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BUT DE L'INVENTION.
Les métaux employés actuellement dans les constructions modernes exigent de plus en plus des résistances élevées pour emplois: de matériels roulants à de grandes vitesses, de matériels fixes à grandes portées, de matériels récipiendaires à haute pression etc etc.. et partant, à rendement élevé ou par simple raison d'économie.
Cette tendance à rapprocher le plus possible le taux du travail admis d'un métal de sa limite d'élasticité; augmente donc de plus en plus avec les besoins pratiques ; cette tendance n'offrirait aucun danger si l'homogénité des métaux était parfaite. Malheureusement comme le prouvent la plupart des rapports déooulants des enquêtes faites au sujet des accidents trop fréquents, il résulte que cleâ est dû en majeure partie aux soufflures, aux retassures et aux phénomènes défectueux de ségrégation, adhérents au procédé actuellement en usage pour le lingotage des métaux en fusion.
Le procédé de lingotage employé actuellement est doublement
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défectueux; 1 . il empêche de conserver les préoieuses qualités du métal que lton réalise au four; 2 . il est désastreux écono- miquement.
C'est donc pour obvier aux conséquences du manque de sécurité des produits laminés et pour réaliser plus économiquement cette fabrication que le nouveau procédé de lingotage des métaux, objet de la présente invention, a été conçu.
Parmi les métaux à pouvoir traiter par le nouveau procédé, qui est d'une application générale, il est surtout intéressant pour le lingotage de l'acier dont la production mondiale est environ de 60 à 70 millions de tonnes par an.
Pour simplifier la description qui fait suite, c'est la fa- brication de l'acier qui est prise comme exemple.
EXPOSE ET DESCRIPTION.
Pour réaliser un lingot sain, dune parfaite homogénité, le nouveau procédé opère par voie continue qui est la seule méthode qui puisse supprimer radicalement les défauts:
1 . Les soufflures occasionnées par l'entraînement d'air à cause de la chute élevée du jet de coulée, sont supprimées en coulant au moyen d'un jet continu avec hauteur de chute réduite au minimum.
2 . Les soufflures et retassures formées par le retrait du métal en fusion, sont supprimées en exposant la masse coulée à un refroidissement énergique, de manière à provoquer la plus forte contraction du métal au moment ou il passe de l'état li- quide à l'état solide, tout en continuant d'alimenter la masse restant liquide, au moyen d'un jet de coulée continu. Il en résulte que le manque de métal occasionné par la oontraotion, sera comblé au fur et à mesure que le retrait se fera sentir.
3 . Les défauts de ségrégation ou de.liquation seront sup- primés en exposant également la masse coulée à un même refroi-
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dissement énergique que celui utilisé pour la suppression des soufflures et retassures. Ce refroidissement est donc à double effet, il est nécessaire dans oe dernier cas afin de figer le plus vite possible le métal en fusion dans l'état d'homogénité parfaite, dans lequel il'a été fabriqué dans le four. Dans ces conditions, toutes les températures seront brusquement abaissées; elles correspondent au point de fusion des différents métaux composant l'alliage et desquels dépend les hautes qualités de oe métal.
Il résulte que grâce à une solidification rapide il est complètement impossible que tout mouvement de regroupement des métaux entr'eux, puisse se faire à travers la masse fluide.
La méthode de solidification oontinue se réalise par le nouveau procédé,, du fait qu'il permet de ne faire qu'un seul lingot correspondant à la charge d'un ou de plusieurs fours, au moyen d'un jet de ooulée continu. Le lingot continu est naturel- lement découpé à longueur voulue au fur et à mesure que le mé- tal est figé dans toute la section de oe lingot.
Pour que la lingotière puisse avoir une telle capacité et avoir une longueur d'un usage pratique, la susdite lingotière est continue et sans fin. Elle est continue du fait qu'elle est composée d'un certain nombre de petites lingotières dénomées pour les facilités de la description " lingot-moule " qui for- mant la continuité de la lingotière proprement dite, sont animés d'un mouvement de translation, emportant avec eux et avec la même vitesse le lingot au fur et à mesure de sa formation.
La susdite lingotière est sans fin en oe sens que ces lingot- moules, après démoulage du lingot, continuent leur course pour revenir en tête de cette lingotière, en s'ajoutant à nouveau les uns à la suite des autres, c'est-à-dire en circuit fermé ou autrement dit sans fin.
Le principe de fabrication du nouveau procédé peut se cons- truire suivant des applications variées, soit dans le sens d'un lingot oontinu se fabriquant verticalement, horizontalement ou obliquement.
L'application dans le sens oblique présentant plus de
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facilités de réalisation, c'est cet exemple qui est pris de préférence comme type d'installation à. décrire dans la présente description.
La figure I est un ensemble schématique de la lingotière continue et sans fin. Cette lingotière se compose de lingot-moules sectionnés 1 et 2 inférieurs et supérieurs, qui, à sections réu- nies, se succèdent les uns à la suite des autres en glissant sur un châssis 3 servant de plan incliné et de guide.
Lorsque les sections 1 et 2 des lingot-moules se joignent sur le châssis 3, ils s'emboitent hermétiquement pour recevoir la masse métallique en fusion jusqu'au moment ou le métal est figé, pour s'écarter à la suite, de manière à démouler le lingot consécutivement.
Le nombre de lingot-moules à disposer sur le châssis 3 dépen- dra de la vitesse que l'on voudra donner à la formation du lin- got continu, c'est-à-dire de la production à obtenir.
Pour procéder au lingotage il faut d*abord placer une poutre 4 figure II, au deux tiers environ de la longueur de la lingo- tière, cette poutre 4 ayant la même section que les lingot-moules, servira de tampon permettant de recevoir le commencement de la coulée sur un tiers de la longueur de cette lingotière, les deux tiers restants servent à donner au lingot en formation le temps de se solidifier lorsque la lingotière commencera à débiter ce lingot.
Ce préparatif terminé, on procédera au coulage, en plaçant un conduit d'amenée 5 figure I, appartenant soit à une cuve ou à un entonnoir communiquant à une poche de coulée quelconque.
Le conduit 5 pourra se placer à volonté, soit en face de la section de la lingotière où latéralement à cette dernière; ce n'est qu'une question de forme à donner à oe conduit 5 suivant les dispositions locales de l'installation.
Le métal en fusion est versé de la sorte, à air libre, dans la lingotière, avec le minimum de hauteur de chute, afin d'éviter l'entrainement de l'air aveo le jet de coulée entrant dans la
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masse déjà, coulée.
La tête du lingot étant figée et amoroée à la poutre 4,celle- ci est mise en mouvement par ia rotation des cylindres 6, entre lesquels le bout opposé de cette poutre est engagé.Suite à ce mouvement, lc lingot 7 passe lui-même entre ces cylindres 6 qui ont pour but de retenir le lingot en réglant sa vitesse de for- mation. Ces cylindres 6 pourront, à la rigueur, servir à un premier laminage à effectuer sur ce lingot.
La tète de la poutre 4 est amovible de façon à pouvoir la remplacer après usure. Cette tête est en forme de griffe à emboitement conique, permettant de démouler très facilement le bout du lingot après son passage entre les cylindres 6.
Pour mieux comprendre la formation continue du lingot, il faut revenir à la lingotière. Le refroidissement nécessaire des seotions 1 et 2 des lingot moules est fait par ventilation avec une distribution dtair très simple, s'effectuant automatiquement sur les lingot-moules en mouvement. Cette distribution s'effectue par une série de trous 8 à orifice réglable, disposés longitudi- nalement dans le châssis 3 et devant lesquels les creux 9 et 10 existants dans les lingotmoules, viennent consécutivement se placer en face, en glissant dans le châssis 3 servant de guide.
Les sections 1 et @ des lingot-moules étant soumises ainsi à un refroidissement continuel, le métal en fusion, versé dans la lingotière, se fige rapidement, produisant, de ce fait, une contraction assez forte, dont l'effet du retrait est comblé ins- tantanément par le jet de coulée venant du conduit 5, amenant du métal en fusion nouveau et bien fluide. Ce refroidissement s'effectue sur les lingot *moules jusque oe que le métal soit complètement figé sur toute la section du lingot 7.
Le refroidissement du lingot solidifié produit aussi un retrait, mais celui-ci est également annulé,en ce sens qu'il se produit dans le même sens que le mouvement animant les lingot- moules.
Le lingot étant figé complètement, le démoulage s'effectue
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par le désemboitement des sections 1 et 3 des lingot-moules qui continuent leur course respectivement par un mouvement dédoublé à cirouit fermé qui transporte ces sections 1 et 2 en tête de la lingotière de telle manière les faire entrer à nouveau et continuellement dans Inaction du lingota,ge sans fin jusqu'à épuisement de la totalité d'une ou de plusieurs coulées de.four.
Le mouvement dédoublé, à circuit fermé, formant le principe de la lingotière sans fin, peut s'obtenir suivant des applica- tions mécaniques variées. La figure 1 montre les sections 3 ao- oouplées sur une ohaine sans fin, tandis que les sections 1, libres et indépendantes l'une de l'autre, sont prises et repri- ses isolement par un mouvement composé dont lensemble de la trajectoire de ce mouvement est également à cirouit fermé. Au point de vue du lingotage continu le résultat est le même et pour cette raison il n'y a aucune différence d'application. Le mode à ohaine sans fin sera cependant appliqué avec plus de facilité pour les seotions de lingot-moules légers, tandis que le mode à sections indépendantes, aura sans doute de préférence pour les sections de fortes dimensions.
Cette préférence est laissée au soin de la mise en pratique qui décidera sur ces questions de détail et non de principe.
Le lingot oontinu 7 étant figé et démoulé, il passe ensuite sur un rouleau 11 ayant pour but de supporter le lingot entre la lingotière continue et les cylindres 6.
Après le rouleau 11 le lingot 7 passe dans une boite 12 ayant pour but de produire sur le lingot un arrosage d'eau froide. Ce refroidissement supplémentaire sera appliqué dans l'éventualité ou le lingot sortirait de la lingotière à une température trop élevée, ce qui serait l'indice que la vitesse de sortie est trop grande. En vue de surproduire on pourra na- turellement arroser également avec de l'eau froide les lingot- moules non exposés du métal en fusion.
Après les cylindres 6, le lingot 7 passe sur des rouleaux 13
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transportant oe lingot à une scie circulaire ou autre appareil, à même de débiter le lingot en longueurs variées à volonté, propres à assurer au laminage de grandes produotions.
La figure III indique les différents genres de sections 1 et 2 qui à l'état fermé constitue un lingot-moule de la lingotière continue et sans fin.
En résumé on peut oonolure que le nouveau procédé solidifie le métal en fusion à l'état de volume illimité par un lingotage continu au moyen d'une lingotière sans fin.
Les aléas que comporte toujours une nouveauté, sont ici réduits au minimum attendu que tout comme le procédé employé actuellement la lingotière sans fin reçoit le métal en fusion et le conserve jusque solidification complète, avec l'avantage que celle-ci est plus rapide et plus productive, en second lieu la lingotière reste moins de temps exposée à l'action destruc- tive de la chaleur.
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REVENDICATIONS, 1 . Une lingotière continue et sans fin à l'usage du lingotage des métaux en fusion, caractérisée en ce sens que l'ensemble de cette lingotière est composée longitudinalement d'un certain nombre de lingot-moules, s'ajoutant les uns contre les autres, suivant leur axe de symétrie, en formant une lingotière de longueur illimitée.
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PURPOSE OF THE INVENTION.
The metals currently used in modern constructions increasingly require high strengths for use: of rolling stock at high speeds, of fixed equipment with large spans, of receiving materials at high pressure etc etc .. and hence, with high efficiency or for simple reasons of economy.
This tendency to bring as close as possible the rate of work admitted of a metal to its elastic limit; therefore increases more and more with practical needs; this tendency would not present any danger if the homogeneity of the metals were perfect. Unfortunately, as evidenced by most of the reports resulting from the investigations made on the subject of too frequent accidents, it turns out that this is mainly due to blowholes, shrinkages and faulty segregation phenomena, adhering to the process currently in use for ingot ingots molten metals.
The ingoting process currently employed is doubly
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defective; 1. it prevents preserving the preoieuses qualities of the metal which lton achieves in the furnace; 2. it is economically disastrous.
It is therefore to obviate the consequences of the lack of safety of rolled products and to carry out this production more economically that the new process for ingotting metals, the subject of the present invention, was designed.
Among the metals that can be treated by the new process, which is of general application, it is especially interesting for the ingoting of steel, the world production of which is approximately 60 to 70 million tonnes per year.
To simplify the description which follows, it is the manufacture of the steel which is taken as an example.
EXPOSURE AND DESCRIPTION.
To produce a sound ingot with perfect homogeneity, the new process operates continuously, which is the only method that can radically eliminate the defects:
1. The blowholes caused by the air entrainment due to the high drop of the casting jet, are suppressed by pouring by means of a continuous jet with drop height reduced to a minimum.
2. The blowholes and shrinkages formed by the shrinkage of the molten metal are suppressed by exposing the cast mass to vigorous cooling, so as to cause the strongest contraction of the metal when it passes from the liquid state to the liquid. solid state, while continuing to feed the mass remaining liquid, by means of a continuous casting jet. As a result, the lack of metal caused by the constraint will be filled as the withdrawal is felt.
3. Defects of segregation or de.liquation will be eliminated by also exposing the cast mass to the same cooling.
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energetic dementation than that used for the removal of blowholes and sinkings. This cooling is therefore double-acting, it is necessary in the latter case in order to set the molten metal as quickly as possible in the state of perfect homogeneity, in which it was manufactured in the furnace. Under these conditions, all temperatures will drop sharply; they correspond to the melting point of the various metals composing the alloy and on which the high qualities of the metal depend.
As a result, thanks to a rapid solidification it is completely impossible that any grouping movement of the metals between them, can be done through the fluid mass.
The continuous solidification method is carried out by the new process, owing to the fact that it makes it possible to make only one ingot corresponding to the charge of one or more furnaces, by means of a continuous flow jet. The continuous ingot is naturally cut to the desired length as the metal is set throughout the section of the ingot.
So that the ingot mold can have such a capacity and have a length of practical use, the aforesaid ingot mold is continuous and endless. It is continuous owing to the fact that it is composed of a certain number of small ingot molds called for the convenience of the description "ingot-mold" which form the continuity of the mold proper, are driven by a translational movement. , taking with them and with the same speed the ingot as it is formed.
The aforesaid ingot mold is endless in the sense that these ingot-molds, after unmolding the ingot, continue their course to return to the top of this ingot mold, adding themselves again one after the other, that is to say - say in a closed circuit or in other words endless.
The manufacturing principle of the new process can be constructed according to various applications, either in the direction of a continuous ingot being manufactured vertically, horizontally or obliquely.
The application in the oblique direction showing more than
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ease of production, it is this example which is preferably taken as the type of installation. describe in this description.
Figure I is a schematic assembly of the continuous and endless mold. This ingot mold is made up of sectioned ingot-molds 1 and 2, lower and upper, which, in united sections, follow one after the other, sliding on a frame 3 serving as an inclined plane and as a guide.
When the sections 1 and 2 of the ingot-molds join on the frame 3, they fit together hermetically to receive the molten metal mass until the moment when the metal is fixed, to move away subsequently, so as to unmold the ingot consecutively.
The number of ingot-molds to be placed on the frame 3 will depend on the speed which one wishes to give to the formation of the continuous ingot, that is to say on the production to be obtained.
To proceed with the ingoting it is first necessary to place a beam 4 figure II, at about two thirds of the length of the ingot mold, this beam 4 having the same section as the ingot-molds, will serve as a buffer allowing to receive the beginning. of the casting over one third of the length of this ingot mold, the remaining two thirds serve to give the forming ingot time to solidify when the ingot begins to cut this ingot.
Once this preparation has been completed, the casting will be carried out, by placing a supply duct 5 in FIG. I, belonging either to a tank or to a funnel communicating with any casting ladle.
The conduit 5 can be placed at will, either in front of the section of the mold or laterally to the latter; it is only a question of form to give oe conduit 5 according to the local provisions of the installation.
The molten metal is poured in this way, in the open air, into the mold, with the minimum drop height, in order to avoid the entrainment of air with the casting jet entering the mold.
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mass already, casting.
The head of the ingot being fixed and primed at the beam 4, the latter is set in motion by the rotation of the cylinders 6, between which the opposite end of this beam is engaged. Following this movement, the ingot 7 itself passes between these cylinders 6, the purpose of which is to retain the ingot by adjusting its speed of formation. These cylinders 6 could, if necessary, be used for a first rolling to be carried out on this ingot.
The head of the beam 4 is removable so that it can be replaced after wear. This head is in the form of a conical interlocking claw, allowing the end of the ingot to be very easily removed from the mold after it has passed between the cylinders 6.
To better understand the continuous formation of the ingot, we must return to the ingot mold. The necessary cooling of segments 1 and 2 of the ingot molds is done by ventilation with a very simple air distribution, taking place automatically on the moving ingot-molds. This distribution is effected by a series of holes 8 with adjustable orifice, arranged longitudinally in the frame 3 and in front of which the hollows 9 and 10 existing in the ingot molds, come consecutively to be placed opposite, sliding in the frame 3 serving. guide.
Sections 1 and @ of the ingot-molds being thus subjected to continual cooling, the molten metal, poured into the ingot mold, sets quickly, thereby producing a fairly strong contraction, the shrinkage effect of which is satisfied. instantly by the pouring jet coming from conduit 5, bringing in new and very fluid molten metal. This cooling is carried out on the ingot * molds until the metal is completely fixed over the entire section of the ingot 7.
Cooling of the solidified ingot also produces shrinkage, but this is also canceled out, in that it occurs in the same direction as the movement of the ingot molds.
As the ingot is completely set, the mold is removed
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by the dismantling of sections 1 and 3 of the ingot-molds which continue their course respectively by a double closed-loop movement which transports these sections 1 and 2 to the head of the ingot mold in such a way that they enter again and continuously in Inaction of the ingota , endless age until all of one or more furnace flows are used up.
The split, closed-circuit movement, forming the principle of the endless mold, can be obtained according to various mechanical applications. Figure 1 shows the sections 3 coupled on an endless chain, while the sections 1, free and independent of each other, are taken and repeated in isolation by a compound movement of which the entire trajectory of this movement is also closed. From the point of view of continuous ingoting the result is the same and for this reason there is no difference in application. The endless chain mode will, however, be applied with more ease for the segments of light ingot-molds, while the mode with independent sections, will undoubtedly be preferred for large sections.
This preference is left to the care of the implementation which will decide on these questions of detail and not of principle.
The continuous ingot 7 being set and unmolded, it then passes over a roller 11 whose purpose is to support the ingot between the continuous ingot mold and the cylinders 6.
After the roll 11, the ingot 7 passes into a box 12 whose purpose is to produce a spray of cold water on the ingot. This additional cooling will be applied in the event that the ingot leaves the mold at too high a temperature, which would indicate that the exit speed is too high. In order to overproduce, it will of course also be possible to sprinkle with cold water the unexposed ingots of the molten metal.
After cylinders 6, ingot 7 passes over rolls 13
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transporting the ingot to a circular saw or other device, able to cut the ingot in various lengths at will, suitable for rolling large produotions.
Figure III indicates the different kinds of sections 1 and 2 which in the closed state constitutes an ingot-mold of the continuous and endless ingot mold.
In summary, it can be seen that the new process solidifies the molten metal to the state of unlimited volume by continuous ingoting by means of an endless ingot mold.
The hazards that always involves a novelty, are here reduced to a minimum since, just like the process currently employed, the endless mold receives the molten metal and keeps it until complete solidification, with the advantage that it is faster and longer. productive, secondly, the mold remains exposed to the destructive action of heat for less time.
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CLAIMS, 1. A continuous and endless ingot mold for the use of ingoting molten metals, characterized in that the whole of this ingot mold is longitudinally composed of a certain number of ingot-molds, being added against each other, along their axis of symmetry, forming an ingot mold of unlimited length.