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PROCEDE PERFECTIONNE POUR LA PRODUCTION DE METAUX.
Cette invention concerne la production de métaux sous forme allon- gée, par exemple sous la forme de bandes, de fils ou de tubes.
L'invention a pour objet, en fait, un procédé nouveau de coulée con- tinue des métaux. Beaucoup de procédés de coulée continue de métaux ont été proposés précédemment. A la connaissance de la Demanderesse, tous ces procé- dés antérieurs sont caractérisés par le fait que le moule où se fait la so- lidification du métal en fusion est extérieur à celui-ci. Or, suivant la pré- sente invention, le moule est interne et fait ensuite partie du produit fi- ni, c'est-à-dire que le moule constitue un noyau autour duquel le métal en fusion est coulé.
Dans le procédé de production de métal sous forme allongée, sui- vant 1-invention, on fait passer un noyau de métal de forme allongée dans un bain contenant du métal en fusion ayant la même composition que ce noyau, la température du bain et la vitesse du passage du noyau dans celui-ci étant telles que le noyau quitte le bain entouré d'un notable dépôt de métal qui s'est solidifié sur le noyau, et on réduit ensuite l'épaisseur du noyau re- couvert du dépôt.
Suivant l'invention, pour produire un métal sous une forme allon- gée en utilisant un noyau de forme allongée, on nettoie la surface du noyau, on fait passer celui-ci pendant qu'il se trouve à une température relative- ment basse, dans un bain de métal en fusion de la même composition que le noy- au, la vitesse à laquelle ce dernier passe dans le bain étant telle.qu'il se forme un dépôt notable de-métal fondu sur le noyau par suite de la solidifi- cation du métal du bain adjacent au noyau, et après avoir retiré du bain le noyau garni de son revêtement on le fait passer dans un dispositif propre à en réduire l'épaisseur.
Le principe sur lequel l'invention est basée peut être illustré par l'exemple suivant. Si un morceau de métal relativement froid est immer-
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gé dans un bain du même métal en fusion, de la chaleur s'écoule immédiate- ment de la partie adjacente du métal fondu dans le métal froid et une par- tie du métal liquide se solidifie et forme une croûte entourant le morceau de métal.
A ce moment, celui-ci doit être retiré sans quoi, une plus grande quantité de chaleur provenant du métal liquide pouvant pénétrer dans la pièce, la croûte pourrait fondre de nouveau et la pièce pourrait éventuellement fon- dre elle-mêmeo Cette manière de procéder qui est uniquement décrite pour il- lustrer le principe de l'invention, n'est pas une opération continue, mais elle peut être réalisée de façon qu'elle le soit, comme on le constatera par la description ci-après d'un mode d'exécution de l'invention donné à titre d'exemple seulement, avec référence au dessin schématique annexé, qui montre, en élévation de côté, partiellement en coupe, l'appareil fondamental pour réa- liser ce procédé.
L'invention sera décrite dans son application à la production d'a- cier, mais elle est aussi applicable à celle d'autres métaux. Le noyau peut être constitué par une bande d'acier 10 qui a été fraîchement décapée et net- toyée au moyen d'un acide, tel que l'acide sulfurique. La matière du noyau 10 est déroulée de la bobine 11, qui est actionnée positivement, et passe en- tre les rouleaux entraîneurs 13 qui règlent la vitesse à laquelle la bande 10 passe dans un four ou bassin 17 contenant de l'acier en fusion. Une boucle de la bande de matière 10 est formée entre les rouleaux de guidage 12 pour ab- sorber le mou éventuel provenant de la différence entre la vitesse à laquelle la matière quitte la bobine 11 et celle à laquelle elle passe entre les rou- leaux entraîneurs 13.
La matière 10 qui quitte les rouleaux entraîneurs 13 est tirée dans le four 17 par les rouleaux entraîneurs 14. Les rouleaux entraîneurs 13 et 14 sont reliés (comme c'est indiqué symboliquement par la liaison 15), par exemple mécaniquement ou électriquement, de manière à régler la longueur de la boucle de matière qui est immergée dans l'acier en fusion dans le four 17.
Le four 17 contient un barrage 17a qui empêche l'accès de la sco- rie à la chambre de coulée 17b. Celle-ci estpourvue d'une chapelle à gaz 17c parc ou la matière 10 pénètre dans le four, un dispositif approprié d'é- tanchéité aux gaz 17d étant prévu entre la matière 10 et les ouvertures par lesquelles elle pénètre dans le four 17 et quitte celui-ci.
Pendant son passage dans le métal en fusion du bain, une croûte se forme sur la matière 10, comme expliqué plus haut. La température de la matière 10 et du bain 17, ainsi que la vitesse de la matière au travers du bain de fusion sont réglées de manière que la matière quitte le four entou- rée d'un dépôt notable de métal fondu solidifié. La température du bain doit évidemment être maintenue suffisamment au-dessus de la température de fusion de ses constituants, afin d'empêcher tout danger de formation d'une croûte ou l'équivalent, mais il n'y a pas avantage à le maintenir à une température plus élevée. La durée maximum de l'immersion de la matière dans le bain de fusion est celle qui correspond à la formation d'un dépôt maximum, sans qu'il y ait danger que la croûte déposée entre de nouveau en fusion.
Cette durée dépend évidemment de la nature du métal considéré, des dimensions minima de la sec- tion transversale du noyau et de la différence de températures entre le bain de fusion et le noyauo A titre d'exemple, pour une bande d'acier d'un hui- tième de pouce (environ 3 mm) d'épaisseur et de n'importe quelle largeur per- mettant sa manipulation dans les laminoirs de réduction, et que l'on fait pas- ser dans un bain d'acier fondu à 1600 C, une durée d'immersion de 0,5 seconde approximativement donne lieu à une bande résultante d'un quart de pouce (en- viron 6 mm) d'épaisseur. Dans ce cas particulier, la bande était déplacée dans le four à la vitesse de 600 pieds (environ 180m) par minute, de telle sorte qu'elle parcourait approximativement une longueur de 5 pieds dans le bain.
Dans ces conditions, l'intérieur de la bande atteignait une température de 1100 C environ.
On a constaté que la durée de l'immersion correspond approximative- ment au carré de la dimension minimum de la section transversale de la bande
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de matière formant noyau. Ainsi, pour une bande de trois seizième de pouce d' épaisseur, la durée de l'immersion dépasserait une seconde.
Après avoir quitté les rouleaux entraîneurs 14 au moyen desquels la bande 10 est tirée du four 17, la bande forme une nouvelle boucle entre des rouleaux de guidage 16. Lorsque la bande passe entre les rouleaux 16, elle peut être refroidie si la matière est destinée à être entreposée temporaire- ment ou bien elle peut être réchauffée si son épaisseur doit être réduite par une opération à chaud. Dans l'exemple considéré, la bande est représentée com- me étant amenée par des rouleaux entraîneurs 22 dans un laminoir 23, où son épaisseur est réduite, pour être ensuite enroulée en une bobine 24. Bien qu' un seul laminoir 23 soit représenté, la bande passera plus probablement, en fait, dans une série de laminoirs. Evidemment on peut employer d'autres pro- cédés connus de réduction de l'épaisseur.
Pendant la coulée, le laminage et le refroidissement à la tempéra- ture ambiante, la structure cristalline du métal se modifie. De nouveaux grains cristallins croissent à l'intérieur du métal et se disposent librement à l'en- droit de la jonction initiale du noyau et du métal nouvellement déposé. Ceci donne lieu à une liaison homogène et évite que la jonction ne soit une source de faiblesse.
Si la bande pourvue de son revêtement est réduite à l'épaisseur ini- tiale du noyau, on peut en faire repasser une partie dans le bain, le restant étant équivalent à une nouvelle quantité de bande produite directement à par- tir du bain de fusion.
Une caractéristique particulièrement avantageuse de cette invention est que la vitesse à laquelle du métal solide est produit à partir du bain de fusion peut être très élevée. Les procédés existants de coulée continue, à 1' aide de moules extérieurs, sont limités, au point de vue de la vitesse de pro- duction, par la durée nécessaire pour extraire une quantité de chaleur suffi- sante du relativement grand volume de métal fondu contenu dans le moule. Jus- qu'ici, ceci a restreint leur application à l'industrie des métaux non fer- reux où les allures de production sont beaucoup plus faibles qu'en sidérurgie.
L'invention n'est pas limitée à la production de métal sous forme de bandes. Toutes formes de métal traité d'une manière continue, par exemple les fils ou les tubes, peuvent être exécutées par la même technique de coulée utilisée conjointement avec des procédés appropriés pour la réduction conti- nue de l'épaisseur.
Ainsi qu'il a déjà été dit, la quantité de métal déposé dépend de la différence de températures entre le métal fondu et le noyau, de telle sorte qu'on peut augmenter la quantité maximum du dépôt par un refroidisse- ment préalable du noyau,, Toutefois, ceci n'est pas économique en général.
REVENDICATIONS
1. Procédé de production de métal sous forme allongée, caracté- risé en ce qu'on fait passer un noyau de métal de forme allongée dans un bain contenant du métal en fusion de même composition que le noyau, la tempéra- ture du bain et la vitesse du passage du noyau dans celui-ci étant telles que le noyau quitte le bain entouré d'un dépôt notable de métal du bain solidifié sur le noyau, et on réduit ensuite l'épaisseur du noyau recouvert du dépôt.
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PERFECTED PROCESS FOR THE PRODUCTION OF METALS.
This invention relates to the production of metals in elongated form, for example in the form of strips, wires or tubes.
The object of the invention is, in fact, a novel process for the continuous casting of metals. Many continuous metal casting processes have been proposed previously. To the knowledge of the Applicant, all of these prior processes are characterized by the fact that the mold where the molten metal is solidified is external to the latter. However, according to the present invention, the mold is internal and then forms part of the finished product, that is to say that the mold constitutes a core around which the molten metal is poured.
In the process for producing metal in elongated form according to the invention, an elongated metal core is passed through a bath containing molten metal having the same composition as this core, the bath temperature and the temperature. The rate of passage of the core therein being such that the core leaves the bath surrounded by a substantial deposit of metal which has solidified on the core, and the thickness of the core covered with the deposit is then reduced.
According to the invention, to produce a metal in an elongated form using an elongated core, the surface of the core is cleaned, the core is passed while it is at a relatively low temperature, in a bath of molten metal of the same composition as the core, the rate at which the latter passes through the bath being such that a significant deposit of molten metal forms on the core as a result of solidification cation of the metal of the bath adjacent to the core, and after removing the core with its coating from the bath, it is passed through a device suitable for reducing its thickness.
The principle on which the invention is based can be illustrated by the following example. If a relatively cold piece of metal is immersed
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When formed in a bath of the same molten metal, heat immediately flows from the adjacent portion of the molten metal into the cold metal and some of the molten metal solidifies and forms a crust surrounding the piece of metal.
At this time, this must be removed otherwise, as a greater quantity of heat from the liquid metal can enter the part, the crust could melt again and the part could possibly melt itself. which is only described to illustrate the principle of the invention, is not a continuous operation, but it can be carried out so that it is, as will be seen from the following description of a mode This embodiment of the invention given by way of example only, with reference to the accompanying schematic drawing, which shows, in side elevation, partially in section, the basic apparatus for carrying out this process.
The invention will be described in its application to the production of steel, but it is also applicable to that of other metals. The core may be a strip of steel 10 which has been freshly pickled and cleaned with an acid, such as sulfuric acid. The material of the core 10 is unwound from the spool 11, which is positively actuated, and passes between the drive rollers 13 which regulate the speed at which the strip 10 passes through a furnace or basin 17 containing molten steel. A loop of the web of material 10 is formed between the guide rollers 12 to absorb any slack arising from the difference between the speed at which the material leaves the spool 11 and that at which it passes between the drive rollers. 13.
The material 10 which leaves the drive rollers 13 is drawn into the oven 17 by the drive rollers 14. The drive rollers 13 and 14 are connected (as is symbolically indicated by the link 15), for example mechanically or electrically, in a manner adjusting the length of the loop of material which is immersed in the molten steel in the furnace 17.
The furnace 17 contains a barrier 17a which prevents access of the sawmill to the casting chamber 17b. This is provided with a gas chapel 17c where the material 10 enters the furnace, an appropriate gas-tight device 17d being provided between the material 10 and the openings through which it enters the furnace 17 and leave this one.
During its passage through the molten metal of the bath, a crust forms on the material 10, as explained above. The temperature of material 10 and bath 17, as well as the speed of the material through the molten bath, are controlled so that the material leaves the furnace surrounded by a substantial deposit of solidified molten metal. The temperature of the bath must obviously be kept sufficiently above the melting temperature of its constituents, in order to prevent any danger of crusting or the like, but there is no advantage in keeping it at higher temperature. The maximum duration of the immersion of the material in the molten bath is that which corresponds to the formation of a maximum deposit, without there being any danger of the deposited crust melting again.
This duration obviously depends on the nature of the metal considered, on the minimum dimensions of the cross-section of the core and on the temperature difference between the molten bath and the core. By way of example, for a steel strip of one eighth of an inch (about 3 mm) thick and of any width permitting its handling in the reduction rolling mills, and which is passed through a bath of molten steel at 1600 C, an immersion time of approximately 0.5 seconds results in a resulting stripe of a quarter of an inch (about 6 mm) thick. In this particular case, the strip was moved through the furnace at the rate of 600 feet (about 180m) per minute, so that it ran approximately a length of 5 feet in the bath.
Under these conditions, the interior of the strip reached a temperature of approximately 1100 ° C.
It has been found that the duration of the immersion corresponds approximately to the square of the minimum dimension of the cross section of the strip.
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of core material. Thus, for a strip three-sixteenth of an inch thick, the immersion time would exceed one second.
After leaving the drive rollers 14 by means of which the strip 10 is drawn from the furnace 17, the strip forms a new loop between guide rollers 16. As the strip passes between the rollers 16, it can be cooled if the material is intended. to be stored temporarily or it can be reheated if its thickness is to be reduced by hot operation. In the example under consideration, the strip is shown as being fed by drive rollers 22 into a rolling mill 23, where its thickness is reduced, to then be wound up into a reel 24. Although only one rolling mill 23 is shown, the strip is more likely to pass, in fact, through a series of rolling mills. Of course, other known thickness reduction methods can be employed.
During casting, rolling and cooling to room temperature, the crystal structure of the metal changes. New crystal grains grow inside the metal and arrange themselves freely at the initial junction of the nucleus and the newly deposited metal. This gives rise to a homogeneous bond and prevents the junction from being a source of weakness.
If the coated strip is reduced to the original thickness of the core, part of it can be passed through the bath, the remainder being equivalent to a new amount of strip produced directly from the molten bath. .
A particularly advantageous feature of this invention is that the rate at which solid metal is produced from the molten bath can be very high. Existing continuous casting processes, using external molds, are limited in production speed by the time required to extract a sufficient quantity of heat from the relatively large volume of molten metal. contained in the mold. So far, this has restricted their application to the non-ferrous metal industry where production rates are much lower than in the steel industry.
The invention is not limited to the production of metal in the form of strips. Any form of continuously processed metal, for example wire or tubing, can be made by the same casting technique used in conjunction with suitable methods for continuous thickness reduction.
As has already been said, the quantity of metal deposited depends on the temperature difference between the molten metal and the core, so that the maximum quantity of the deposit can be increased by prior cooling of the core, However, this is not generally economical.
CLAIMS
1. A process for the production of metal in elongated form, characterized by passing a core of metal in elongated form through a bath containing molten metal of the same composition as the core, the temperature of the bath and the speed of passage of the core therein being such that the core leaves the bath surrounded by a significant deposit of metal from the bath solidified on the core, and the thickness of the core covered with the deposit is then reduced.
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