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DISPOSITIF PERFECTIONNE, POUR LA COULEE;; EN CONTINU, DE METAL.
La présente invention est relative à la technique de la coulée en continu de métaux dans laquelle on coule continuellement du métal en fusion dans une extrémité d'un moule de coulée;, tandis qu'on évacue continuellement du métal solidifié de l'autre extrémité dudit moule. L'invention se rapporte en particulier à un moule de coulée destiné à être utilisé pour la coulée en continu et elle a pour objet un moule de coulée réalisé de manière à permet- tre à des vitesses de coulée élevées la production de-métal coulé d'une struc- ture saine, sans porosité et ayant de bonnes caractéristiques superficielles.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description ci-après.
Conformément à l'invention, la demanderesse se propose de réaliser un moule pour la coulée en continu,de métal, le moule étant constitué par une section supérieure à travers laquelle s'étend un passage de moule, et par une section inférieure comportant une quantité de languettes qui s'étendent vers le bas depuis le dessous de la section supérieure, ces languettes étant effi- lées vers le bas de façon à créer des zones de largeur croissante de la pièce coulée qui sort.
On a représenté, à titre non limitatif,sur le dessin annexé un mode de réalisation préféré de la présente invention, dessin sur lequel : - la figure 1 est une vue en élévation de face d'un dispositif or- ganisé de manière à servir à la coulée en continu d'une billette cylindri- que-: - la figure 2 -est une vue en coupe par 2-2 de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en élévation de face d'une variante du dispositif conforme à l'invention, organisé de manière à. servir à la-coulée en continu d'une brame rectangulaire ; - la figure 3a est une vue de détail d'une partie d'une languette de forme modifiée;
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la figure 4 est une vue en voupe par 4-4 de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue en coupe par 5-5 de la figure 3 ; - la figure (1 est une vue en élévation de face d'une autre varian- te du dispositif conforme à l'invention, organisé de manière à servir à la coulée en continu d'une brame rectangulaire; - la figure 7 est une vue en coupe par 7-7 de la figure 6, et - la figure 8 est une vue en coupe par 8-9 de la figure 6.
Jusqu'à présent, il a été possible de réaliser du métal coulé pré- sentant une structure interne saine et des caractéristiques superficielles satisfaisantes à des vitesses de coulée relativement faibles, et on a proposé et essayé différents expédients pour permettre un accroissement de la vitesse de coulée., De,tels projets comportaient nécessairement des efforts pour ôb- tenir une plus rapide extraction de la chaleur du métal en fusion, afin de provoquer une solidification plus rapide de ce dernier, en permettant ainsi une vitesse d'évacuation plus rapide du métal coulé hors du moule.
Cependant, les expériences et essais qu'on a effectués en irettant en oeuvre ces projets ont presque invariablement eu pour résultat la réalisation de pièces coulées présentant des caractéristiques non satisfaisantes; ou bien la structure in- terne du métal coulé ne donnait pas satisfaction du fait qu'elle présentait des porosités ou des fissures d'importance variable, ou bien il en était de même pour la surface externe du fait qu'elle présentait des rugosités, des suintements ou des criques.
Dans beaucoup de cas, ni la structure interne, ni la surface exter- ne du métal coulé ne donnaient satisfactiontous ces points de vue ou à certains d'entre eux.
On peut couler certains métaux ou alliages de métaux avec succès des vitesses plus élevées que d'autres, et on-peut couler avec succès certains profils à des vitesses plus élevées que d'autres. Mais pour chaque métal et pour chaque profil, la vitesse maximum admissible pour la réalisation de pièces coulées donnant toute satisfaction a été bien au-dessous de la vi- tesse que l'on considère comme étant théoriquement possible.
L'analyse de la nature de l'opération de coulée et de la façon suivant laquelle on fait se solidifier le métal coulé a révélé quelques-unes des raisons de cet état de chose.
Lors de la coulée en continu de métaux par des procédés dans les- quels la chaleur se trouve enlevée du métal par l'intermédiaire d'une paroi de moule refroidie, le métal commence à se solidifier au voisinage immédiat de la paroi de moule refroidie, et les cristaux métalliques se développent à partir de la paroi du moule vers le centre de la pièce coulée.
Entre le niveau auquel la solidification commence et le niveau au- quel cette dernière est terminée sur toute la section transversale de la pièce coulée, l'épaisseur de la paroi solide de cette dernière va en croissant, et l'intérieur de cette paroi et entouré par cette dernière, entre les deux niveaux susmentionnés se trouve un bain ou masse de métal en fusion. La paroi solidifiée qui entoure ce bain est désignée couramment par "cratère".
Au cours des opérations de coulée, on peut facilement déterminer la profondeur et le contour du cratère en sondant ce dernier au moyen d'une tige; et on a constaté qu'aussi longtemps que l'on maintient sensiblement. constantes les conditions essentielles de coulée, telles que la température du métal en fusion, la vitesse de refroidissement et la vitesse d'évacuation de la pièce coulée, la profondeur et le contour du cratère restent sensible- ment constants. Si cependant une ou plusieurs de ces conditions se trouvent modifiées, la profondeur et le contour du cratère se trouveront également mo- difiés. Par exemple, si, tout en maintenant toutes les autres conditions cons- tantes, on augmente la vitesse d'évacuation du métal coulé:, la profondeur du cratère augmentera, tandis que si l'on diminue la vitessea'évacuation, la profondeur du cratère diminue.
Une diminution de l'intensité de refroidis-
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sement a pour effet une augmentation de la profondeur du cratère, tandis que d'une augmentation de l'intensité de refroidissement résulte une diminution de la profondeur du cratère. En outre, la répartition de l'intensité de re- froidissement à des niveaux différents influeront sur le contour et la profon- deur du cratère.
On a trouvé que le contour et la profondeur du cratère sont des in- dices significatifs du caractère du métal coulé. D'une façon générale, un cratère peu profond, comportant des parois latérales légèrement inclinées et un fond arrondi, indique que le métal coulé aura une structure saine et exemp- te de toute porosité. Un caractère profonde et en particulier lorsqu'il com- porte un sommet pointu ou étranglée laisse présumer que le métal coulé présen- te des porosités. On a par conséquent généralement associé un cratère peu profond à des pièces coulées saines, mais on.a obtenu ce cratère en effectuant la coulée à des vitesses relativement peu élevées.
Conformément à la présen- te invention, la demanderesse se propose de réaliser un moule de coulée d'un type permettant de commander et de répartir la réfrigération d'une manière qui permet une augmentation de la vitesse de coulée, tout en conservant un cratère d'une profondeur et d'un contour convenant à la réalisation de pièces coulées saines.
Comme il a été décrit ci-dessus dans des opérations de coulée en continu, le métal commande à se solidifier au voisinage immédiat de la paroi de moule refroidie et les cristaux métalliques se développent vers le centre, en formant ainsi, une paroi solidifiée d'épaisseur croissante. Dès que la paroi est suffisamment épaisse pour pouvoir supporter la pression hydrosta- tique du métal en fusion qu'elle contient, la paroi solidifée commence à se rétracter de la paroi du moule par suite de la contraction du métal solidifié.
Au-dessus du point auquel le retrait commence, le métal est en contact avec la paroi du moule refroidie et il se produit un transfert rapide de chaleur, par conduction, du métal au moule. Au-dessous de ce point, cependant, le mé- tal solidifié commence à perdre contact avec le moule et la vitesse de la transmission de chaleur tombe rapidement, car, en l'absence de contact, la transmission de chaleur vers le moule s'effectue principalement par radiation à travers un entrefer.
Néanmoins, malgré la perte de contact et la vitesse réduite de la transmission de chaleur qui en résulte; la demanderesse consi- dère qu'il est important que la paroi du moule soit prolongée sur une dis- tance considérable au-dessous du point où le retrait commence normalement, non seulement pour continuer le processus de réfrigération, mais pour éviter des déversements.
Il a été d'usage d'utiliser des bagues d'arrosage pour diriger l'eau de réfrigération sur la pièce coulée au-dessous du fond du moule mais, par suite de la longueur de ce dernier au-dessous de la ligne de retrait, il exis- tait un intervalle considérable où, en raison de l'entrefer mentionné ci-des- sus, la vitesse de la transmission de chaleur était relativement lente. On a trouvé en outre qu'à moins d'avoir maintenu la vitesse de coulée relative- ment peu élevée afin que le cratère ne se prolonge que d'une courte distance au-dessous du fond du moule, l'arrosage intensif immédiatement au-dessous de la paroi du moule produisait un cratère avec un sommet étranglé, ce qui donnait un moulage poreux.
Par suite, on maintient la plupart du. temps dans l'indus- trie une vitesse de coulée peu élevée, afin qu'on puisse se servir du moule principalement pour enlever la chaleur latente nécessaire à la solidification du métal en fusion, et on a utilisé les bagues d'arrosage principalement pour enlever la chaleur résiduelle du métal solidifié.
Comme représenté sur les figures 1 et 2 du dessin annexé, le moule comporte une section supérieure A. et une section inférieure B. La section supérieure comprend un bloc de moule 1, dans lequel on pratique des passages internes 2 destinés à. l'eau de réfrigération, et à travers ce bloc de moule s'étend un passage cylindrique 3. Ce passage de moule est ouvert à son ex- trémité supérieure pour recevoir du métal en fusion amené par un conduit 4 et est ouvert dans le fond pour permettre l'évacuation du métal solidifié.
La section inférieure comporte une série de languettes 5 qui s'é-
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tendent vers le bas à partir de la section supérieure; ces languettes sont effilées vers le-bas de manière qu'on réalise, enre ces languettes, une série d'espaces 6 dont la largeur va en croissant.
Dans le mode de réalisation préféré illustré; on peut réaliser très facilement ces languettes effilées en découpant les espaces ou ouvertures 6 dans un tronçon de tube, en laissant subsister les languettes 5, qu'on main- tient ensemble à leurs extrémités supérieures et inférieures par des bagues étroites 7 et 80 ces dernières servant uniquement à maintenir les languettes espacées à une distance convenable les unes des autres. Dans le mode de réa- lisation préféré illustré, on a prévu quatre languettes et leurs surfaces in- ternes sont en alignement avec le passage de moule 3 et constituent des pro- longements dirigés vers le bas de ce dernier.
La surface de la pièce coulée qui sort de l'extrémité inférieure de la section supérieure du moule est mise en évidence par les espaces 6 dans la largeur va en croissante de sorte qu'une partie de plus en plus grande de la périphérie de la pièce coulée se trouve exposée au fur et à mesure qu'elle se déplace vers le bas à partir de la sec- tion supérieure. Les languettes peuvent être soutenues d'une façon appropriée quelconque: on peut par exemple les fixer directement à la section supérieure du moule ou les soutenir indépendamnent par en dessous.
On peut avoir recours à ce dernier mode de fixation dans des cas où on désire faire effectuer un mouvement de va-et-vient ou de vibration à la section supérieure du moule, tandis que la section inférieure du moule et les bagues d'arrosage sont main- tenues immobiles.
Les languettes sont entourées d'une quantité de bagues d'arrosage 9, chaque bague comportant une quantité d'ajutages de pulvérisation 10 qu'on dirige vers les surfaces exposées de la pièce coulée ou contre les languettes et les surfaces des pièces coulées qui sont mises en évidence entre elles.
On répartit les bagues et les ajutages de préférence de manière à pouvoir ar- roser la zone entière comprise entre le fond de la section du moule et les extrémités inférieures des languettes. On peut fixer ces bagues d'arrosage d'une manière appropriée quelconque.
Dans un moule de type décrit, les languettes et les espaces situés entre ces dernières fournissent des moyens, grâce auxquels on peut augmenter l'intensité de réfrigération progressivement à partir du fond de la section supérieure du moule jusqu'au point (ou au-dessous de celui-ci) où la solidi- fication est complète. Ainsi l'application directe du réfrigérant sur la sur- face exposée de la pièce coulée est plus efficace que l'application indirecte par l'intermédiaire des languettes, et étant donné que la zone exposée entre les languettes va en croissant, l'intensité de refroidissement augmente pro- gressivement, en atteignant une valeur maximum à l'extrémité inférieure des languettes.
Dans de tels moules, la section supérieure peut être considérable- ment plus courte qu'avec le moule ordinaire, car elle sert uniquement à l'en- lèvement de suffisamment de chaleur pour former une enveloppe mince. Cela permet de procéder à l'application directe du réfrigérant sur des parties de la périphérie de la pièce coulée sortante beaucoup plus tôt que cela n'est possible avec le moule ordinaire et l'intensité de refroidissement augmente progressivement au fur et à mesure qu'une plus grande partie de la périphérie de la pièce coulée se trouve exposée à l'application directe du réfrigérant.
On prolonge les languettes vers le bas jusqu'au point (ou au-dessous de celui- ci) où la solidification est complète et en refroidissant de manière progres- sivement croissante la longueur entière des languettes, on à la possibilité de créer et de conserverun cratère d'une profondeur et d'un contour tels qu'il soit possible de réliser, è des vitesses de coulée élevées des pièces coulées' d'uneostoucture sainé et ayant de- bonnes caractéristiques superficielles .
L'importance d'un -refroidissement d'énergie progressivement crois- sante est mise en évidence par le fait que l'épaisseur de la paroi du cra- tère va en augmentant du haut jusqu'en bas, et si le différentiel de tempéra- ture entre le métal en fusion et le réfrigérant reste constant, la vitesse de la transmission de chaleur décroît proportionnellement à l'épaisseur du
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cratère. Ainsi, lorsque l'on refroidit la paroi externe du cratère uniformé- ment, la chaleur se trouve enlevée et le métal se solidifie rapidement à la partie supérieure du cratère ou sa paroi est mince, et la vitesse d'enlèvement de la chaleur et de solidification diminue au fur et à mesure que l'épaisseur de la paroi augmente.
De telles conditions tendent à produire un cratère avec des surfaces internes convexes se rencontrant dans une pointe rétrécie, ce qui a pour effet,' comme on le sait, de produire des pièces coulées poreuses.
Dans un moule du type décrit, le différentiel de température est plus élevé dans les zones dans lesquelles la pièce coulée se trouve ex- posée à l'application directe du réfrigérant que dans des zones dans lesquel- les cette pièce est couverte par des languettes. Par:conséquent, le dif- férentiel de température moyen autour de la périphérie de la pièce coulée augmente progressivement à des niveaux descendants, au fur et à mesure que la largeur des zones exposées augmente et que celle des zones couvertes dimi- nue, en compensant ainsi, au moins en partie, l'épaisseur croissante de la paroi du cratère. De telles conditions tendent à produire un cratère avec des surfaces internes concaves ou,-sensiblement droites se rencontrant dans un sommet arrondi, ce qui évite la porosité.
Le degré de compensation dépend dans une certaine mesure de la conductibilité calorique des languettes, ce degré de compensation étant plus élevé lorsque l'on réalise les languettes en des matières ayant une conducti- bilité relativement faible, telles que l'acier, que lorsqu'on les réalise en des matières d'une conductibilité plus élevée, telles que le cuivre. Le choix des matières pour la réalisation des languettes, ainsi que leur longueur et leur forme dépendent cependant de différents facteurs tels que¯la nature du métal qu'on doit couler, la section transversale de la pièce coulée et la vi- tesse de coulée désirée.
Sur les figures 3, 4 et 5, on a représenté l'invention comme étant appliquée à un moule pour la coulée de brames de section rectangulaire.
Sous cette forme, la section supérieure comporte un bloc de moule 21, dans lequel on pratique des passages 22 pour l'eau de réfrigération;et, à. tra- vers ce bloc de moule,s'étend un passage rectangulaire 24. Une paire de lan- guettes 25 s'étendent vers le bas à partir de la section supérieure le long des faces larges de la pièce à couler, les languettes susdites étant effilées vers le bas afin d'exposer des zones 26 dont la largeur va,en croissant, à l'action directe des jets de réfrigération. On dispose ces languettes de pré- férence au centre des faces larges de la pièce coulée, en les faisant couvrir toute la largeur de cette dernière à la partie supérieure des languettes, les bords latéraux des languettes convergeant en s'écartant des faces étroites de la pièce coulée.
Une autre paire de languettes 25' qui peuvent être rela- tivement courtes, s'étendent vers le bas à partir de la section supérieure le long des faces étroites de la pièce coulée. On n'a pas besoin d'ei'filer les languettes 25' étant donné qu'on obtient l'augmentation désirée des zones exposées entre les cotés effilés des languettes 25 et les côtés droits des languettes 25'. On relie les languettes ensemble de manière rigide par une série de châssis 27 qui s'étendent autour des languettes à des intervalles appropriés, et on peut fixer tout l'ensemble des languettes au bloc de moule supérieur 21 par des supports 28. Une série de bagues d'arrosage 29 entourent les languettes, et on dispose ces bagues une distance appropriée les unes des autres pour des raisons décrites ci-dessus.
Si on le désire, on peut pratiquer dans les languettes des ouver- tures 30 (comme illustré sur la figure 3a) au moyen desquelles on peut réali- ser une intensité de refroidissement supplémentaire dans une zone quelconque des languettes où cela peut être désirable.
Sur les figures 6, 7 et 8, on a représenté une réalisation modi- fiée de l'invention comme étant appliquée à une variante de moule pour la coulée de brames de section rectangulaire. Dans cette réalisation, la sec- tion supérieure du moule peut être identique à celle des figures 3, 4 et 5, mais les languettes sont disposées différemment. Ainsi, on prévoit deux pai- res de languettes 35 qui s'étendent vers le bas à partir de la section supé-
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rieure,une paire étant disposée le long de l'une des faces larges et l'autre paire le-long de la face large opposée. Les languettes sont effilées vers le bas de manière à exposer des zones 36, dont la largeur va en croissant, à l'action directe des jets de refroidissement.
Dans cette modification, on réalise la conicité de préférence en n'inclinant qu'un bord de chaque languettes, comme par exemple les bords 37. Si on le désire, les languettes peuvent s'étendre autour des angles de la pièce coulée-de manière à former des rebords 38 qui s'étendent le long des faces étroites de cette pièce.
Les languettes sont entourées par une série de bagues d'arrosage 39 qu'on dispose à une distance approximative les unes des autres comme auparavant.
Il est bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention décrit ci-dessus et représenté sur le dessin annexé n'est donné.qu'à titre indicatif et non limitatif et que l'on peut y apporter diverses modi- fications sans s'écarter pour cela de l'esprit et de la portée de l'invention.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé pour la coulée en continu de métal, caractérisé en ce qu'on fait passer le métal à travers un passage pratiqué dans un moule, à une vitesse telle que le métal ne sorte de ce passage que lorsque suffisamment de chaleur lui a été enlevée pour former sur celui-ci une enveloppe mince, et ensuite on fait passer le produit résultant partiellement moulé directement à travers un passage formé par une quantité de languettes qui s'effilent dans le sens du déplacement du métal de sorte que des surfaces progressivement crois- santes de métal se trouvent exposées au refroidissement.
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PERFECTED DEVICE, FOR CASTING ;; CONTINUOUS, METAL.
The present invention relates to the technique of continuous metal casting in which molten metal is continuously poured into one end of a casting mold ;, while solidified metal is continuously discharged from the other end of said end. mold. The invention relates in particular to a casting mold for use in continuous casting, and it relates to a casting mold made in such a way as to allow the production of cast metal at high casting speeds. 'a healthy structure, without porosity and having good surface characteristics.
Other objects and advantages of the invention will become apparent during the description below.
In accordance with the invention, the applicant proposes to produce a mold for the continuous casting of metal, the mold being constituted by an upper section through which extends a mold passage, and by a lower section comprising a quantity tabs which extend downward from the underside of the upper section, these tabs being tapered downward so as to create areas of increasing width of the exiting casting.
There is shown, without limitation, in the accompanying drawing a preferred embodiment of the present invention, the drawing in which: - Figure 1 is a front elevational view of a device organized so as to serve for the continuous casting of a cylindrical billet: - Figure 2 - is a sectional view through 2-2 of Figure 1; - Figure 3 is a front elevational view of a variant of the device according to the invention, organized so as. serve for the continuous casting of a rectangular slab; - Figure 3a is a detail view of part of a tab of modified shape;
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Figure 4 is a sectional view through 4-4 of Figure 3;
- Figure 5 is a sectional view through 5-5 of Figure 3; - figure (1 is a front elevational view of another variant of the device according to the invention, organized so as to serve for the continuous casting of a rectangular slab; - figure 7 is a view in section through 7-7 of Figure 6, and - Figure 8 is a sectional view through 8-9 of Figure 6.
Heretofore, it has been possible to make cast metal having a sound internal structure and satisfactory surface characteristics at relatively low casting speeds, and various expedients have been proposed and tried to allow an increase in the casting speed. Such projects necessarily involved efforts to remove the heat from the molten metal more quickly, in order to cause the latter to solidify more quickly, thus allowing a faster rate of evacuation of the metal. poured out of the mold.
However, the experiments and trials which have been carried out in carrying out these projects have almost invariably resulted in the production of castings having unsatisfactory characteristics; either the internal structure of the cast metal was not satisfactory due to the fact that it exhibited porosities or cracks of varying importance, or the same was true for the external surface due to the fact that it exhibited roughness, seeps or cracks.
In many cases, neither the internal structure nor the external surface of the cast metal satisfied all or some of these views.
Some metals or metal alloys can be successfully cast at higher speeds than others, and some profiles can be successfully cast at higher speeds than others. But for each metal and for each profile, the maximum admissible speed for producing fully satisfactory castings has been well below the speed which is considered to be theoretically possible.
Analysis of the nature of the casting operation and the manner in which the cast metal is made to solidify has revealed some of the reasons for this state of affairs.
In the continuous casting of metals by processes in which heat is removed from the metal via a cooled mold wall, the metal begins to solidify in the immediate vicinity of the cooled mold wall, and the metallic crystals grow from the wall of the mold to the center of the casting.
Between the level at which solidification begins and the level at which the latter is completed over the entire cross section of the casting, the thickness of the solid wall of the latter increases, and the interior of this wall is surrounded by the latter, between the two aforementioned levels is a bath or mass of molten metal. The solidified wall which surrounds this bath is commonly referred to as a "crater".
During casting operations, the depth and contour of the crater can easily be determined by probing the latter with a rod; and it was found that as long as one maintains substantially. The essential casting conditions, such as the temperature of the molten metal, the rate of cooling and the rate of discharge of the casting, the depth and the contour of the crater remain constant. If, however, one or more of these conditions are modified, the depth and contour of the crater will also be modified. For example, if, while keeping all other conditions constant, we increase the rate of discharge of the cast metal :, the depth of the crater will increase, while if we decrease the rate of discharge, the depth of the crater will increase. decreases.
A decrease in the cooling intensity
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The effect is an increase in the depth of the crater, while an increase in the intensity of cooling results in a decrease in the depth of the crater. In addition, the distribution of the cooling intensity at different levels will influence the contour and depth of the crater.
The outline and depth of the crater have been found to be significant indicators of the character of the cast metal. Generally speaking, a shallow crater, with slightly sloping side walls and a rounded bottom, indicates that the cast metal will have a sound structure free from any porosity. A deep character, and in particular when it has a pointed or constricted top, suggests that the cast metal has porosities. A shallow crater has therefore generally been associated with sound castings, but this crater has been obtained by performing the casting at relatively low speeds.
In accordance with the present invention, the applicant proposes to produce a casting mold of a type which makes it possible to control and distribute the refrigeration in a manner which allows an increase in the casting speed, while retaining a crater of. 'a depth and a contour suitable for the production of sound castings.
As described above in continuous casting operations, the metal controls to solidify in the immediate vicinity of the cooled mold wall and the metal crystals grow towards the center, thereby forming a solidified wall of increasing thickness. As soon as the wall is thick enough to be able to withstand the hydrostatic pressure of the molten metal it contains, the solidified wall begins to shrink from the wall of the mold as a result of the contraction of the solidified metal.
Above the point at which shrinkage begins, the metal contacts the cooled mold wall and rapid heat transfer, by conduction, occurs from the metal to the mold. Below this point, however, the solidified metal begins to lose contact with the mold, and the rate of heat transfer drops off rapidly, because, in the absence of contact, the heat transfer to the mold shifts. mainly performed by radiation through an air gap.
However, despite the loss of contact and the resulting reduced speed of heat transfer; Applicants consider it important that the mold wall be extended a considerable distance below the point where shrinkage normally begins, not only to continue the refrigeration process, but to avoid spillage.
It has been customary to use sprinkler rings to direct the cooling water onto the casting below the bottom of the mold, but due to the length of the latter below the shrinkage line , there was a considerable gap where, due to the above-mentioned air gap, the rate of heat transfer was relatively slow. It has further been found that unless the pouring speed is kept relatively low so that the crater extends only a short distance below the bottom of the mold, intensive watering immediately below. below the mold wall produced a crater with a constricted top, resulting in a porous molding.
As a result, most of the. time in the industry a low casting speed, so that the mold can be used mainly to remove the latent heat necessary for the solidification of the molten metal, and the coolant rings have been used mainly to remove the residual heat of the solidified metal.
As shown in Figures 1 and 2 of the accompanying drawing, the mold has an upper section A. and a lower section B. The upper section comprises a mold block 1, in which internal passages 2 are made for. cooling water, and through this mold block extends a cylindrical passage 3. This mold passage is open at its upper end to receive molten metal supplied by a duct 4 and is open at the bottom to allow the evacuation of the solidified metal.
The lower section has a series of tabs 5 which interlock
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tend down from the top section; these tabs are tapered downwards so that between these tabs, a series of spaces 6 are produced, the width of which increases.
In the preferred embodiment illustrated; these tapered tabs can be made very easily by cutting the spaces or openings 6 in a section of tube, leaving the tabs 5, which are held together at their upper and lower ends by narrow rings 7 and 80 the latter serving only to keep the tabs spaced apart at a suitable distance from each other. In the preferred embodiment illustrated, four tabs are provided and their internal surfaces are in alignment with the mold passage 3 and constitute downwardly directed extensions of the latter.
The surface of the casting protruding from the lower end of the upper section of the mold is shown by the spaces 6 in the width increasing so that an increasingly larger part of the periphery of the part. casting is exposed as it moves down from the top section. The tabs can be supported in any suitable way: for example, they can be fixed directly to the upper section of the mold or independently supported from below.
The latter method of attachment can be used in cases where it is desired to make the upper section of the mold perform a reciprocating or vibrating movement, while the lower section of the mold and the sprinkler rings are kept motionless.
The tabs are surrounded by a quantity of spray rings 9, each ring having a quantity of spray nozzles 10 which are directed towards the exposed surfaces of the casting or against the tongues and surfaces of the castings which are. highlighted between them.
The rings and nozzles are preferably distributed so as to be able to spray the entire area between the bottom of the section of the mold and the lower ends of the tongues. These sprinkler rings can be attached in any suitable manner.
In a mold of the type described, the tabs and the spaces between them provide a means by which the refrigeration intensity can be increased gradually from the bottom of the upper section of the mold to the point (or below of this) where the solidification is complete. Thus direct application of coolant to the exposed surface of the casting is more efficient than indirect application through the tabs, and as the exposed area between the tabs increases, the intensity of cooling increases gradually, reaching a maximum value at the lower end of the tabs.
In such molds the top section can be considerably shorter than with the ordinary mold, as it only serves to remove enough heat to form a thin shell. This allows the direct application of the coolant to parts of the periphery of the outgoing casting much sooner than is possible with the ordinary mold and the cooling intensity gradually increases as more of the periphery of the casting is exposed to the direct application of coolant.
The tabs are extended downwards to the point (or below) where solidification is complete and by gradually cooling the entire length of the tabs, it is possible to create and maintain a crater of such a depth and contour that it is possible to achieve, at high casting speeds, castings with a sound bone and having good surface characteristics.
The importance of a progressively increasing energy cooling is evidenced by the fact that the thickness of the wall of the cracker is increasing from top to bottom, and if the temperature differential ture between molten metal and coolant remains constant, the speed of heat transmission decreases in proportion to the thickness of the
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crater. Thus, when the outer crater wall is cooled evenly, the heat is removed and the metal rapidly solidifies at the top of the crater or its wall is thin, and the rate of heat removal and heat removal. solidification decreases as the wall thickness increases.
Such conditions tend to produce a crater with convex internal surfaces meeting in a narrowed tip, which as is known has the effect of producing porous castings.
In a mold of the type described, the temperature differential is higher in the areas in which the casting is exposed to the direct application of coolant than in areas in which this part is covered by tongues. Therefore, the average temperature differential around the periphery of the casting gradually increases at descending levels, as the width of the exposed areas increases and that of the covered areas decreases, compensating for thus, at least in part, the increasing thickness of the crater wall. Such conditions tend to produce a crater with concave or substantially straight internal surfaces meeting in a rounded top, which avoids porosity.
The degree of compensation depends to some extent on the heat conductivity of the tabs, this degree of compensation being greater when the tabs are made from materials having relatively low conductivity, such as steel, than when the tabs are made from materials of relatively low conductivity, such as steel. they are made from materials of higher conductivity, such as copper. The choice of materials for making the tabs, as well as their length and shape, however, depend on various factors such as the nature of the metal to be cast, the cross section of the casting and the desired casting speed. .
In Figures 3, 4 and 5, the invention has been shown as being applied to a mold for casting slabs of rectangular cross section.
In this form, the upper section comprises a mold block 21, in which passages 22 are made for the cooling water; and, to. Through this mold block extends a rectangular passage 24. A pair of tabs 25 extend downward from the top section along the wide faces of the casting, the aforesaid tabs being tapered downwards in order to expose zones 26 whose width is increasing, to the direct action of the cooling jets. These tongues are preferably placed in the center of the wide faces of the casting, making them cover the entire width of the latter at the upper part of the tongues, the lateral edges of the tongues converging away from the narrow faces of the casting. casting.
Another pair of tabs 25 'which may be relatively short extend downward from the top section along the narrow faces of the casting. There is no need to thread the tabs 25 'since the desired increase in the exposed areas between the tapered sides of the tabs 25 and the straight sides of the tabs 25' is achieved. The tabs are rigidly connected together by a series of frames 27 which extend around the tabs at appropriate intervals, and the entire set of tabs can be secured to the upper mold block 21 by brackets 28. A series of Sprinkler rings 29 surround the tabs, and these rings are disposed a suitable distance from each other for reasons described above.
If desired, apertures 30 (as illustrated in Fig. 3a) can be made in the tabs by which additional cooling intensity can be achieved in any area of the tabs where this may be desirable.
In Figures 6, 7 and 8 there is shown a modified embodiment of the invention as being applied to an alternative mold for casting slabs of rectangular cross section. In this embodiment, the upper section of the mold may be identical to that of Figures 3, 4 and 5, but the tabs are arranged differently. Thus, two pairs of tabs 35 are provided which extend downward from the top section.
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higher, one pair being disposed along one of the wide faces and the other pair along the opposite wide face. The tabs are tapered downwards so as to expose areas 36, the width of which is increasing, to the direct action of the cooling jets.
In this modification, the taper is preferably achieved by inclining only one edge of each tabs, such as for example edges 37. If desired, the tabs can extend around the corners of the casting. in forming flanges 38 which extend along the narrow faces of this part.
The tabs are surrounded by a series of sprinkler rings 39 which are arranged at an approximate distance from each other as before.
It is understood that the embodiment of the present invention described above and shown in the appended drawing is only given as an indication and not limiting and that various modifications can be made to it without any modification. to do so outside the spirit and scope of the invention.
CLAIMS.
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1. Process for the continuous casting of metal, characterized in that the metal is passed through a passage made in a mold, at a speed such that the metal only leaves this passage when sufficient heat has been given to it. removed to form a thin shell thereon, and then the resulting partially molded product is passed directly through a passage formed by a quantity of tabs which taper in the direction of movement of the metal so that surfaces gradually cross - metal health is exposed to cooling.