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BREVET D'D17:C'URTlil'T1T "Perfectionnements au traitement de métaux ".
La présente invention concerne un procédé et un appa- reil pour la coulée desmétaux. Dans la coulée des masses de métal, il est difficile sinon impossible, d'éviter divers défauts. Dans la coulée de lingots d'aciers par exemple,la solidification de la masse commence dans les couches exté- rieures et s'avance progressivement vers l'intérieur. La solidification qui en résulte provoque.des cavités,des sé- grégations et des retassures et oblige à couper une partie considérable des extrémités des lingots, la quantité de métal ou ohute qui est coupée du lingot étant généralement de l'ordre de 25%.
Pour éliminer ces défauts dans la coulée de masses de métal de structure cristalline uniforme, on a proposé'd'ajouter au métal liquide plusieurs morceaux soli- des d'un métal de manière qu'ils soient complètement fondus avant que la pièce coulée ait commencé à se solidifier mais laissant des restants nombreux invisibles formant des noyaux pendant la solidification lente des lingots.
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Suivant la présente invention, une masse de métal fondu fortement fluide est coulée et des particules de métal y sont mélangées intimement en quantité telle que le métal liquide est immédiatement et uniformément refroidi et rendu solide par les particules solides de métal. La quantité de particu- les de métal est réglée de telle façon que le métal fondu est refroidi pratiquement aussi vitequ'il est versé, jusqu' une température à laquelle le métal n'existe pas seul dans la phase liquide,le refroidissement étant accompagné de la fu- sion des particules métalliques dans le métal fondu,ce qui produit une masse homogène pratiquement uniforme partout.
Dans son application à la coulée de lingots, par exemple l'invention oblige la solidification ou le refroidissement de la masse à progresser de bas en haut lorsque le niveau du métal coulé s'élève, la masse étant solidifiée sensiblement dans la même mesure en tous les points dans n'importe ouel plan transversal. La solidification progresse ainsi uniformé- ment de bas en haut avec l'augmentation de la hauteur de la masse.
Des lingots faits conformément à la présente invention peuvent être soumis à un traitement mécanique,par exemple par laminage, avec la chaleur de coulée, sans nécessiter d'au- tres traitements dans des puits d'égalisation de tanpérature ou des organes analogues après la coulée.
Une forme de réalisation -référée de l'appareillage pour l'exécution du procédé indiquéest représentée aux dessins annexes dans lesquels :
La fig. 1 est une coupe dans un moule et dans des poches de coulée montrant un segment d'une forme de l'appareil.
La fig. 2 est uns vue en plan d'un appareil destiné à produire une billette continue conformément à la présente invention.
La fig. 3 est une coupe par la ligne 5-5 de la fig.2.
Un mode de réalisation de l'invention,représenté sché- @
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matiquement à la fig. 1, comprend le déversement du métal fondu 10 d'un creuset ou d'une poche de coulée 11 dans un moule 30,comportant un espace de moulage 31 délimité par un revêtement réfractaire 32 dans une enveloppe métallique 33.
En même temps que le déversement du métal fondu 10 et de façon continue pendant ce déversement,des particules métalliques 20 sont envoyées d'une trémie 21 dans le courant descendant de métal fondu.
L'invention s'écarte de la pratique de la coulée du mé- tal fondu à la température minimum d'environ 1350 C et à la place de ceci, il est préféré de couler le métal à une tem- pérature plus élevée telle que 1600 C. La quantité de parti- cules métalliques 20 envoyées dans le courant descendant est réglée de telle façon que l'effet de refroidissement ainsi exercé sur ce courant est suffisant pour provoquer la solidi- fication ou le refroidissement du métal fondu jusqu'à sous la température à laquelle ce métal existe purement dans la phase liquide, sensiblement aussi rapidement qu'il est versé.
Ce refroidissement est accompagné de la fusion des particules métalliques avec le métal fondu, en une masse homogène de caractéristiques sensiblement uniformes partout, et caracté- risée par l'absence de défauts tels que des cavités,des ségré- gations,desretassures, etc..
Les particules métalliques 20 peuvent avoir la même com- position que le métal 10 ou bien elles peuvent être de compo- sition différente dans le cas où un alliage particulier est désiré comme produit terminé.
Le procédé décrit ci-dessus oblige la masse coulée de matière indiquée en 40 à se solidifier progressivement de bas en haut à mesure que la hauteur de la masse augmente et à se solidifier de façon pratiquement uniforme dans tout plan donné en coupe transversale. On évite ainsi le refroidis-. sement différentiel avec tous ses résultats nuisibles tels que des cavités,des ségrégations, des retassures,etc.. Suivant
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ce procédé, le centre ou le noyau de la masse se solidifie pratiquement en même temps que les couches extérieures.
On voit immédiatement que la masse procure une matière pour un traitement ultérieur par laminage,forgeage,etc., qui convient beaucoup mieux pour le but poursuivi que les lingots produits par les procédés employés jusqu'à présent. La pré- sente invention rend par conséquent possible la suppression d'un traitement intermédiaire tel que le chauffage dans des puits de réchauffage ou pits, la normalisation ou d'autres traitements ultérieurs habituels , qui ont été nécessaires dans le passé. Le métal ne présente pas,après le traitement de modifications de caractéristiques ni de défauts dans les différentes parties de la masse.
Au moyen de la présente in- vention,il est possible d'obtenir des masses de métal coulé rendues denses uniformément et de transformer ces masses,di- rectement 'Il partir du lingot, en des produits tels que des tôles,deb plaques,des tubes,des profilés et des produits ana- logues.
Les fig. 2 et 3 montrent un mécanisme pour former une billette de façon continue conformément au procédé expliqué ci-dessus.Cet appareil comprend des courroies 50 circulant sur des poulies de guidage 51 montées sur des arbres 52 ac- tionnés par des moyens appropriés quelconques (non représen- tés). Des courroies 60, coopérant avec les précédentes,cir- culent sur des poulies 61 montées sur des arbres 62. Les différentes ¯poulies représentées sont disposées sensiblement à la même hauteur et délimitent entre elles une cavité ou un espace de moulage. Des trémies 55 et 65 déversent des particules métalliques 20 sur les courroies 50 et 6J respec- tivement .
Des calibres 57 déterminent la largeur et l'é- paisseur de la couche emportée vers l'avant par les courroies.
Des aimants arqués, tels que ceux indiqués en 53 à la fig. 3, coopèrent avec les courroies qui sont de préférence en une matière non magnétique telle que le cuivre.Les aimants sont
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fixes et servent à empêcher des particules magnétiques dépo- sées sur les courroies de tomber de ces dernières lorsqu'el- les s'enroulent autour des poulies 51.
Il est évident que les couches de particules déposées sur les courroies 50 et 60 se combinent pour former une gaine ou un revêtement pour l'espace de moulage entre les poulies 51 et 61. Dans cette gaine , du métal fondu 10a est déversé en venant d'une source appropriée quelconque placée de façon convenable au-dessus de l'espace de moulage,pour produire sensiblement les mêmis résultats que par la méthode représentée à la fig. 1, savoir que les particules métalliques refroidissent le métal fondu et l'obligent à se solidifier sensiblement au fur et à mesure qu'il est'déversé. En même @ temps, les particules sont fondues en une masse homogène avec le métal déversé. Il se forme ainsi un corps continu 15 qui est de préférence envoyé 1 mesure qu'il est formé vers des appareils pour le traitement ultérieur.
REVENDICATIONS.
1. Un procédé de coulée de masses de métal de structu- re cristalline uniforme, caractérisé en ce qu'on coule une masse de métal fondu fortement fluide et en ce qu'on mélange intimement à celui-ci des particules de métal en quantité telle que le métal fluide est immédiatement et uniformément refroidi et rendu solide par les particules solides de métal.
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PATENT D17: C'URTlil'T1T "Improvements in the treatment of metals".
The present invention relates to a method and an apparatus for casting metals. In the casting of metal masses it is difficult, if not impossible, to avoid various defects. In the casting of steel ingots, for example, the solidification of the mass begins in the outer layers and progressively advances inward. The resulting solidification causes cavities, segregations and shrinkage and requires cutting a considerable portion of the ends of the ingots, the amount of metal which is cut from the ingot generally being on the order of 25%.
To eliminate these defects in the casting of masses of metal of uniform crystal structure, it has been proposed to add to the liquid metal several solid pieces of a metal so that they are completely melted before the casting has started. to solidify but leaving many invisible residues forming nuclei during the slow solidification of the ingots.
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According to the present invention, a highly fluid molten metal mass is cast and metal particles are intimately mixed therein in an amount such that the liquid metal is immediately and uniformly cooled and made solid by the solid metal particles. The quantity of metal particles is controlled such that the molten metal is cooled almost as quickly as it is poured, to a temperature at which the metal does not exist alone in the liquid phase, the cooling being accompanied by the fusion of the metal particles into the molten metal, which produces a homogeneous mass practically uniform throughout.
In its application to the casting of ingots, for example the invention obliges the solidification or the cooling of the mass to progress from the bottom up when the level of the cast metal rises, the mass being solidified to substantially the same extent in all points in any transverse plane. The solidification thus progresses uniformly from bottom to top with the increase in the height of the mass.
Ingots made in accordance with the present invention can be subjected to mechanical treatment, for example by rolling, with the heat of casting, without requiring further treatments in temperature equalizing wells or the like after casting. .
A -referred embodiment of the apparatus for carrying out the indicated process is shown in the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a section through a mold and pouring ladles showing a segment of one form of the apparatus.
Fig. 2 is a plan view of an apparatus for producing a continuous billet in accordance with the present invention.
Fig. 3 is a section taken along line 5-5 of fig.2.
An embodiment of the invention, shown in diagram
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matically in fig. 1, comprises the pouring of the molten metal 10 from a crucible or a ladle 11 into a mold 30, comprising a molding space 31 delimited by a refractory lining 32 in a metal casing 33.
Along with the pouring of the molten metal 10 and continuously during this pouring, metallic particles 20 are sent from a hopper 21 into the downdraft of the molten metal.
The invention departs from the practice of casting molten metal at a minimum temperature of about 1350 C and instead it is preferred to cast the metal at a higher temperature such as 1600. C. The amount of metal particles sent to the downdraft is controlled such that the cooling effect so exerted on that stream is sufficient to cause solidification or cooling of the molten metal to below the downflow. temperature at which this metal exists purely in the liquid phase, about as quickly as it is poured.
This cooling is accompanied by the melting of the metal particles with the molten metal, into a homogeneous mass of substantially uniform characteristics everywhere, and characterized by the absence of defects such as cavities, segregations, loosening, etc.
The metallic particles 20 may have the same composition as the metal 10 or they may be of different composition in the event that a particular alloy is desired as the finished product.
The process described above causes the cast mass of material indicated at 40 to gradually solidify from bottom to top as the height of the mass increases and to solidify substantially uniformly in any given plane in cross section. Cooling is thus avoided. differential seam with all its harmful results such as cavities, segregations, shrinkages, etc. Next
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In this process, the center or core of the mass solidifies almost at the same time as the outer layers.
It is immediately seen that the mass provides a material for further processing by rolling, forging, etc., which is much better suited for the intended purpose than ingots produced by the processes employed heretofore. The present invention therefore makes possible the elimination of an intermediate treatment such as heating in reheat wells or pits, standardization or other usual aftertreatments, which have been necessary in the past. The metal does not present, after treatment, changes in characteristics or defects in the different parts of the mass.
By means of the present invention it is possible to obtain masses of cast metal made uniformly dense and to transform these masses, directly from the ingot, into products such as sheets, plates, slabs. tubes, profiles and the like.
Figs. 2 and 3 show a mechanism for continuously billet forming in accordance with the method explained above. This apparatus comprises belts 50 running on guide pulleys 51 mounted on shafts 52 actuated by any suitable means (not shown). - tees). Belts 60, cooperating with the previous ones, circulate on pulleys 61 mounted on shafts 62. The various pulleys shown are arranged substantially at the same height and define between them a cavity or a molding space. Hoppers 55 and 65 discharge metal particles 20 onto belts 50 and 6J respectively.
Gauges 57 determine the width and thickness of the layer carried forward by the belts.
Arc magnets, such as those indicated at 53 in fig. 3, cooperate with the belts which are preferably of a non-magnetic material such as copper. The magnets are
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fixed and serve to prevent magnetic particles deposited on the belts from falling off the belts as they wrap around the pulleys 51.
It is evident that the layers of particles deposited on the belts 50 and 60 combine to form a sheath or a coating for the molding space between the pulleys 51 and 61. In this sheath, molten metal 10a is poured out from there. any suitable source suitably placed above the molding space, to produce substantially the same results as by the method shown in FIG. 1, namely that the metal particles cool the molten metal and cause it to solidify substantially as it is spilled. At the same time, the particles are melted into a homogeneous mass with the spilled metal. A continuous body 15 is thus formed which is preferably sent as it is formed to apparatus for further processing.
CLAIMS.
1. A process for casting masses of metal of uniform crystalline structure, characterized in that a mass of highly fluid molten metal is poured and in that metal particles in such quantity are intimately mixed therewith. that the fluid metal is immediately and uniformly cooled and made solid by the solid particles of metal.