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" perfectionnements à la coulée continue des métaux Il
La présente invention est relative à la coulée continue de métaux, ce terme comprenant les alliages. Par coulée conti- nue on entend la transformation d'un métal liquide en un lingot solide de toute longueur désirée, ladite longueur était unique- ment limitée par la quantité de métal en fusion disponible et le métal étant versé dans un moule ouvert à ses deux extrémités et étant contraint de circuler à travers un moule pendant qu'il s'y solidifie, de telle manière que le métal pénètre à l'état de fusion par une extrémité du moule et qu'il sorte par l'au- tre extrémité de ce dernier sous forme de lingot solide.
Plu- sieurs essais ont été faits pour couler ainsi des métaux de manière continue,mais aucun procédé industriel satisfaisant n'a pu être réalisé jusqu'ici pour la coulée de lingots. L'une des principales difficultés consiste dans le fait que le métal so- lidifié colle ou adhère aux parois du moule.
Conformément à l'invention, on empêche l'adhérence du métal en cours de solidification au moule en utilisant un moule divisé dans le sens de sa longueur et en faisant vi-
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brer les parties du moule transversalement pendant que le métal le traverse. Les parties en question doivent--recevoir un mouvement de vibration rapide et de faible amplitude seu- lement ; on a oonstaté que des résultats Satisfaisants sont obtenus pour une fréquence de 100 à 1500 cycles par minute avec une amplitude de 0,05 à 1,25 mm. De cette manière on évide l'adhérence du métal au moule; de plus, et contraire- ment à ce qui pourrait être prévu, la vibration n'exerce pas une action nuisible, mais plutôt un effet avantageux, sur l'aspect de la surface et sur les propriétés physiques du métal solidifié.
L'invention peut être appliquée dans des conditions particulièrement avantageuses à la coulée de métaux possé- dant une conductibilité thermique élevée et, par dessus tout, au cuivre. En fait, lorsque le cuivre est coulé, les lingots obtenus possèdent ce que l'on considère comme une structure cristalline aventageuse. Bien que les parties du moule doivent s'appliquer l'une oontre l'autre si étroite- ment qu'il n'y ait sensiblement aucun jeu entre elles dans la position de fermeture, lesdites parties ne se touchent pas réellement. Malgré l'existence de vides permanents entre les parties du moule, il ne se forme aucune bavure sur les lin- gots résultants.
De préférence, les surfaces correspondantes, entre les parties du moule, sont parallèles à l'axe longitudinal de ce dernier.
L'axe du moule doit être vertical ou presque vertical et, au début de la ooulée,, une fausse barre, ou autre pièce analogue, peut être introduite dans l'extrémité inférieure du moule. Ladite barre doit être engagée et maintenue à l'a- lignement précis du moule.
Le moule doit, bien entendu, être refroidi; de préf é- rence on fait ''circuler à vitesse réglée un fluide réfrigé- rant dans des passages ménagés dans le moule. On peut ensui- te faire sortir le lingot du moule à une vitesse qui dépend
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de la vitesse de coulée et de la vitesse de refroidissement.
Comme le lingot en cours de solidification n'adhère jamais aux parois du moule, il est nécessaire de prévoir des moyens pour le supporter, pour résister à la fois à l'ef- fet de la pesanteur lorsqu'on utilise un moule vertical et à tous efforts latéraux qui tendraient à l'écarter de son axe. De tels dispositifs de support peuvent avantageusement affecter la forme de galets fermement appuyés contre les c8tés du lingot à l'extérieur du moule. Les pertes par frot- tement au niveau des galets sont généralement si importantes qu'il est désirable de commander l'un au moins désdits ga- lets pour produire l'extraction à la vitesse désirée.
Une autre caractéristique de l'invention consiste dans le fait que l'on divise le lingot en tronçons pendant qu'il est encore en mouvement. A cet effet, un dispositif, tel qu'une scie commandée mécaniquement,peut être monté sur un chariot organisé pour se mouvoir avec le lingot. Toutefois si l'on désire des tronçons de grande longueur, le lingot peut être délivré directement à des machines appropriées prévues pour le travailler à la forme désirée.
Les moules peuvent avoir toute section transversale désirée quelconque et l'on peut produire des lingotscreux aussi bien que des lingots pleins. Le terme " lingot " est utilisé dans ce mémoire pour désigner le produit solidifié quelle que soit la forme de sa section transversale . Pour produire un lingot creux, on dispose dans le moule un noyau qui peut aussi être fendu et soumis à des vibrations.
Les parties du moule peuvent être mises en vibration par tous moyens convenables mécaniques, pneumatiques ou électriques, La demanderesseproduit, de préférence, les vi- brations par un moyen mécanique, par l'intermédiaire d'un mécanisme d'excentrique. Comme le lingot est encore très chaud lorsqu'il sort du moule, un dispositif de refroidisse- ment peut être prévu pour reoevoir le lingot, ce dispositif
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pouvant comprendre un récipient contenant un liquide et pré- sentant une ouverture de sortie qui entoure exactement le lingot.
Il est plus particulièrement commode de disposer l'ap- pareil tout entier verticalement, c'est-à-dire de placer verticalement l'axe du moule, de prévoir des moyens dispo- sés au-dessus du moule pour couler de manière continue le métal dans son extrémité supérieure et de disposer le moule au-dessus du mécanisme de support et d'enlèvement,, lequel, à son tour, peut être placé au-dessus du mécanisme de tronçon- nage.
Pour permettre de mieux oomprendre l'invention et pour en faciliter la mise en oeuvre, on va décrire maintenant,à titre d'exemple et en se référant au dessin annexé,quelques appareils réalisés conformément à l'invention; sur ce des- sin, qui montre également la structure cristalline obtenue lorsqu'on coule du cuivre de.manière continue dans l'appa- reil :
La figure 1 est une vue en élévation quelque peu sché- matique, avec coupe partielle, d'un appareil;
La figure 3 montre une partie de. la figure 1 à plus grande échelle, avec coupe partielle par 2-2 de la figure 3 ;
La figure 3 est une vue en plan des parties représen- tées sur la figure 2;
La figure 4 est une coupe par 4-4 de la figure 3 à plus grande échelle.
La figure 5 est une coupe par 5-5 de la figure 4, à échelle encore plus grande;
La figure 6 est une coupe semblable à celle de la figu- re 5 avec les organes dans une autre position de réglage;
Les figures 7 et 8 montrent un moule en plan et en élévation respectivement ;
La figure 9 est une vue en plan d'un autre moule;
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Les figures 10, 11 et 11a montrent en coupe -verticale, en plan et en élévation par bout, respectivement,le mécanis- me de support et d'enlèvement de l'appareil représenté sur la figure1;
Les figures 12 et 13 montrent en plan et en élévation, respectivement,le mécanisme de tronçonnage de l'appareil de la figure 1;
La figure 14 est une vue en plan d'une partie d'un appa- reil pour la coulée de lingots creux;
La figure 15 est une coupe par 15-15 de la figure 14 ;
Les figures 16 et 17 , enfin, sont des macrographies d'une coupe transversale et d'une coupe longitudinale,res- pectivement, d'un lingot de cuivre coulée dans l'appareil représenté sur la figure 1.
L'appareil tout Entier est composé essentiellement de trois ensembles marqués A, B et C sur lafigure 1. L'en- semble supérieur A comprend le moule et un dispositif pour refroidir le lingot à sa sortie du moule. Le second ensem- ble B comporte un mécanisme pour supporter le lingot et pour l'enlever du moule. L'ensemble inférieur C comprend un mécanisme permettant de diviser le lingot en tronçons pen- dant son déplacement.
L'ensemble supérieur A comprend un four 1 monté,de manière qu'il puisse basculer, dans des supports 2 portés par un bâti 3 sur une poutre 4. Lorsqu'on fait basculer ce four au moyen d'un câble 6, il verse son contenu par dessus un bec de coulée 5 dans une poche 8 d'un récipient de cou- lée 7 porté par un bâti 12 par l'intermédiaire d'un montant 11 et d'une plateforme 10. Une ouverture9est percée dans le fond du récipient de coulée 7 et le métal en fusion s'é- coule de la poche 8 par ladite ouverture 9 dans l'extrémité supérieure d'un moule 13. Ce dernier est divisé longitudina- lement de telle manière qu'il soit constitué par des parties correspondantes 14.
Le nombre de parties et leur forme dé-
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pendent des dimensions et de la forme du lingot qui doit être produit ; des résultats satisfaisants peuvent, être obtenus avec le moule en deux parties que représentent les figures 7 et 8 ou avec le moule en quatre parties que, re,- présente la figure 9. Les parties du moule sont de préfé- rence faites en matière à conductibilité thermique élevée, par exemple en argent ou en alliages d'argent ou bien en cuivre ou en alliages de ouivre. Leur surface inter ne peut être doublée ou revêtue; par exemple un moule fait en al- liage cuivre cadmium peut être doublé d'une garniture de chrome.
L'appareil représenté sur les figures 1 à 4 est établi pour re'cevoir un moule en deux parties . Ces deux parties peuvent laisser entre elles un carré comme on le voit sur les figures 6 et 9 ou bien un cercle comme le montre la fi- gure 7. Elles comportent des conduits internes 15 qui re- qoivent de l'eau de refroidissement, ou un autre fluide, par des conduits d'entrée 16 et qui la débitent par des con- duits de sortie 17. Comme les deux parties sont destinées à être mises en vibration à vitesse élevée, les raccords par - lesquels le liquide de refroidissement est amené et évacué doivent, bien entendu, être flexibles. Des tuyaux en caout- chouc ont été reconnus convenables.
Chaque partie 14 du moule est fixée par des boulons 19 à un étrier 18 monté de manière à exécuter un mouvement de va-et-vient sur des ti- ges de guidage 20 portées par des colonnes 21 du bâti 12; Chacune des tiges 20 comporte à une extrémité une tête 22 et, à l'autre.extrémité, un écrou 23 maintenu par un con- tre-écrou 24 (figure.3) . L'organisation est telle que, lors- que les étriers et les parties du moule s'approchent au maxi- mum, ces pièces ne viennent pas en contact l'une avec l'au- tre et que les parties du moule atteignent la position limi- te de non contact. De préférence on entaille les parties du moule comme on l'a figuré en 25, de manière @à lais ser des
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rebords étroits 26 qui forment les surfaces de contact réel.
Les étriers, avec les parties de moule qu'ils portent, sont animés d'un mouvement alternatif, par l'intermédiaire de bielles 29, par des mécanismes à excentrique 27 (figure 4) montés dans des carters 28 fixés par des vis 42 au bâti 12. Chaque bielle est reliée à son étrier par une crosse 30 et un axe 31; à son autre extrémité elle s'engage dans un bossage d'une tête d'excentrique 32; à chaque extrémité la bielle est maintenue par des écrous de blocage 33. Le chemin de roulement externe 34 d'un roulement à billes 35 est maintenu dans la tête 32 par un collier annulaire 36 fixé au moyen de vis 37 et recouvert d'une plaque 38.
Le carter 28 et la tête d'excentrique 32 présentent sur leurs faces correspondantes des languettes et des rainures annu- laires, les rainures étant suffisamment plus larges que les languettes pour permettre le libre mouvement de la tête d'excentrique dans une direction hrizontale quelconque.
Les mécanismes à excentrique 27 sont commandés par des arbres 39; chacun de ceux-oi s'engage dans l'un des carters 28 à travers un couvercle inférieur 40 formé d'une plaque 40a , d'une couronne 40cet d'une bague de garniture 40b maintenue entre la plaque et la couronne par des vis 40d, le couvercle étant maintenu dans son ensemble par les vis 41.
Chacun des arbres 39 présente un collet 43. Un écrou de blocage 44 maintient le chemin de roulement interne 45 d'un roulement à billes 46 contre la face inférieure du col- let 43. , le chemin de roulement externe 47 dudit roulement à billes s'ajustant dans le carter 28. La face supérieure du collet 43 supporte le chemin de roulement/interne 48 du roulement à billes 35 à l'intérieur duquel est disposée une bague excentrée 49 à rebord maintenue par un disque 50 fixé à l'extrémité¯51 de l'arbre 39 au moyen de vis 50a. La par- tie 51 de l'arbre est excentrée par rapport à l'axe dudit arbre et les parois interne et externe de la bague 49 sont
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excentrées llune par rapport à l'autre.
Ceci est représenté schématiquement sur la figure 5 sur laquelle on a exagéré le degré d'excentricité et sur laquelle on a représenté en 49c le centre.de la bague excentrée 49, le centre de l'ar- bre 39 étant indiqué en 39c et le centre de la partie 51 de l'arbre: l'étant en 51c . On voit que, en faisant tourner la bague 49 par rapport à l'arbre 39 de manière que les or- ganes occupent, par exemple, les positions relatives repré- sentées sur la figure 6, on peut faire varier l'amplitude du mouvement de va-et-vient transmis par les crosses 30.
La bague excentrée 49 peut être bloquée dans une position de réglage désirée quelconque par une vis de serrage 52 que l'on peut passer à travers le disque 50 pour l'engager dans l'un des.nombreux trous percés à la partie supérieure de la bague 49.
Les arbres 39 sont commandés par un moteur électrique 53 par l'intermédiaire d'un accouplement flexible 54,des arbres 55 et des roues dentées 57 et 56, lesdites roues dentées étant montées dans un carter 58 muni de joints d'huile 60 et de roulements 59 pour les arbres.
Si le moule est formé de quatre parties, au lieu de deux, l'organisation représentée sur la figure 3 est modi- fiée : on prêvoit, par exemple, deux autres mécanismes à excentrique, avec les organes associés correspondants,, et on dispose les arbres 55 dans une direction sensiblement paralléle aux côtés du bâti 12, de manière à commander quatre arbres 39.
On met d'abord l'appareil en état de marche en amenant les parties 14 du moule à la position de jeu minimum, en plaçant la tête d'une fausse barre à un tiers environ de la hauteur du moule à partir du bas et en admettant du métal en fusion dans le moule. Lorsque le métal qui a été introduit en premier lieu s'est solidifié autour d'un boulon,,ou autre organe analogue, de la tête de la fausse barre, on met en vibration les parties 14 du moule. On déplace ensuite gra-
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duellement vers le bas la fausse barre et la coulée se pour- suit, la vibration des parties du moule continuant pendant le fonctionnement de l'appareil. Il est préférable de cou- ler également le métal de manière continue.
Le métal se solidifie sous forme de lingot en passant à travers le moule et, lorsqu'il quitte ce dernier,il est encore très chaud, En conséquence on le fait passer à tra- vers un dispositif de refroidissement 61 porté par un sup- port 67 et constitué par un récipient 62 dont le fond 63 est fait en caoutchouc, en asbeste caoutchoutée ou en toute autre matière élastique donnant un bon contact avec le lin- got lorsque ce dernier passe par un trou percé dans le fond.
De l'eau est amenétde manière continue au récipient 62 par un tuyau 64 disposé à la partie inférieure et elle s'écoule au sommet dans une cuvette de trop-plein 65 d'où elle est évacuée par un tuyau 66. Pour assurer le maintien latéral des lingots, on peut prévoir des supports en forme de galets dans le dispositif de refroidissement.
Le lingot passe maintenant à l'ensemble B. Celui-ci comprend un bâti 68 sur lequel repose le bâti 12 et qui, à son tour, repose sur le bâti 113 de l'ensemble C. Le bâti 68 comporte des éléments transversaux 71 qui forment une plateforme à travers laquelle passe le lingot et sur la fa- ce supérieure de laquelle est monté un mécanisme de support et d'enlèvement 69, un mécanisme de support 70 étant monté sur la face inférieure de ladite plateforme. Les deux méca- nisraes 69 et 70 sont identiques, avec cette différence toute- fois que le mécanisme 69 comprend un rouleau commandé et que le mécanisme 70 est inversé par rapport au mécanisme 69.
Pour la commodité de l'illustration, le mécanisme de support et d'enlèvement 69 est représenté à angle droit du mécanisme de support 70 sur les figures 1 et 2. On a désigné par les mêmes nombres de référence les parties correspondantes des deux mécanismes.
Chaque mécanisme comprend essentiellement deux châssis
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pivotants 80 et 81 (figures 10, 11 et 11a) montés de maniè- re à pouvoir tourner autour d'arbres 76 fixés par des col- liers 77 à un bâti 72 comprenant une plaque horizontale 73, des montants 74 et des barres transversales 75. Chacun des châssis est formé de plaques latérales 78 et de pièces d'es- pacement 79; il porte un galet 83 monté sur un tourillon 82. Les tourillons 82 tournent dans des paliers 84 et sont reliés, par des bielles 85 maintenues par des disques 85a en par des vis à chapeau 85b, à un coulisseau 86 guidé verti- calement dans le bâti 72 par des glissières en queue d'aron- de 87 formées sur les montants 74.
Grâce à cette liaison des deux châssis pivotants et du coulisseau, on a la certitu- de que les deux galets se meuvent ensemble pour s'approcher et s'éloigner du lingot. Les galets sont poussés au contact du lingot par un ressort à lame 98 qui fait pivoter les deux châssis 80 et 81 l'un vers l'autre. Ce pivotement est réalisé grâce à des bielles 88 qui relient le châssis 80 aux jumel- les 99 portant le ressort 98. Les bielles 88 sont articulées sur un axe 89 traversant des prolongements 90 des plaques latérales 78. Les bielles sont placées,sur l'axe 89, entre un manohon 92 et des écrous extrêmes 93; elles comportent des fentes 97 destinées à recevoir les extrémités d'un axe 91.
Ce dernier fait partie du châssis 81 et est semblable à l'axe 89; il peut se déplacer le long des fentes 97 par rapport aux bielles 88 qui passent entre un manchon .94, semblable au manchon 92, et des écrous extrêmes 96. Un man- chon 95 taraudé fait saillie sur le manchon 94, perpendicu- lairement à ce dernier,et reçoit une vis de réglage 100 commandée au moyen d'une roue 103 et montée, de manière à pouvoir tourner,dans une tête 101 à laquelle le ressort 98 est librement relié par une barre 101a et par des vis 101b et qui peut coulisser sur une barre transversale 102.
Le ressort 98 porté ainsi,par l'intermédiaire de la tête 101 et\de la vis 100, sur l'axe 91 et il le pousse vers la droi- te (par rapport à la figure 11); en d'autres termes, le
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ressort 98 tend à faire pivoter le châssis 81 dans le sens des aiguilles d'une montre (par rapport à la figure 10). La liaison, ci-dessus décrite, entre les deux châssis oblige le châssis 80 à pivoter en sens inverse des aiguilles d'une montre quand le châssis 81 pivote dans le sens des aiguilles d'une montre. On remarquera que la vitesse à laquelle le lingot est retiré du moule dépend de la vitesse à laquelle tourne le galet commandé du mécanisme 69.
Dans le mécanisme 69, le galet de droite 83 représenté sur les figures 10 et 11 est commandé, à vitesse variable, par un moteur électrique 104 porté par une console 105.
L'arbre 112 de ce moteur porte une roue dentée 111 engrenant avec une roue dentée 110 qui est clavetée à un arbre 108 portant lui-même une roue dentée 107 qui engrène avec une roue dentée 106 calée sur l'arbre du galet. L'arbre 108 est porté par l'un des montants 74 et par un autre montant 109. Les deux galets peuvent être commandés si on le désire.
Dans le mécanisme de support 70 aucun des galets n'est commandé .
La vitesse à laquelle le lingot est retiré doit être coordonnée avec la vitesse à laquelle le métal est coulé et ces deux vitesses sont déterminées par la capacité de re- froidissement de l'appareil. En pratique on peut former des lingots de cuivre à une vitesse allant de 30 à 60 cm par minute dans un moule tel que celui représenté sur la figure 3 et ayant une section transversale de 26 cm2. Dans des moules ayant une section transversale de 58 cm2, la vitesse peut être comprise-l'entre 23 et 36 cm par minute mais il est bien entendu que tous ces chiffres sont donnés purement à titre d'illustration.
Comme exemple particulier, une charge de cuivre raffi- né pesant 1065 kg et préparée dans un four électrique a été coulée dans un moule en cuivre en deux parties (présen- tant une cavité de coulée d'environ 7,6 x 7,6 cm en section transversale avec une longueur d'environ 22,9 cm) en 78,7
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minutes pour produire un lingot de 21,53 mètres. On a fait vibrer les parties du moule à une fréquence d'environ 1020 cycles par minute, avec une amplitude d'environ 0,2 mm et avec un jeu minimum d'environ 0,1 mm. L'eau de refroidisse- ment pénétrait dans les conduits de refroidissement des par- ties du moule à une température d'environ 2 C et sortait à une température d'environ 9 C. Le débit d'eau était d'envi- ron 90 litres par minute.
L'ensemble C comprend le bâti support 115 dont il a été parlé plus haut et un mécanisme pour couper le lingot en tron- çons. Ce mécanisme (figures 12 et 13) comprend un chariot 114 avec des rebords verticaux 115 qui coulissent dans des rainures du bâti 113. Une scie 116 commandée mécaniquement est montée sur le chariot 114 et comporte un bâti 117 coulis- sant horizontalement dans des guides 118. Un moteur électri- que 119 est fixé au moyen d'écrous 121 à des parties verti- cales 120 du bâti 117 et son arbre porte une poulie 122. Une courroie 125 relie cette poulie à une seconde poulie 123 calée sur un arbre 124 qui porte une vis sans fin 126 engre- nant avec une roue hélicoïdale 127 d'un arbre vertical 128.
Ce dernier est relié à un second arbre vertical 129 par des engrenages hélicoïdaux 132 et 131. L'arbre 129 porte une scie 130 ce qui fait que cette dernière est animée d'un mou- vement de rotation chaque fois que le moteur tourne. Le bâti 117 tout entier peut être déplacé le long des guides 118 de manière, qu'il s'approche ou qu'il s'éloigne du lin- got, ce mouvement étant produit par la rotation d'un volant à main 136 monté sur un arbre 137 qui porte une vis sans fin 138 engrenant avec une roue hélicoïdale 139 d'un arbre portant une vis 133. Cette dernière est en prise avec un éorou 135 du bâti 117. L'arbre de la vis 133 et l'arbre 137 sont montés dans une colonne 134. Le chariot 114 porte éga- lement un mécanisme, permettant de le serrer sur le lingot en mouvement.
Ce mécanisme est commandé par un volant à main 142 porté par un arbre 141. Deux bras 140 disposés
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à la partie supérieure de la colonne 134 forment des paliers pour l'arbre 141 lequel comporte deux séries de filets,à sa- voir des filets143 avec pas à droite et des filets 144 avec pas à gauche, lesquels viennent respectivement en prise avec des écrous 148 et 149 montés dans deux bras de serrage 145.
Ces derniers pivotent en 146 sur des pattes 147 de la colon- ne 134. Lorsqu'on fait tourner le volant à main 142, on oblige les bras 145 à pivoter autour de leurs axes et à se rapprocher ou à s'éloigner l'un de l'autre suivant le cas.
Des mâchoires amovibles 150 sont prévues dans les bras de serrage. Elles sont conformées pour venir en prise avec le lingot et présentent, par conséquent, la même ouverture en section transversale que le moule.
Le chariot 114 est équilibré par des contrepoids 151 reliés audit chariot par des câbles 152 passant sur des pou- lies 153.
Lorsqu'on désire couper un tronçon du lingot,on tourne d'abord le volant 142 de telle manière que les mâchoires 150 soient fortement serrées contre le lingot; on met en marche le moteur 119 et on tourne le volant 136 pour faire passer la scie circulaire 130 à travers le lingot. En raison de la mise en prise des mâchoires de serrage avec le lingot,le chariot tout entier descend avec le lingot contre l'action antagoniste des contrepoids 151 ce qui fait que le fonction- nement de la scie circulaire n'est pas gêné. Lorsque la lon- gueur désirée a été découpée du lingot, on ramène le bâti 117 à sa position primitive et on desserre les mâchoires afin que le chariot tout entier puisse être de nouveau dé- placé vers le haut sous l'action des contrepoids 151.
Les figures 14 et 15 montrent une variante de moule et de mécanisme utilisables paur la production d'un lingot cy- lindrique creux. Un 213 formé de deux parties 214.est prévu dans le moule 13 et fait saillie @ors de la partie su- périeure du moule. Les parties 214 se raccordent sur le même
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plan que les parties 14 du moule; elles peuvent être munies de conduits de passage d'eau de refroidissement si on le dé- sire, bien que lesdits conduits n'aient pas été- figurés.
Chaque partie de noyau 214 est fixée à la tête d'un support 218 qui coulisse dans un guide 220. A l'autre extrémité le support 218 est relié par un axe 231 à une crosse 230 qui, à son tour, est reliée par une bielle 229 à une tête d'ex- centrique 232, des écrous de blocage 233 étant prévus pour verrouiller en place la bielle. La tête d'excentrique 232 fait partie du mécanisme à excentrique 227 semblable au mécanisme à excentrique 27. La tête d'excentrique 232 présente, un épaulement sur lequel repose le chemin de roulement externe 234 d'un roulement à billes 235, ledit chemin de roulement étant maintenu par une plaque 236 et par des vis 237.
La partie excentrée 51 de l'arbre 39 est prolongée pour former un élément d'arbre 251 pour le mécanisme 227 et pénètre dans une bague excentrée 249 entourée par le chemin de roule- ment interne ,248 du roulement à billes 235. Ce chemin de roulement est maintenu par un disque 250 fixé par une vis 250a à l'extrémité de la partie d'arbre 251. Une vis de ser- rage 252 est utilisée pour bloquer la bague excentrée 249 dans une position angulaire désirée quelconque par rapport à la partie d'arbre 251. L'axe de cet arbre est décalé de 180 par rapport au centre 51cde la partie d'arbre 51 mais,par ailleurs, la relation entre les parties 251 et 249 est la même que la relation entre les parties 51 et 49.
La rotation de l'arbre 39 oblige, par suite , les bielles 29 et 229 à exécuter un mouvement alternatif avec un décalage de phase de 1800 d'une bielle par rapport à l'autre. Avec cette or- ganisation les parties 14 du moule se trouvent au point de jeu minimum lorsque les parties 214 du noyau se trouvent au point de déplacement maximum l'une par rapport à l'autre et vice-versa.
L'invention permet de produire des lingots de cuivre
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dense de qualité très satisfaisante présentant une structure cristalline que montrent les figures 16 et 17. La macrostruc- ture du lingot est caractérisée par une bande étroite de "cristaux de trempe " équi-axés (c'est-à-dire de cristaux ayant la même forme sur une section axiale quelconque), par une zone de oristaux de Sunburst " ou agrégats de cristaux radiaux se développant en forme de colonnes vers le centre de refroidissement de la pièce coulée et par une zone cen- trale, d'étendue relativement faible,comprenant des colonnes de cristaux se formant au sein des colonnes radiales ou co- lonnes de cristaux "Sunburst" le long de ltaxe longitudinal du lingot ou pièce coulée.
Les colonnes radiales se dévelop- pent dans une direction ]sensiblement perpendiculaire au côté adjacent de la pièce coulée. Quelle que soit la lon- gueur du lingot, sa structure est sensiblement uniforme sur toute la longueur, la section représentée par la figure 17 étant le type de la macrostructure sur une coupe longitudi- nale faite par l'axe du lingot. La densité moyenne du cuivre raffiné coulé conformément à la présente invention est d'en- viron 8,83, alors qu'elle est d'environ 8,73 lorsque le cui- vre est coulé dans des moules verticaux ordinaires et d'en- viron 8,5 dans le cas de la coulée dans des moules horizon- taux ordinaires.
Bien que le mécanisme des phénomènes qui se manifestent dans la présente invention n'ait pas été complètement déter- miné, la demanderesse croit qu'une explication possible de la formation de la structure des barres coulées conformément à la présente invention peut être la suivante : étant don- né qu'il y a , à tous moments, une masse continue, ou cône renversé, de métal en fusion à la partie supérieure de la pièce coulée à l'intérieur du moule, les cristaux en cours de formation qui constituent la pièce coulée solide peuvent, à tous moments, être alimentés en métal pur permettant leur croissance .
De plus l'amenée constante de métal en fusion
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pendant la contraction de solidification des cristaux en cours de formation fait qu'il ne se produit pas de cavités ou de solutions de continuité dans la structure cristalline.
Grâce au fait que l'on fournit du métal en fusion au moule sous la forme d'un courant oontinu et régulier,le niveau du métal en fusion dans le moule est maintenu sensiblement constant, ce qui supprime toute possibilité de formation de gouttes froides, de marques d'éclaboussures ou d'autres dé- fauts. Une autre conséquence de l'amenée régulière et unifor- me de métal au moule est que ce mode opératoire permet la formation d'un ménisque stable sur le métal à l'endroit de la paroi du moule; ménisque sur lequel le métal s'écoue de ma- nière continue lorsque la partie inférieure dudit ménisque se solidifie contre la paroi du moule.
Dans ces conditions, il se forme une peau continue, unie et uniforme, sensible- ment exempte de défauts,le métal s'écoulant, facilement du centre du moule vers la paroi de ce dernier,par dessus le ménisque, et devenant ensuite la surface externe ou peau de la pièce coulée.
L'examen microscopique de la structure de pièces coulées en cuivre raffiné obtenues conformément à la présente inven- tion révèle la présence d'une "peau" très mince à la surface du lingot, peau formée de petits cristaux de cuivre entourés par l'eutectique Ou-Ou 20. L'épaisseur de cette peau est généralement d'environ 0,2 mm mais elle peut varier depuis une valeur inférieure à celle qui vient d'être indiquée jus- qu'à 1 mm environ. La teneur moyenne en oxygène de cette peau est d'environ 0,15 % .
Immédiatement au-dessous de la peau , la teneur en oxygène tombe brusquement à une valeur qui est pratiquement constante dans toute section transver- sale, bien qu'elle tende cependant à augmenter légèrement au voisinage de l'axe longitudinal de la pièce coulée, La teneur moyenne en oxygène des lingots faisant l'objet de la présente invention est toutefois inférieure à la teneur
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moyenne des "wire bars " verticales coulées à partir du même métal.
L'existence de la zone de densité quelque peu plus faible dans une bande étroite adjacente à la surface externe et de la zone ayant la densité la plus élevée au centre des lingots est avantageuse, car les barres coulées ordinaires ont une densité plus faible sur toute la section transversa- le avec la densité la/plus faible dans la zone centrale .
Il est bien établi que dans les opérations ayant pour objet d'amener le métal à des dimensions plus petites,par exem- ple dans le foreage, le laminage et l'étirage, le métal adjacent à la surface extérieure est habituellement soumis à un travail plus grand que celui qui se trouve au centre.
Les lingots faisant l'objet de la présente invention, dans lesquels la zone de densité quelque peu plus faible coïncide pratiquement avec la zone dans laquelle se produit le travail le plus grand, assurent l'obtention d'un produit fini sain ayant une densité satisfaisante.
La description des résultats a été limitée dans une large mesure au cuivre, mais d'autres métaux et alliages peuvent être coulés dans l'appareil objet de l'invention et conformément au procédé oui fait l'objet de l'invention.Cest le cas du laiton, du bronze, du nickel, des alliages nickel- cuivre, des aciers, etc.. qui peuvent être coulés de la même manière. Certaines modifications doivent être apportées à la longueur du moule, . la vitesse d'enlèvement de la pièce coulée, à la quantité d'eau de refroidissement fournie au moule,etc..., pour tenir compte des différences dans le point de fusion, la chaleur latente,la conductililité thermi- que, etc.. des différents métaux et alliages.