième temps oblige à remplacer le tube.

[0007] Cette réparation est onéreuse et demande beaucoup de temps.

[0008] En effet, il faut arrêter le four puis le sécher, ce qui immobilise ledit four de fusion ou la poche de coulée et le moule.

[0009] Par les documents EP-A-152 754 et DE-B-1 156 942, on connaît des installations de coulée sous basse pression dans lesquels une pièce formant dispositif intermédiaire est placée sur le chenal de coulée. La partie supérieure de la pièce intermédiaire est positionnée au contact de la partie inférieure dudit moule, le dispositif étant centré par rapport au puits de coulée ouvert vers le bas du moule, la partie inférieure du dispositif venant au contact de la face supérieure du nez de coulée.

[0010] Un premier objet de la présente invention vise à remédier à ces inconvénients, et à apporter divers avantages consistant essentiellement à diminuer l'usure du tube d'amenée ou du chenal de coulée alimentant le moule en métal liquide, en supprimant les chocs mécaniques et thermiques dans le tube ou dans le chenal en amenant ces chocs au niveau d'un dispositif intermédiaire.

[0011] Un autre but de l'invention est de supprimer les risques de fuite de métal liquide.

[0012] A cet effet afin de supporter des températures très élevées et encore de façon à appuyer de manière constante sur toute la face supérieure, le dispositif intermédiaire d'usure pour la mise en oeuvre d'un procédé pour la coulée sous basse pression de pièces moulées, tel que défini ci-dessus, se caractérise selon l'invention en ce que ce dernier comprend les pièces suivantes, une bague présentant une embase plate à sa face inférieure et une partie interne cylindrique creuse débouchant au niveau de sa face supérieure et au niveau de sa face inférieure et un manchon cylindrique en matériau réfractaire, son enveloppe extérieure s'ajustant dans la partie interne creuse de la bague par l'interposition de béton damé, les faces supérieure et inférieure du manchon venant au niveau des faces supérieure et inférieure de la bague.

[0013] Dans le but d'assurer l'étanchéité, un joint est interchangeable par rapport au moule et par rapport au dispositif selon l'invention formé par la bague et le manchon.

[0014] Dans une variante de réalisation avantageuse qui permet de répartir la pression provoquée par le poids du moule, le dispositif intermédiaire se caractérise en ce qu'il présente une face supérieure plane et une face inférieure plane, la face supérieure étant comprise dans un plan parallèle à ladite face inférieure.

[0015] Le dispositif intermédiaire d'usure présente une face supérieure confondue dans le même plan horizontal que la face inférieure du moule.

[0016] Le dispositif selon l'invention comprend une partie interne cylindrique creuse prolongeant le chenal de coulée en une section régulière et connectée au puits d'alimentation du moule.

[0017] Afin de réparer rapidement en cas de fuite en changeant uniquement le dispositif selon l'invention, ce dispositif est amovible, étant fixé de manière démontable par rapport au nez de coulée.

[0018] En outre, ledit dispositif comprend une jonction étanche et réfractaire entre le manchon et le garnissage réfractaire du chenal du nez de coulée obtenue par un bourrelet de pisé écrasé par la mise en place du dispositif, ledit bourrelet formant joint.

[0019] Un autre objet de l'invention se rapporte à un tube d'amenée formant chenal de coulée sous basse pression alimentant en metal une empreinte d'un moule en sable borgne comprenant au moins un puits de coulée ouvert vers le bas, le métal étant amené à l'empreinte par l'intermédiaire du puits de coulée par la pression de gaz supérieure à la pression atmosphérique, sur la surface libre du métal liquide contenu dans une enceinte étanche, ledit tube d'amenée étant muni d'un dispositif tel que décrit ci-dessus. L'empreinte peut être alimentée en alliage métallique à haut point de fusion tel que fonte, acier, superalliage.

[0020] L'invention a encore pour objet l'utilisation d'un dispositif tel que défini ci-dessus, pour récupérer après la coulée tout le métal solidifié et toutes les crasses dans la portion supérieure de sa partie interne creuse.

[0021] Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des figures annexées, sur lesquelles :

La Fig. 1 représente schématiquement, en coupe verticale, un dispositif intermédiaire d'usure selon l'invention.

La Fig. 2 montre en perspective partiellement arrachée, le dispositif selon l'invention formé par l'assemblage du manchon et de la bague .

[0022] L'installation de coulée de la Fig. 1 comporte un moule en sable 1 maintenu sur un plateau porte-moule 2, un dispositif intermédiaire d'usure 3 termine un tube d'amenée 5, noyé dans un nez de coulée d'un four.

[0023] La pièce intermédiaire d'usure 3 est appliquée à la coulée ascendante sous basse pression d'un superalliage, cet alliage étant identique à ceux décrits dans le brevet français de la Demanderesse FR-B-2 534 167. L'invention s'applique également à la coulée ascendante sous basse pression de fonte (fonte grise ou fonte ductile) ou d'acier.

[0024] Le tube d'amenée 5 en matériau réfractaire, conduisant le métal liquide vers le moule, est noyé dans le nez 4 en pisé.

[0025] La jonction entre le tube d'amenée 5 et le moule 1 est effectuée à l'aide du dispositif intermédiaire d'usure 3.

[0026] La face supérieure du nez de coulée 4 est plate et horizontale. Elle porte le dispositif intermédiaire 3.

[0027] Le dispositif intermédiaire 3 comprend une bague 7 à embase dans sa partie inférieure placée sur le nez de coulée 4, ladite embase recouvrant le nez de coulée 4 ; de plus il comprend un manchon réfractaire 8 en pisé tel qu'un alumineux magnésien basique, de même diamètre intérieur et extérieur que le tube 5 de manière a prolonger ce dernier. La jonction entre le tube 5 et le manchon 8 est obtenue par un bourrelet de joint 9. Le dispositif intermédiaire 3 écrase le joint 9 au cours de son positionnement. Le joint 9 est fait de pisé.

[0028] En raison de son embase la bague 7 présente un diamètre plus petit à sa partie supérieure qu'à sa partie inférieure.

[0029] La bague 7 est fabriquée en acier réfractaire coulé. Puis le dispositif intermédiaire est étuvé pour durcir le pisé 18 entre la bague 7 et le manchon 8.

[0030] Un joint 10, plat, souple, annulaire et en matériau réfractaire est placé à la partie supérieure du dispositif intermédiaire d'usure. Le joint 10, tel que décrit par exemple dans le brevet français FR-B-2 295 808 au nom de la Demanderesse, assure l'étanchéité avec le moule 1.

[0031] La souplesse du joint 10 lui permet de tenir par pression et sans enduit. Ce joint est serré sur sa face supérieure par le moule 1 et sur sa face inférieure par la bague 7 et le manchon 8.

[0032] Les faces supérieure et inférieure du dispositif intermédiaire 3 sont chacune contenues dans un plan parallèle, à la face inférieure du moule 1. Grâce à cette géométrie, les risques de fuites sont éliminés car le moule appuie de manière uniforme et ne peut pas appuyer de manière plus forte d'un côté ce qui entraînerait une fuite. L'étanchéité est obtenue également par un bon état de surface du dispositif intermédiaire qui, étant peu onéreux et amovible, est changé fréquemment dès le premier risque de fuite.

[0033] Le dispositif intermédiaire d'usure vient se loger à l'intérieur de l'ouverture 11 du plateau porte-moule 2 qui permet le centrage du moule 1 et l'arrivée du métal liquide dans le puits 12 débouchant dans la partie inférieure du moule borgne 1.

[0034] Le moule en sable 1 est maintenu au moyen d'un vérin 13 dirigé vers le bas et dont la tige de piston 14 porte articulée à son extrémité inférieure une plaque d'appui 15.

[0035] Au cours du fonctionnement de l'installation le métal liquide monte du tube 5 dans le dispositif intermédiaire 3, puis dans le moule 1.

[0036] A la fin de la coulée le métal dans le moule se solidifie pour former les pièces, cette solidification commence par le haut et s'arrête à un niveau inférieur au moule 1, ce niveau est représenté par le trait mixte 6, en dessous de ce niveau le métal reste liquide après la coulée et retourne dans le four.

[0037] Les crasses plus légères que le métal remontent toutes au niveau du dispositif intermédiaire 3.

[0038] De même, les traces de métal solidifié se retrouvent toutes au niveau du dispositif 3 qui subit les premiers chocs thermiques qui solidifient le métal. Donc le tube 5 qui ne retient pas de métal après la coulée, n'a pas besoin d'être décrassé.

[0039] En raison du décrassage et des chocs thermiques provoqués par le refroidissement du moule 1, le dispositif intermédiaire 3 s'use vite et est amovible pour être changé à une fréquence plus soutenue que le tube réfractaire 5. Ce dispositif 3 est changé fréquemment. Le changement est rapide car il n'est pas obligatoire de refroidir entièrement le four. Toutefois, il est nécessaire que le tube 5 soit froid.

[0040] Le joint 10, s'usant encore plus vite que la bague 7 et le manchon 8, est changé encore plus souvent.

[0041] Comme le montre plus particulièrement la Fig. 2, le manchon réfractaire 8 est d'une forme cylindrique creuse, la paroi interne du cylindre étant d'un diamètre constant sur la hauteur. La paroi externe du manchon 8 coopère avec la paroi interne cylindrique creuse de la bague 7 par l'intermédiaire d'un béton damé 18.

[0042] La hauteur du manchon 8 est identique à la hauteur de la bague 7.

[0043] Des encoches 17 sont prévues dans l'embase 16 de la bague 7 pour permettre le passage des vis de fixation du dispositif intermédiaire suivant l'invention.

[0044] Le dispositif intermédiaire d'usure 3 peut être placé sur la face supérieure d'un chenal de coulée comportant des moyens de chauffage (voir le brevet FR-A-2 532 866 au nom de la Demanderesse).

[0045] Ledit dispositif 3 peut également être utilisé dans une installation pour la coulée sous basse pression de pièces moulées à partir d'une poche de coulée dans un moule, sous la pression motrice d'un gaz, en alimentant le moule de bas en haut, la pression différentielle étant soumise, du côté de la poche, à une pression différente de celle qui règne du côté du moule. Cette utilisation du dispositif selon l'invention réduit les coûts d'entretiens d'une telle installation déjà brevetée en France par la Demanderesse sous le numéro FR-B-2 556 996.

Revendications

1. Dispositif intermédiaire pour la mise en oeuvre d'un procédé pour la coulée de pièces moulées en alliage métallique à haut point de fusion tel que fonte, acier, superalliage à partir d'un four de fusion ou d'une poche de coulée dans un moule en sable, en alimentant le moule de bas en haut, la partie supérieure du dispositif étant positionnée au contact de la partie inférieure dudit moule, le dispositif étant centré par rapport au puits de coulée ouvert vers le bas du moule, la partie inférieure du dispositif venant au contact de la face supérieure du nez de coulée, caractérisé en ce qu'étant un dispositif d'usure, il comprend les pièces suivantes : une bague présentant une embase plate à sa face inférieure et une partie interne cylindrique creuse débouchant au niveau de sa face supérieure et au niveau de sa face inférieure et un manchon cylindrique en matériau réfractaire, son enveloppe extérieure s'ajustant dans la partie interne creuse de la bague par interposition de béton damé (18), les faces supérieure et inférieure du manchon venant au niveau des faces supérieure et inférieure de la bague.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une face supérieure plane et une face inférieure plane, la face supérieure étant comprise dans un plan parallèle à ladite face inférieure.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une face supérieure plane et une face inférieure plane, la face supérieure étant comprise dans un plan parallèle à ladite face inférieure, confondue dans le même plan horizontal que la face inférieure du moule.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une partie interne cylindrique creuse prolongeant le chenal de coulé en une section régulière et connecté au puits d'alimentation du moule.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est amovible, étant fixé de manière démontable par rapport au nez de coulée.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la jonction étanche et réfractair entre le manchon et le garnissage réfractaire du chenal du nez de coulée est obtenue par un bourrelet de pisé écrasé par la mise en place du dispositif, ledit bourrelet formant joint.

7. Tube d'amenée formant chenal de coulée sous basse pression alimentant en métal une empreinte d'un moule en sable borgne comprenant au moins un puits de coulée ouvert vers le bas, le métal étant amené à l'empreinte par l'intermédiaire du puits de coulée par pression de gaz supérieure à la pression atmosphérique, sur la surface libre du métal liquide contenu dans une enceinte étanche, caractérisé en ce qu'il est muni du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.

8. Tube d'amenée formant chenal de coulée sous basse pression, alimentant en alliage métallique à haut point de fusion tel que fonte, acier, superalliage une empreinte d'un moule en sable borgne comprenant au moins un puits de coulée ouvert vers le bas, l'alliage etant amené à l'empreinte par l'intermédiair du puits de coulée par la pression de gaz supérieur à la pression atmosphérique, sur la surface libre du métal liquide contenu dans une enceinte étanche, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.

9. Utilisation d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 pour récupérer dans le haut de sa partie interne creuse tout le métal solidifié et toutes les crasses en fin de cycle de coulée.

Claims

1. An interconnecting device for implementing a process for the casting of moulded parts from a metal alloy having a high melting point, such as cast- iron, steel, or superalloy, from a melting furnace or pouring ladle into a sand mould, by feeding the mould upwardly from the bottom, the upper surface of the device being positioned in contact with the bottom section of said mould, the device being centred under a feed shaft opening into the bottom of the mould, the lower surface of the device being disposed in contact with the upper end of a casting nose, wherein said device is a wear device comprising the following parts: a collar having a flat base on the bottom side thereof and a hollow cylindrical interior which opens at the level of said upper and lower surfaces, and a cylindrical sleeve made of a heat-resistant material, the external casing of said sleeve fitting into the hollow interior of the collar via an interposed annulus of compressed concrete (18), the upper and lower surfaces of the sleeve being positioned at the level of the upper and lower surfaces of the collar.

2. Device according to claim 1, wherein said upper and lower surfaces are flat, the upper surface lying in a plane parallel to said lower surface.

3. Device according to claim 1, wherein said upper and lower surfaces are flat, the upper surface lying in a plane parallel to said lower surface, which lies in the same horizontal plane as the lower surface of the mould.

4. Device according to any of the preceding claims, wherein an internal, hollow, cylindrical element forms an extension of the gate while maintaining a uniform section, and which is connected to the feed shaft of the mould.

5. Device according to claim 4, wherein said device is removable, being attached in such a way that it can be detached from the casting nose.

6. Device according to claim 5, wherein an impermeable and heat-resistant junction between the sleeve and a heat-resistant lining of the casting nose gate is provided by a flange of refractory clay which is compressed when the device is put in place, said flange thus forming the joint.

7. A feed tube which forms the low-pressure gate feeding the metal to a cavity of a recessed sand mould comprising at least one feed shaft opening downwardly, the metal being fed to the cavity of the mould from the feed shaft by gas pressure that is greater than atmospheric pressure on the free side of the liquid metal contained in an impermeable chamber, wherein said feed shaft is fitted with the device according to any of the preceding claims.

8. A feed tube which forms the low-pressure gate feeding the metal alloy having a high melting point, such as cast-iron, steel, or a superalloy, to a cavity of a recessed sand mould comprising at least one feed shaft opening downwardly, the alloy being fed to the cavity of the mould from the feed shaft by gas pressure that is greater than atmospheric pressure on tee free side of the liquid metal contained in an impermeable chamber, wherein said feed shaft is fitted with a device according to any of claims 1 to 6.

9. Use of a device according to one of claims 1 to 6 for the collection, at the end of a casting cycle, of any solidified metal and any dross in the upper portion of its internal hollow part.

Ansprüche

1. Zwischenvorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Guß von Formstücken aus Metallegierung mit hohem Schmelzpunkt wie Gußeisen, Stahl oder Superlegierung, aus einem Schmelzofen oder einer Gießpfanne in eine Sandform, indem man die Form von unten nach oben beschickt, wobei der obere Abschnitt der Vorrichtung in Berührung mit dem unteren Abschnitt der genannten Form angeordnet ist, die Vorrichtung bezüglich des Gießschachts zentriert ist, die zur Unterseite der Form hin offen sind, und der untere Abschnitt der Vorrichtung in Berührung mit der Oberseite der Gießnase bzw, der Ausgußöffnung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Verschleißvorrichtung ist und die folgenden Teile aufweist: einen Ring, der eine flache Fußfläche an seiner Unterseite und einen inneren hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, der in der Höhe seiner Oberseite und in der Höhe seiner Unterseite mündet, sowie eine zylindrische Muffe aus hochtemperaturbeständigem Material, deren äussere Umhüllung in den inneren hohlen Abschnitt des Ringes durch Zwischenlage von Stampfbeton (18) eingepaßt ist, wobei die obere und untere Seite der Muffe die Höhe der oberen und unteren Seite des Ringes erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere ebene Seite und eine untere ebene Seite aufweist, wobei die obere Seite in einer Ebene liegt, die parallel zur genannten unteren Seite verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine obere ebene Seite und eine untere ebene Seite aufweist, wobei die obere Seite in einer Ebene liegt, die parallel zur genannten unteren Seite verläuft und mit derselben Horizontalebene wie die untere Seite der Form zusammenfällt.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen inneren hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, der den Gießkanal mit gleichmäßigem Querschnitt verlängert und der an den Beschickungsschacht der Form angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie abnehmbar ist und bezüglich der Gießnase in ausbaubarer Weise befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte und hochtemperaturbeständige Dichtung zwischen der Muffe und der hochtemperaturbeständigen Auskleidung des Kanals der Gießnase durch einen Kranz aus Stampferde (pisé) erhalten wird, der durch das Einsetzen der Vorrichtung flachgedrückt wird, wobei der genannte Kranz die Dichtung bildet.

7. Beschickungsrohr, das einen Niederdruck-Gießkanal bildet, der einen Hohlraum einer Blid-Sandform mit Metall beschickt, mit mindestens einem Gießschacht, der nach unten offen ist, wobei das Metall dem Hohlraum über den Gießschacht durch den Druck des Gases zugeführt wird, der höher ist als der Atmosphärendruck und auf die freie Oberfläche des flüssigen Metalls einwirkt, das in einem dichten Behältnis enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß es mit der Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche versehen ist.

8. Beschickungsrohr, das einen Niederdruck-Gießkanal bildet und mit einer Metallegierung mit hohem Schmelzpunkt wie etwa Gußeisen, Stahl oder Superlegierung eine Hohlraum einer Sand-Blindform beschickt, die mindestens einen nach unten offenen Gießschacht aufweist, wobei die Legierung dem Hohlraum über den Gießschacht durch den Gasdruck zugeführt wird, der höher ist als der Atmosphärendruck und auf die freie Oberfläche des flüssigen Metalls einwirkt, das in einem dichten Behältnis enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß es mit der Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 versehen ist.

9. Benutzung einer Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 zum Wiedergewinnen allen verfestigten Metalles und aller Schlacken in der Oberseite ihres inneren hohlen Abschnitts am Ende des Gießzyklus.

Dessins