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Lingots en enivre destinés au laminage et leur procédé d'obtention.
En vue d'effectuer le laminage de cuivre pour l'amener sous forme de plaques et de barres, le cuivre est d'abord coulé eh lingots de taille et de forme convenables pour permettre de les manipuler facilement et de les intro- duire dans les cylindres du laminoir. Ces lingots pèsent une centaine de kilogs, ont -des faces rectangulaires et leur épaisseur est de quelques centimètres. Le lingot ty- pe, par exemple, a des dimensions de :35 x 43 x 6 centimè- tres et il est coulé de telle manière que les faces qui ont la largeur de 6 eau soient verticales, ces faces étant lé- gèrement inclinées pour permettre d'enlever le lingot du moule qui est généralement en cuivre et obtenu par un piston plongeur agissant à la manière d'un poinçon.
La face supérieure de ce lingot présente une cer-
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taine rugosité après solidification . De pins, il se pro- dait une *exsudation* sur les antres faces da lingot.
Par "exsudation" on entend la formation de fines particn- les semblables à des gouttes de cuivre sur les parois, qui, sans cela, seraient lisses, du lingot cette formation étant généralement attribuée au retrait des parties extérieures dn lingot pendant que son centre eet encore fondu, ce qui provoquerait la sortie de gouttelettes de cuivre à travers la surface.
Après laminage de ces lingots, la surface des feuilles obtenues est quelquefois mauvaise en raison de la rugostié de la face supérieure des lingots. De plus, l'éclat rougeâtre de la surface est déparé par des taches de couleur jaune, familières aux experts et dûes en apparen- ce à l'oxydation.
La présente invention a pour objet de remédier ces inconvénients en effectuant la coulée du lingot d'une manière différente. Le lingot ainsi obtenu présentera également d'autres avantages qui seront expliqués en détail ci-dessous.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 est une vue en élévation latérale du lingot représenté dans la position qu'il occupe pendant la coulée.
La fig.2 est une vue en élévation à angle droit.
La fige 3 est une vue en plan correspondante.
La fige 4 représente, schématiquement.. le laminage d'une plaque.
Les tige 5 et 6 sont, respectivement, une vue en coupe transversale, et une vue en coupe longitudinale du moule rempli de cuivre fonda..
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L'invention consiste à coulere lingot de telle sorte que ses faces les plus petites ou extrémités soient situées à la partie supérieure et à la partie inférieure du moule en donnant aux côtés l'inclinaison nécessaire pour permettre un démoulage facile. On obtiendra ,de la sorte, un lingot tel qu'il est représenté sur les figures 1 à 3, présentant des côtés 1 et des bords 2 lisses, une face d'extrémité inférieure 3 lisse, et une face d'extrémité su- périeure 4 présentant la ragodité qui provient de la soli- dification du métal.
La Demanderesse a découvert, après de nombreuses expériences, que des lingots coulés de cette manière peu- vent être ohtenus sans présenter d'"exsudation"sur les parois et sur les bords. En pratique,on a exécuté ces lingots en leur donnant les dimensions suivantes: 40,5 cm. de longueur snr 25,5 cm. de largeur du côté le plus étroit, et une épaisseur d'environ II cm. L'inclinai- son sur les côtés et les bords est telle que l'dne des fa- ces est 2 cm. de plus en longueur et en largeur que la fa- ce opposée. Le métal est coulé à la température habituelle et on obtient des côtés et des bords lisses sans aucune "exsadation".
Lorsqu'un tel lingot est laminé sous forme de barre plate 5 (fig. 4) il présente une surface uniforme sans aucune des taches jaunâtres qui apparaissaient sur les barres analogues obtenues à partir des lingots types. Dans les barres et les plaques obtenues par laminage de lingots types ces tâches jaunâtres présentent en apparence une ré- sistance inférieure à la corrosion; ces taches sont proba- blement dues à des accumulations d'impuretés sur la face supérieure du lingot type.
Ces impuretés mettent en jeu une action galvanique avec le cuivre qui facilite la corro- sion par suite du phénomène bien connu de "l'action locale".
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les barres et les plaques obtenues par laminage des lingots qui font l'objet de l'invention présentent des avantages très sensibles en ce qui concerne la résistance à la corro- $ion.
On obtient également une grande diminution des déchets pour deux raisons. D'abord la face supérieure du lingot constitue l'extrémité arrière de la barre ou de la feuille laminée. Une irrégularité quelconque sur cette extrémité rioblige à découper qu'un déchet 6 relativement petit. L'extrémité avant présente la forme d'an coin, ce qui nécessite le découpage d'une partie 7 formant déchet qui est relativement petite.
Le lingot qui fait l'objet de l'invention présen- te encore, par rapport au lingot type,l'avantage de pou- voir être travaillé dans des laminoirs universels. On a représenté schématiquement des rouleaux horizontaux 8 exerçant leur action sur les faces supérieures et inférieu- res et des rouleaux verticaux 9 agissant sur les bords la- téraux de la barre. L'utilisation de ces rouleaux lité- raux est rendue possible par le fait que les bords du lin- got sont lisses et ne présentent pas d'exsudation- on d'antres irrégularités. Il en résulte qu'il n'y a pas be- soin de raboter les côtés de la barre 5.
Avec le lingot type ci-dessus décrit ,les côtés étaient si rugueux qu'on ne pouvait guère utiliser an laminoir universel et que la pièce laminée était à la fois ondulée et rugueuse sur les côtés, nécessitant un rabotage sur les côtés et aux extrémi- tés en vue d'obtenir une pièce rectangulaire.
On a également proposé de couler des lingots d'une certaine taille pour des feuilles spéciales avec un bord long et étroit situé à la partie supérieure, mais comme il en résultait que ce bord était rugueux ou ne pou- vait utiliser des rouleaux travaillant les bords et on ob- tenait une barre laminée dont un bord était très rugueux
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et l'autre présentait des ondulations, de sorte qu'il fallait raboter les bords ainsi que les extrémités . Ces lingots présentaient également une "exsudation " assez consi- dérable sur les côtés et les extrémités. Il résulte des expériences faites par la Demanderesse que cette *exsuda- tion" est due en apparence à la faible épaisseur du métal dans le moule.
Pour des épaisseurs comprises entre 6 cm, comme pour le lingot type, et 20 cm. environ, l'éxsudation" se produit à un degré, assez accentué. Au-dessus de 20 cm. l'"exsudation" disparaît ou tout au moins est très fai- ble et à 30 ou 35 cm. cette exsudation disparaît généra- lement entièrement.
Bien qu'on ne puisse pas l'affirmer avec cer- titude, il semble que la cause de l'exsudation réside dans la différence de la profondeur et de la courbe de solidi- fication de ouivre et de son eutectoide dans les deux cas d'une coulée sous faible épaisseur et d'une coulée sous relativement grande épaisseur.
Lorsqu'on effectue le laminage du cuivre longitu- dinalement il peut se produire un refoulement latéral qui augmente llargeur de 5 à 10%, et cela d'une manière irrégulière, et des rouleaux ne sont/pas dispésés sur les bords pour rendre ceux-ci rectilignes; le déchet avec ces lingots ancien modèle est d'environ sept fois celui que l'on a avec le lingot qui fait l'objet de l'invention.
Les explications que l'on vient de donner s'ap- pliquent au cas où on utilise du cuivre raffiné contenant environ 99, 95% de cuivre et 0,04% d'oxygène. Toutefois l'invention peut s'appliquer d'une manière avantageuse à du cuivre présentant un autre degré de pureté.
Les lingots dont on vient de parler ne doivent pas être confondus avec les billettes de cuivre. Celles-ci ont généralement une section tonde ou carrée de 6 à 20 cm.
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et une longueur d'environ 1 mètre;elles servent à la fabrica- tion des tnbes sans soudure ou des barres de section ronde ou carrée..' obtenues par étirage: Ces biellettes sont conlées de champ dans des moules allongés qui sont généralement fabri- qués mécaniquement avec beaucoup dé précision, le retrait de la biellette étant utilisé pour permettre de la retirer du moule.
Les lingots qui font l'objet de l'invention sont coulés dans des moules de cuivre dont les surfaces intérieures sont formées au moyen de plongueurs en forme de coins qui agissent à la manière de poinçons présentant des surfaces qui sont suffisamment lisses pour permettre le laminage ultérieur des lingots, mais pas assez pour qu'on puisse retirer les lingots si le moule ne présente pas la forme légèrement pyramidale qu'on lui donne. Un tel moule est représenté sur les fig. 5 et 6 avec ses parois latérales 10, ses parois d'extrémités 11, et son fond 12 la partie supérieure étant ouverte pour permettre de verser le métal.
L'inclinaison des parois est suffisante pour permettre d'enlever le lingot sans avoir à fendre le moule et la construction en une seule pièce évite les fissures dans le moule qui formeraient des bavures sur les arêtes du lingot et gêneraient les opérations ultérieures du laminage.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrites en détail et qu'on peut s'en écarter sans sortir du cadre de l'invention.
De nombreuses modifications pourront être apportées par l'homme de l'Art.
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Intoxicating ingots intended for rolling and process for obtaining them.
In order to effect the rolling of copper into plate and bar form, the copper is first cast into ingots of suitable size and shape to enable them to be easily handled and fed into the ingots. rolling mill rolls. These ingots weigh a hundred kilograms, have rectangular faces and their thickness is a few centimeters. The typical ingot, for example, has dimensions of: 35 x 43 x 6 centimeters and it is cast in such a way that the faces which have the width of 6 water are vertical, these faces being slightly inclined for make it possible to remove the ingot from the mold which is generally made of copper and obtained by a plunger acting in the manner of a punch.
The upper face of this ingot has a cer-
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taine roughness after solidification. From pines, there was an * exudation * on the other faces of the ingot.
By "bleeding" is meant the formation of fine particles similar to copper drops on the walls, which would otherwise be smooth, of the ingot, this formation being generally attributed to the shrinkage of the outer parts of the ingot while its center is eet. still melted, causing copper droplets to exit through the surface.
After rolling of these ingots, the surface of the sheets obtained is sometimes poor due to the roughness of the upper face of the ingots. In addition, the reddish luster of the surface is marred by yellow spots, familiar to experts and apparently due to oxidation.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks by performing the casting of the ingot in a different manner. The ingot thus obtained will also have other advantages which will be explained in detail below.
The description which will follow with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 is a side elevational view of the ingot shown in the position it occupies during casting.
Fig. 2 is an elevational view at right angles.
Fig 3 is a corresponding plan view.
Fig 4 represents, schematically .. the rolling of a plate.
Rods 5 and 6 are, respectively, a cross-sectional view, and a longitudinal sectional view of the mold filled with molten copper.
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The invention consists in casting the ingot so that its smaller faces or ends are located at the upper part and at the lower part of the mold, giving the sides the inclination necessary to allow easy demolding. In this way, an ingot will be obtained as shown in FIGS. 1 to 3, having smooth sides 1 and edges 2, a smooth lower end face 3, and an upper end face. 4 exhibiting the ragodity which comes from the solidification of the metal.
We have discovered, after many experiments, that ingots cast in this manner can be obtained without showing "bleeding" on the walls and on the edges. In practice, these ingots have been executed giving them the following dimensions: 40.5 cm. length snr 25.5 cm. of width on the narrowest side, and a thickness of about II cm. The inclination on the sides and the edges is such that the face of the fronts is 2 cm. more in length and breadth than the opposite face. The metal is poured at the usual temperature and smooth sides and edges are obtained without any "bleeding".
When such an ingot is rolled as a flat bar (Fig. 4) it exhibits a uniform surface without any of the yellowish spots which appeared on the like bars obtained from the typical ingots. In bars and plates obtained by rolling standard ingots, these yellowish spots appear to have inferior corrosion resistance; these spots are probably due to accumulations of impurities on the upper face of the typical ingot.
These impurities engage in a galvanic action with the copper which facilitates corrosion due to the well known phenomenon of "local action".
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the bars and plates obtained by rolling the ingots which are the subject of the invention have very significant advantages as regards resistance to corrosion.
A great reduction in waste is also obtained for two reasons. First, the upper face of the ingot constitutes the rear end of the bar or of the rolled sheet. Any irregularity on this end rioblige to cut a relatively small waste 6. The front end has the shape of a wedge, which necessitates the cutting of a waste portion 7 which is relatively small.
The ingot which is the subject of the invention also has, over the standard ingot, the advantage of being able to be worked in universal rolling mills. There is schematically shown horizontal rollers 8 exerting their action on the upper and lower faces and vertical rollers 9 acting on the lateral edges of the bar. The use of these literal rollers is made possible by the fact that the edges of the linen are smooth and free from bleeding or other irregularities. As a result, there is no need to plan the sides of the bar 5.
With the typical ingot described above, the sides were so rough that hardly any universal rolling mill could be used and the rolled part was both corrugated and rough on the sides, requiring planing on the sides and ends. tees in order to obtain a rectangular part.
It has also been proposed to cast ingots of a certain size for special sheets with a long, narrow edge at the top, but as a result that this edge was rough or could not use edge-working rollers. and we got a rolled bar with a very rough edge
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and the other had undulations, so that the edges had to be planed as well as the ends. These ingots also exhibited quite considerable "bleeding" on the sides and ends. It follows from the experiments made by the Applicant that this "exudation" is due in appearance to the small thickness of the metal in the mold.
For thicknesses between 6 cm, as for the typical ingot, and 20 cm. approximately, the exudation "occurs to a fairly pronounced degree. Above 20 cm. the" exudation "disappears or at least is very weak and at 30 or 35 cm. this exudation generally disappears. entirely.
Although it cannot be said with certainty, it seems that the cause of the exudation lies in the difference in the depth and the solidification curve of ouivre and its eutectoid in the two cases of 'a low thickness casting and a relatively large thickness casting.
When rolling copper longitudinally, lateral upsetting may occur which increases the width by 5 to 10%, and this in an irregular manner, and rollers are / not scattered on the edges to make them. ci rectilinear; the waste with these old model ingots is about seven times that which we have with the ingot which is the subject of the invention.
The explanations just given apply to the case where refined copper containing about 99.95% copper and 0.04% oxygen is used. However, the invention can be applied in an advantageous manner to copper having another degree of purity.
The ingots just mentioned should not be confused with copper billets. These generally have a mowed or square section of 6 to 20 cm.
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and a length of about 1 meter; they are used for the manufacture of seamless tnbes or bars of round or square cross section. 'obtained by drawing: These rods are field-filled in elongated molds which are generally manufactured. qués mechanically with great precision, the withdrawal of the rod being used to allow it to be removed from the mold.
The ingots which are the subject of the invention are cast in copper molds the interior surfaces of which are formed by means of wedge-shaped plungers which act as punches having surfaces which are sufficiently smooth to permit rolling. subsequent ingots, but not enough so that the ingots can be removed if the mold does not have the slightly pyramidal shape given to it. Such a mold is shown in FIGS. 5 and 6 with its side walls 10, its end walls 11, and its bottom 12, the upper part being open to allow the metal to be poured.
The inclination of the walls is sufficient to allow the ingot to be removed without having to split the mold and the one-piece construction avoids cracks in the mold which would form burrs on the edges of the ingot and interfere with subsequent rolling operations.
It goes without saying that the invention is not limited to the embodiments which have been described in detail and that it is possible to depart from them without departing from the scope of the invention.
Numerous modifications could be made by those skilled in the art.
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