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MOULE POREUX POUR LE MOULAGE EN CONTINU DE METAUX.
La présente inventior. se rapporte en général à l'art de la fonderie et en particulier à un moule perfectionné pour le moulage en continu de métaux.
Jusqu'à ce jour, on a moulé des métaux en continu par divers procédés. Les techniciens ont recouru à divers artifices pour empêcher le métal de gripper ou adhérer sur les surfaces intérieures des moules, ce qui s'est souvent traduit par une fracture de la croûte ou peau de métal solidifié, suivie d'un épanchement du métal encore liquide à travers les fissures survenues dans la croûte.
Cette peau initiale est des plus tendres, et le frottement qui se produit entre elle et le moule qui la façonne doit être réduit pratiquement jusqu'au point où la barre moulée descend dans le moule par son propre poids. Autrement dit, les galets-pinces, qu'on considère généralement comme devant tirer la barre moulée à travers son moule, sont en réalité utilisés, dans le cas de la présente invention, bien plus comme devant régler le mouvement de la barre à travers le moule qu'à aider la barre à passer à travers.
A la connaissance de l'inventeur, les procédés et appareils antérieurs pour le moulage continu des métaux omettaient de constituer une pellicule de lubrifiant sensiblement continue entre le métal en voie de moulage et la paroi du moule, et cela, sans interruption.
La présente invention vise à réaliser un moule parfaitement convenable pour le moulage en continu de métaux tant ferreux que non-ferreux, notamment de 1'aluminium; elle y parvient par l'établissement d'un moulé susceptible d'être lubrifié de façon automatique et sensiblement uniforme dans
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toute l'étendue d'une fraction verticale prédéterminée de la surface intérieure du moule.
En quelques mots, on peut dire que l'invention consiste à prévoir une paroi ou chemise de moule destinée à entrer en contact avec le métal en voie de moulage et assez poreuse pour qu'un lubrifiant liquide puisse la traverser lentement et uniformément - d'ordinaire sous une légère "charge" ou pression statique - et couvrir à peu près toute la surface intérieure du moule dans les parties de ce dernier où, sans cela, le métal fondu risquerait d'y adhérer.
Les chemises à utiliser dans la mise en oeuvre de la présente invention peuvent être faites de divers matériaux, y compris le graphite perméable ou poreux, ainsi que diverses compositions comprenant des métaux et du graphite en poudre, avec ou sans adjonction initiale d'une ou plusieurs substances aptes à se volatiliser sous l'action de la chaleur et a créer ainsi dans le produit final la porosité ou la perméabilité nécessaire aux fins de la présente invention.
En conséquence, un premier objet de la présente invention est de réaliser, pour le moulage continu de métaux, un moule dans lequel une pellicule de lubrifiant soit automatiquement maintenue sur la totalité, ou à peu près, de la surface intérieure du moule en contact avec le métal fondu, pendant que la couche extérieure de celui-ci se transforme en une croûte solide.
La présente invention vise également à réaliser, dans un moule pour le moulage continu d'un métal, un revêtement poreux possédant des propriétés particulières en vue de maintenir une pellicule continue de lubrifiant ou de vapeur entre la "peau" nouvellement formée sur le métal et les parois de la chambre de moulage.
L'invention vise aussi à réaliser un moule dans lequel on retire de la chaleur de la surface du métal fondu tandis que, dans sa partie extérieure, celui-ci se transforme en une coquille en voie de solidification, la surface intérieure du moule et la surface extérieure de cette coquille étant lubrifiées par une pellicule de lubrifiant sensiblement continue qui se trouve automatiquement entretenue et renouvelée.
L'invention a également pour objet un moule du type sus-indiqué dans lequel des moyens sont prévus pour régler l'afflux du lubrifiant aux parois intérieures du moule.
L'invention a encore pour objet un moule du type considéré et fait de plusieurs tronçons, des moyens étant prévus pour maintenir ces trongons alignée,,, pour les empêcher de se séparer sous l'action de variations de température et pour répondre au mieux aux besoins.
D'autres objets et avantages de la présente invention seront plus clairement mis en évidence dans la description ci-après, à la lumière des dessins ci-annexés, où :
La figure 1 est une coupe axiale d'un moule utilisable aux fins de l'invention, la coupe étant faite suivant la ligne 1-1 de la figure 2.
La figure 2 est une coupe transversale faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1, et la figure 3 est une coupe longitudinale semblable à celle de la figure 1 et montrant une variante d'exécution.
Les figures 1 et 2 des dessins montrent un appareil posant servir à la mise en oeuvre de l'invention. Un manchon intérieur cylindrique 10, fait d'une matière poreuse, est entouré par un manchon extérieur 11 fait d'une matière conduisant bien la chaleur, telle que le cuivre ou l'aluminium et en contact d'échange thermique avec le manchon 10. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, l'emmanchage de ces deux pièces l'une dans l'autre est effectué soit à la presse soit à chaud. Il y a intérêt à prévoir des moyens pour refroidir le manchon 11 et, tels qu'on les a représentés ici, ils comprennent une chemise d'eau évidée dans le manchon 11, délimitée exté-
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rieurement par une plaque 13 rendue étanche à ses joints en 14.
Des dispo- sitifs (non représentés) sont prévus pour faire circuler un fluide réfrigé- rant convenable à travers les chambres 12. 11 est utile mais non nécessaire de prévoir de multiples tronçons de moule disposés bout à bout comme le mon- tre la figure 1. Les pièces qui, dans le tronçon inférieur, jouent le même rôle que dans le tronçon supérieur ont reçu les mêmes numéros de référence, à ceci près qu'ils sont affectés du signe prime.
Des moyens sont prévus pour maintenir en place chaque section ou tronçon du moule et pour que ceux du dessus demeurent dans l'alignement de ceux du dessous. Ces moyens comprennent une série de tirants 15 qui tra- versent une bride supérieure 16 appartenant au tronçon supérieur, une bride inférieure 17 appartenant à ce même tronçon et une bride supérieure 16' ap- partenant au tronçon inférieur. Chaque tirant présente à unbout une tête
18 et à son extrémité opposée un écrou 19,. qu'on serre plutôt fortement en direction l'un de l'autre de manière à comprimer des ressorts très "durs"
20 interposés entre chaque tête ou écrou et la bride 16 ou 16' voisine. Un autre jeu de tirants 21 traverse des trous forés en alignement dans les bri- des 17 et 16' ainsi que dans la bride inférieure 17' du tronçon inférieur du moule.
Ces tirants présentent des têtes 22 et des écrous 23 qu'on serre fortement contre des ressorts raides 24 de manière à maintenir les pièces plutôt fortement assemblées, bien que de façon légèrement élastique. Les brides 16 et 17 maintiennent assemblé le tronçon supérieur du moule. Les brides 16' et 17' maintiennent assemblé le tronçon inférieur du moule. En- fin, les tirants 15 et 21, qui traversent des trous forés en alignement dans les brides 17 et 16', maintiennent les tronçons supérieur et inférieur du moule dans l'alignement l'un de l'autre. Les ressorts 20 et 24 permet- tent aux tronçons de moule de se dilater sous l'action d'élévations de tem- pérature.
Bien qu'on puisse: à. volonté composer le moule d'un plus grand nombre de tronçons, il est préférable de limiter le trajet du métal dans l'en- semble du moule à ce qui est strictement nécessaire pour assurer la forma- tion d'une croûte solide sur le métal, après quoi on peut prévoir un refroi- dissement complémentaire au moyen d'une douille 25 faite d'un métal bon con- ducteur de la chaleur,tel que du cuivre, prolongeant vers le bas le tronçon inférieur du moule.
Cette douille est munie d'une bride 26 recouvrant l'extrémité inférieure du manchon 11' et servant à maintenir la douille 25 dans l'alignement du manchon 10'. Un certain nombre de vis à tète 27 s'engagent dans le manchon 11' et portent contre des talons 28 qui, à leur tour, agrafent par dessous l'épaulement annulaire 26 de manière à maintenir en place la douille 25. De préférence, des ressorts 29 sont interposés entre les tétes des vis 27 et les talons 28 de manière à maintenir les pièces très solidement mais un peu élastiquement en place.
Des pulvérisateurs 30-sont prévus, en combinaison avec une source convenable d'eau ou d'un autre agent réfrigérant, pour agir sur la face extérieure de la douille 25 afin de la maintenir relativement froide et par conséquent d'abaisser encore la température du métal qui traverse cette douille.
Les manchons 10 et 10' peuvent être faits de divers matériaux.
L'un d'eux,particulièrement convenable, est un graphite de caractère connu qui présente une porosité de 5 à 25%, qu'on détermine en remplissant les pores du graphite d'un lubrifiant liquide qu'on mesure ensuite. Une forme de choix, qui a donné toute satisfaction, est celle où la porosité est approximativement de 17 à 20%.
On prépare un tel produit, de manière connue, en mélangeant du graphite finement divisé avec une petite quantité d'une substance goudronneuse, en moulant sous pression le mélange obtenu et en le soumettant à la chaleur'de manière à brûler la substance goudronneuse. Il est probable que ce procédé de fabrication a pour effet de créer de très fines ouvertures dans le graphite, ces ouvertures étant si fines qu'on peut les considérer comme des canaux capillaires qui s'entrecroisent en'un labyrinthe de passages. On présume que la section de ces ouvertures ne dépasse pas 0,025 mm.
II importe, pour le fonctionnement de l'invention, qu'il n'existe pas de passages de trop forte section et que le lubrifiant, dont il sera question
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plus loin, ne puisse pas s'écouler trop librement à travers les manchons 10 et 10'. Dans une forme préférée de l'invention, l'épaisseur des manchons 10 et 10' est d'environ 6 mm, et leur porosité ou perméabilité est telle qu'une huile raisonnablement fluide mette environ dix minutes à s'infiltrer à travers cete épaisseur de 6 mm sous une pression de 70 grammes par millimètre @ carre,
Sous le nom de "métaux agglutinés", on connaît d'autres matériaux poreux utilisables dans les manchons 10 et 10' et qui sont constitués par des métaux finement divisés, que, par l'action d'une très forte pression,
on convertit en un corps solide très finement poreux. Une autre matière convenable est décrite dans le brevet délivré aux Etats-Unis sous le n 1.642.347, à Harry M. WILLIAMS et autres, pour un produit composé de cuivre, d'étain, de plomb et de graphite en diverses proportions, additionné d'une petite quantité d'acide salicylique, comprimé en une masse et ensuite traité par la chaleur suffisamment pour amener les constituants métalliques à s'allier entre eux et la substance organique volatile à se dégager de manière à créer la porosité escomptée.
D'autres compositions convenables sont révélées dans le brevet américain n 1.656.508, délivré le 17 janvier 1928, à Carl CLAUS, dans le brevet américain n 1.768.528, délivré le 24 juin 1930, à Charles R. SHORT, et dans le brevet américain n 1.839.094, délivré le 29 décembre 1931, à Harvey D. GEYER
D'autres matériaux convenablement poreux pour la confection du manchon 10 ou 10' sont le carbure de bore, le corindon et l'oxyde de glu- cinium.
En vue d'alimenter en lubrifiant le tronçon supérieur du moule représenté à la figure 1, on emmagasine du lubrifiant dans un réservoir 31, soit sous la pression atmosphérique, soit sous celle d'un gaz inerte de quelques grammes par millimètre carré. Le lubrifiant est amené par la conduite d'alimentation principale 32 à une tuyauterie d'alimentation 33. Des conduites de dérivation 34 l'amènent ensuite de la tuyauterie, à travers un bossage du manchon 11, dans l'interstice compris entre les manchons 10 et 11. On a obtenu des résultats satisfaisants sans autre complication car on a constaté que l'huile se répartissait dans tout l'interstice entre les manchons 10 et 11 et se frayait ensuite un passage à travers le manchon 10 jusqu'à la surface de ce dernier en contact avec le métal en voie de moulage.
Cependant, afin d'assurer une bonne répartition de l'huile, on a prévu, sur tout le pourtour du manchon 10, une rainure indiquée en 35 et dont la profondeur est de l'ordre de 75/100 de millimètre. On peut alors prévoir des rainures verticales 36 ayant sensiblement la même profondeur, communiquant avec la rainure 35 et s'étendant vers le haut et vers le bas suivant des génératrices de la face extérieure du manchon 10. Si le niveau normal du métal fondu dans la chambre de moulage est celui qu'indique le trait mixte A à la figure 1, il est préférable que ces rainures verticales 36 se terminent un peu au-dessous de ce niveau. On a constaté qu'il valait mieux ne fournir que de très faibles quantités d'huile à la face intérieure du manchon 10 dans la région où le métal fondu commençait à entrer en contact avec elle.
Un afflux surabondant d'huile en ce point fait mousser le métal fondu lorsqu'il s'agit d'aluminium. Cependant, les rainures 36 sé terminant un peu audessous de la ligne A indiquée à la figure 1, l'huile n'en cheminera pas moins à travers les capillaires du manchon, jusqu'à la face intérieure de celui-ci, jusqu'à 3 ou 4 centimètres au-dessus des sommets des rainures 36.
Il vaut mieux, lorsqu'on coule de l'aluminium, que la pellicule d'huile soit microscopique au voisinage du niveau du métal, ce qui n'empêche pas d'em- ployer davantage de lubrifiant à un niveau inférieur.
Des huiles convenables comme lubrifiants pour être amenées du réservoir 31 par les conduits 32,33 et 34 sont : une huile à machine ayant une viscosité SAE d'environ 20; l'huile de paraffine; l'huile de palme. C'est celle-ci qui semble préférable. A chacune d'elles, on peut incorporer 5 à 10% en volume de graphite colloïdal sans qu'elles cessent de traverser le
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manchon poreux 10. En tout casil faut que, dans les conditions de tempéra- ture régnant dans le manchon 10, l'huile s'écoule lentement à travers celui- ci, afin que seule une mince pellicule d'huile se forme sur sa surface inté- rieure.
On a constaté que lorsque le manchon 10 était fait d'un graphi- te ayant une porosité de 17 à 20% et que le moule était vide de métal, l'hui- le de palme, sous une pression de 70 g/mm2, exsudait du manchon 10, épais de
6 mm,sous forme d'une buée fine, presque microscopique, formant des ramifi- cations espacées d'à peine 75/100 de millimètre et presque invisibles à l'oeil nu. Lorsque le moule est en service,ces ramifications se fondent ou se dif- fusent les unes dans les autres pour constituer une mince pellicule d'épais- seur sensiblement uniforme couvrant sensiblement la totalité de la surface intérieure du manchon dans l'étendue de laquelle on désire obtenir un effet lubrifiant.
Cette pellicule est entretenue par un apport ininterrompu d'hui- le provenant du réservoir et destinée à remplacer celle qui est volatilisée ou entrainée par le métal en voie de moulage.
Pour l'utilisation du moule représenté aux figures 1 et 2, on commence par charger d'huile lubrifiante sous pression, jusqu'à complet rem- plissage, le manchon poreux 10 et aussi, de préférence, le manchon 10'. On assemble ensuite l'appareil comme le montre la figure 1 et l'on fait arriver de l'huile lubrifiante du réservoir 31 dans les conduits qui s'y raccordent.
On coule le métal en fusion par le passage central 37 du moule, en se servant au début de l'opération d'une barre d'amorçage comme c'est l'usage dans les opérations de moulage en continu. Le lubrifiant passe ensuite sans interrup- tion de la face extérieure du manchon 10 à sa face intérieure. A mesure que le métal descend dans le passage 37, il forme d'abord une mince croûte dans sa région périphérique en contact avec le manchon 10.
Cette croûte est très fragile mais la présence de la pellicule d'huile prévue suivant l'invention assure exactement le degré de lubrification nécessaire pour que le métal traverse le moule à peu près sans frottement. 11 existe un parcours d'huile sensiblement continu partant du réservoir et passant par les conduits 32, 33, 34, 35 et 36 et à travers le manchon 10, la pellicule d'huile présente sur la face intérieure du manchon 10 étant ainsi renouvelée aussi vite qu'elle est consommée au cours de l'opération de moulage. Une certaine partie de l'huile présente sur la face intérieure du manchon 10 se trouve immédiatement volatilisée par la chaleur du métal et remonte entre le métal et la face intérieure du manchon 10 pour brûler en haut.
Cette présence de vapeur d'huile dans l'interstice entre le métal et la paroi du moule empêche l'air d'accéder à la surface du métal lorsque ce dernier descend dans le moule, de sorte qu'on obtient une surface brillante et non oxydée.
On a constaté qu'aussi soigneusement que les pièces aient pu étre ajustées, une certaine quantité d'huile descendait quand même le long des faces 38 et 39 pour réapparaître sur la face intérieure du moule au joint entre les manchons 10 et 10'. Ce surplus d'huile se produit suffisamment audessous du niveau normal du métal, indiqué en A, pour qu'il ne soit pas nuisible et qu'il facilite la progression du métal en voie de solidification à travers le manchon 10'.
On remarquera que le manchon poreux 10 situé dans le manchon extérieur 11 dépasse l'extrémité inférieure de ce dernier et s'emboîte dans le manchon métallique 11'. Cela contribue à maintenir les tronçons supérieur et inférieur du moule dans l'alignement l'un de l'autre.
On remarquera aussi qu'un léger épaulement a été indiqué en 40 là où s'aboutent les manchons 10 et 10', ainsi qu'un autre léger épaulement en 41 là où le manchon 10' s'aboute avec le fourreau 25. Ce détail est une application du brevet américain n 2.527.545, délivré au demandeur, le 31 octobre 1950, et qui est fort utile dans ses rapports avec la présente invention. Cependant, celle-ci est applicable aussi bien en présence ou en l'absence des épaulements 40 et 41.
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Pour éviter qu'une pression excessive s'établisse entre les manchons 10 et 11, on a prévu de multiples évents 42' représentés à la figure 2, qui partent de la rainure 35 vers l'extérieur à travers le manchon 11 pour s'ouvrir dans l'atmosphère. On donne ainsi aux excès d'huile et de vapeur d'huile la possibilité de s'échapper afin que la pression ne s'élève pas exagérément dans l'interstice compris entre les manchons 10 et 11.
Dans le cas de la variante représentée à la figure 3, la construction est en grande partie semblable à celle qui vient d'être décrite.
Dans le tronçon supérieur du moule, le manchon poreux 42 entouré par le manchon métallique 43 est semblable au manchon 10 qu'entoure le manchon 11 suivant la figure 1. Lorsqu'il est nécessaire ou utile d'établir une pression plus forte pour refouler l'huile à travers le manchon 10, on prévoit des organes pour fermer les évents 42' après que l'excès d'air a été expulsé du réseau d'huile, des chemises d'eau 44 sont prévues pour refroidir le manchon extérieur 43. Dans le tronçon inférieur du moule, le manchon intérieur 45 et le manchon extérieur 46 sont semblables aux manchons 10' et 11' de la figure 1 sauf que le manchon 45 est agencé en vue de sa lubrification tout comme le sont les manchons 10 et 42.
D'autres chemises de refroidissement 47 sont prévues pour le tronçon inférieur du moule. Des brides annulaires 48, 49, 50 et 51 sont maintenues ensemble par des jeux de tirants 52 et 53,exactement comme dans le cas de la figure 1. Le fourreau 25' est en tous points semblable au manchon 25 de la figure 1 et il est assemblé de même par des tirants 54 et refroidi par des jets refroidisseurs (non figurés).
Il existe deux différences fondamentales entre les figures 3 et 1. La première est que, du réservoir 31a, le lubrifiant est amené par les conduites 32a et 55 au tronçon supérieur du moule tandis qu'à partir du réservoir 31b (situé plus haut que 31a), le lubrifiant est amené par les conduites 32b et 56 au tronçon inférieur du moule. Chacune de ces conduites 55 et 56 se raccorde à une tuyauterie telle que 33 à la figure 2 et débite du lubrifiant en des points espacés autour des manchons généralement cylindriques 42 et 43. D'autres canaux de dégagement, semblables aux canaux 42' de la figure 2, sont prévus en 57.
Des robinets 55a et 56a sont prévus dans les conduites 55 et 56 respectivement pour régler l'afflux de lubrifiant aux tronçons supérieur et inférieur du moule. Dans une première forme de l'invention, on ferme le robinet 55a de manière que très peu d'huile sinon aucune parvienne au tronçon supérieur du moule, alors que l'huile qu'on amène par la conduite 56 au manchon inférieur 45 ainsi que sa vapeur passent en remontant entre le métal en voie de roulage et le manchon 42 de manière à assurer dans la mesure désirée la lubrification dans le tronçon supérieur du moule.
De plus, si on le désire, on peut ouvrir de temps en temps le robinet 55a pour permettre à un supplément de lubrifiant de remplir la rainure annulaire 35' et ses prolongements verticaux 36' de la faible quantité d'huile nécessaire. D'autre manière, on peut ouvrir le robinet 55a et fermer le robinet 56a pour fournir le lubrifiant comme dans le cas de la figure 1. Lorsque les deux robinets 55a et 56a sont ouverts, le lubrifiant afflue au tronçon inférieur sous une plus forte charge qu'au tronçon supérieur. Si les manchons 42 et 45 ont la même porosité, il afflue donc davantage d'huile au tronçon inférieur, où la croûte de métal est relativement épaisse.
De cette façon, suivant la figure 3, on a la possibilité de pourvoir de lubrifiant les manchons poreux 42 et 45 à la fois dans les tronçons supérieur et inférieur du moule ou exclusivement l'un quelconque d'entre eux. Ce même mode d'alimentation 'en lubrifiant pourrait aussi bien s'appliquer au cas du manchon 10' suivant la figure 1.
Une autre différence entre les figures 3 et 1 réside en ce qu'on empêche les manchons 42 et 45 de se séparer à leur joint 58 dans certaines conditions de température. Afin d'éviter cela, la face de contact entre le manchon 42 et le manchon 43 est légèrement tronconique, son grand diamètre se trouvant dans la zone 59 et son petit diamètre dans la zone 60.
De même, le manchon 45 est tronconique, son grand diamètre étant situé en 61 et son petit diamètre en 62. Lorsque le moule est assemblé, comme le montre la figure 3, il existe en 63 un minime interstice entre les brides 49
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et 50, de 1'''ordre de 50 à 75 centièmes de millimètre. Il s'ensuit que les manchons 43 et 46 sont tirés l'un vers l'autre et exercent une traction sur les manchons poreux 45 et 42 en direction de la zone 58. A mesure que s'élève la température des manchons 42 et 43, ceux-ci sont maintenus en contact intime dans la région 58 et aucun interstice nuisible ne s'y pro- duit. La conicité des parois extérieures des manchons 42 et 45 sera, de préférence, de l'ordre de 75 à 100 centièmes de millimètre par décimètre de longueur.
Il est sous-entendu que les faces de contact entre les man- chons 42 et 45 sont sensiblement cylindriques. Ces manchons 42 et 45 sont faits des matériaux jugés convenables pour le manchon 10 et déjà décrits.
On peut également prévoir, dans le manchon 45, une légère rainure 64 s'étendant vers le bas à partir de la rainure 36' jusqu'au voisinage de la zone où se raccordent les manchons 45 et 25'. On peut trouver cela utile si l'on tient à assurer un écoulement de lubrifiant vers le bas à l'intérieur du manchon 25'.
Dans l'une et l'autre des formes représentées aux figures 1 et 3, les tronçons de moule ont de préférence une longueur verticale de 25 à 38 cm lorsqu il s'agit de mouler des barres d'aluminium de 25 à 50 mm de diamètre, et le fourreau 25 ou 25' aura une longueur de 60 à 90 cm.
On remarquera que dans les deux formes d'exécution de l'in- vention, il existe un trajet d'huile continu depuis le conduit d'alimenta- tion extérieur jusqu'à la face intérieure du manchon poreux. Tous les in- terstices sont maintenus pleins d'huile comme si l'huile était sucée, à la face intérieure du manchon poreux, par l'action de la chaleur ou si elle était balayée par le métal. Le manchon saturé d'huile et la pellicule d'hui- le située entre les manchons 10 et 11 de la figure 1, ou entre les manchons 42 et 45 et ceux qui les entourent suivant la figure 3, procurent à la chaleur un passage facile depuis le métal brûlant .situera l'intérieur jus- qu'à la chemise d'eau située à l'extérieur.
Le graphite poreux préféré pour le manchon 10 conserve bien ses dimensions, tandis qu'un graphite dense, dont la porosité est inférieu- re à 5%, se déforme sous l'action de la chaleur.
Telle qu'elle est décrite dans ce qui précède, l'invention en- visage l'huile comme lubrifiant. Cela n'exclut pas l'emploi de lubrifiants de nature huileuse mais tellement épais qu'on peut'les dénommer "graisses".
N'importe quelle graisse conviendrait aux fins de la présente invention pour- vu que, soumise à la chaleur qui accompagne l'opération de moulage, elle de- vienne suffisamment fluide pour traverser les manchons 10, 10', 42 ou 45.
Lorsqu'on emploie une graisse de ce genre, on la chauffe jusqu'à liquéfac- tion et on la refoule à travers l'un des manchons précédemment décrits (dé- taché de l'ensemble du moule), jusqu'à ce qu'il soit complètement chargé de lubrifiant. De cette façon, après refroidissement, le manchon se trouve com- plètement chargé de lubrifiant. En service et en position dans le moule, un tel manchon cèdera lentement son lubrifiant pendant l'opération de moulage et pourra servir longtemps, après quoi on pourra soit le mettre au rebut, soit le recharger et le réutiliser.
Lorsqu.l'on coule par le procédé suivant la présente invention des métaux à point de fusion relativement élevé, par exemple de l'acier, il n'est pas possible de recourir à certains lubrifiants huileux, parce qu'ils brûlent ou se vaporisent trop rapidement. On peut alors se servir d'un hy- drocarbure gazeux qui se décompose et abandonne, sous l'action de la chaleur, du carbone finement divisé. Dans cette forme de la présente invention, le réservoir 31 de la figure 1 est un récipient clos plein de gaz acétylène sous pression. Ce gaz parvient du réservoir 31, par les conduites 32, 33 et 34, à la face comprise entre le manchon 10 et le manchon 11. Le gaz, par exemple l'acétylène traverse alors le manchon 10 jusqu'à la face intérieu- re de celui-ci.
Après qu'il est sorti des pores microscopiques de la face intérieure du manchon 10, le gaz acétylène se décompose par suite de son contact avec le métal chaud en voie de moulage. L'acétylene dépose alors
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du carbone finement divisé sur toute la surface intérieure du manchon 10, en lubrifiant ainsi le passage du métal à travers le moule. Il doit être bien entendu que, dans l'esprit de la présente invention, de tels hydrocarbures gazeux doivent être considérés comme des lubrifiants dans la mesure où, comme l'acétylène, ils sont susceptibles d'être décomposés par la chaleur et d'abandonner du carbone finement divisé, qui lubrifiera le passage du métal à travers le moule.
On conviendra que la présente invention procure un moyen de lubrifier un moule dans lequel on coule un métal en continu, grâce auquel ce métal n'a pratiquement aucune possibilité d'entrer en contact avec un point non lubrifié de la surface du moule. Il en est ainsi parce que les passages offerts au lubrifiant sur la surface de la paroi du moule sont si près les uns des autres que c'est à peine si le lubrifiant qui en sort doit s'éta- ler pour constituer une pellicule de lubrifiant continue sur toute la surface du moule dans la zone où se forme la croûte du métal, et c'est ce qu'on obtient grâce à la présente invention, qui assure l'entretien d'une pellicu- le de lubrifiant sensiblement continue dans cette région de la paroi intérieure de la pièce poreuse du moule.
Certains dispositifs connus et présentement employés pour le moulage de métaux en continu sont limités quant à la vitesse de passage du métal à travers l'appareil, parce qu'aucun d'eux ne réduit le frottement entre le moule et le métal en voie de moulage autant que la présente invention permet de le faire. Du fait que, dans ces moules connus, le frottement est considérable, il est nécessaire que la vitesse de déplacement du métal à travers le moule demeure faible. Telle qu'elle est décrite ici, la présente invention diminue le frottement à tel point qu'on peut donner au moule une longueur bien supérieure à celle des moules courants, qui est d'environ 23 cm.
L'emploi d'un moule ainsi prolongé permet un plus rapide déplacement du métal à travers le moule, tout en lui permettant d'y séjourner assez longtemps pour qu'une croûte résistante se soit formée lorsque le métal sort du moule. Suivant la présente invention, le frottement entre le métal et le moule est réduit à tel point que, dans la pratique, une barre d'aluminium de 35 mm de diamètre moulée dans un manchon poreux du type décrit ci-dessus et d'une longueur de 20 cm chemine dans le moule par son propre poids, tant est faible le frottement qui pourrait retenir la barre dans le moule.
L'une des difficultés qu'on rencontre dans le moulage en continu des métaux a sa source dans les eutectiques à bas point de fusion qui sont les dernières fractions du métal qui se solidifient et qui ont tendance à adhérer aux parois du moule, ce qu'on évite par l'emploi du moule suivant la présente invention. L'un des métaux qui sont le plus difficiles à mouler en continu est 1,'aluminium. Il contient des eutectiques qui demeu- rent liquides jusqu'au voisinage de 482 C. La présente invention permet de mouler de façon satisfaisante l'aluminium et ses alliages. On a souligné précédemment l'effet déplorable de la présence d'une trop grande quantité d'huile au niveau du métal fondu dans le moule qui le contient.
A moins que l'huile ne soit qu'à l'état de pellicule microscopique sur la paroi du moule, elle fait mousser l'aluminium dans cette région. Comme les eutectiques à bas point de fusion de l'aluminium demeurent liquides sur une courte distance le long de la paroi du moule pendant la descente du métal, le moule suivant l'invention peut en ce cas être d'une grande utilité car le manchon 10 (figure 1) peut être assez long pour assurer la présence d'un minimum de lubrifiant sur la paroi interne du manchon 10 jusqu'à ce que ces eutectiques à bas point de fusion se soient suffisamment solidifiés pour ne pas réagir avec le lubrifiant.
L'aluminium, lorsqu'on le moule en plein air, forme une crasse qui flotte et se fraye un chemin dans l'interstice compris entre le métal et la paroi du moule. Grâce au présent procédé, cette crasse adhère non plus à la paroi du moule mais à la surface de la barre qui traverse ce dernier sans cependant rayer en aucune façon l'une ou l'autre.
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L'expression "labyrinthe de pores fins", partout.ou elle est employée, est censée inclure le graphite poreux, le métal poreux, le métal agglutiné, etc., qu'on suppose contenir des vaisseaux extrêmement étroits et presque infiniment entrelacés à travers lesquels le fluide passe de la paroi extérieure à la paroi intérieure du manchon décrit dans ce qui précè- de.
Comme il n'est pas possible de préciser les dimensions des po- res minuscules qui existent dans le manchon 10 ou tous autres décrits ci- dessus, on se bornera à ajouter que, dans le graphite poreux sus-indiqué, les pores sont invisibles à l'oeil nu. De plus, d'après la façon dont agit ce manchon poreux, on a des raisons de penser qu'il se comporte comme une mèche, ce qui veut dire que, si le manchon est en contact où que ce soit avec de l'huile liquide, celle-ci se rend par capillarité dans toutes les parties du manchon.
REVENDICATIONS.
1. Moule pour le moulage en continu de métaux fondus, carac- térisé en ce qu'il comprend des parois constituant une chambre de moulage ouverte à ses deux bouts, la partie intérieure au moins de ces parois en contact avec le métal en voie de moulage étant formée d'une matière poreuse présentant un labyrinthe de pores fins, et des moyens pour amener un lubri- fiant liquide à ces pores en une zone de ladite matière poreuse éloignée de la face intérieure de celle-ci.
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POROUS MOLD FOR CONTINUOUS METAL MOLDING.
The present inventior. relates generally to the art of foundry and in particular to an improved mold for the continuous casting of metals.
Heretofore, metals have been continuously cast by various methods. Technicians used a variety of devices to prevent the metal from seizing or adhering to the interior surfaces of the molds, which often resulted in a fracture of the crust or skin of solidified metal, followed by effusion of the still liquid metal. through cracks in the crust.
This initial skin is most tender, and the friction which occurs between it and the mold which shapes it must be reduced to practically the point where the cast bar descends into the mold by its own weight. In other words, the pinch rollers, which are generally considered to have to pull the molded bar through its mold, are actually used, in the case of the present invention, much more as having to regulate the movement of the bar through the mold. mold only to help the bar pass through.
To the knowledge of the inventor, the prior methods and apparatus for the continuous molding of metals omitted to constitute a film of lubricant substantially continuous between the metal being molded and the wall of the mold, without interruption.
The present invention aims to provide a mold which is perfectly suitable for the continuous molding of both ferrous and non-ferrous metals, in particular aluminum; it achieves this by establishing a mold that can be lubricated automatically and substantially uniformly in
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the entire extent of a predetermined vertical fraction of the interior surface of the mold.
In a nutshell, it can be said that the invention consists in providing a mold wall or liner intended to come into contact with the metal being molded and porous enough so that a liquid lubricant can pass through it slowly and uniformly - d ' ordinary under a slight "load" or static pressure - and cover nearly the entire interior surface of the mold in those parts of the mold where otherwise molten metal might adhere to it.
Liners for use in the practice of the present invention can be made of a variety of materials, including permeable or porous graphite, as well as a variety of compositions comprising metals and powdered graphite, with or without the initial addition of one or more. several substances capable of volatilizing under the action of heat and thus creating in the final product the porosity or permeability necessary for the purposes of the present invention.
Accordingly, a first object of the present invention is to provide, for the continuous molding of metals, a mold in which a film of lubricant is automatically maintained over all, or nearly all, of the interior surface of the mold in contact with it. molten metal, while the outer layer of it turns into a solid crust.
The present invention also aims to provide, in a mold for the continuous casting of a metal, a porous coating having particular properties with a view to maintaining a continuous film of lubricant or vapor between the "skin" newly formed on the metal and the walls of the molding chamber.
The invention also aims to provide a mold in which heat is removed from the surface of the molten metal while, in its outer part, the latter turns into a shell in the process of solidification, the inner surface of the mold and the outer surface of this shell being lubricated by a film of substantially continuous lubricant which is automatically maintained and renewed.
The subject of the invention is also a mold of the type indicated above in which means are provided for controlling the flow of lubricant to the interior walls of the mold.
Another subject of the invention is a mold of the type in question and made of several sections, means being provided to keep these sections aligned ,,, to prevent them from separating under the action of temperature variations and to respond as well as possible to needs.
Other objects and advantages of the present invention will be more clearly demonstrated in the description below, in the light of the accompanying drawings, where:
Figure 1 is an axial section of a mold usable for the purposes of the invention, the section being taken along line 1-1 of Figure 2.
Figure 2 is a cross section taken along the line 2--2 of Figure 1, and Figure 3 is a longitudinal section similar to that of Figure 1 and showing an alternative embodiment.
Figures 1 and 2 of the drawings show a posable apparatus for use in implementing the invention. A cylindrical inner sleeve 10, made of a porous material, is surrounded by an outer sleeve 11 made of a heat-conducting material, such as copper or aluminum, and in heat exchange contact with the sleeve 10. In a preferred embodiment of the invention, the fitting of these two parts one into the other is carried out either with a press or with a heat. It is advantageous to provide means for cooling the sleeve 11 and, as shown here, they comprise a water jacket recessed in the sleeve 11, delimited on the outside.
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laughing by a plate 13 sealed at its joints at 14.
Devices (not shown) are provided for circulating a suitable refrigerant fluid through the chambers 12. It is useful but not necessary to provide multiple mold sections arranged end to end as shown in Figure 1. The parts which, in the lower section, play the same role as in the upper section, have received the same reference numbers, except that they are assigned the sign prime.
Means are provided for holding each section or section of the mold in place and for those above to remain in line with those below. These means comprise a series of tie rods 15 which pass through an upper flange 16 belonging to the upper section, a lower flange 17 belonging to this same section and an upper flange 16 'belonging to the lower section. Each tie has a head at one end
18 and at its opposite end a nut 19 ,. that we tighten rather strongly in the direction of each other so as to compress very "hard" springs
20 interposed between each head or nut and the neighboring flange 16 or 16 '. Another set of tie rods 21 passes through holes drilled in alignment in the brackets 17 and 16 'as well as in the lower flange 17' of the lower section of the mold.
These tie rods have heads 22 and nuts 23 which are tightened strongly against stiff springs 24 so as to keep the parts rather tightly assembled, although in a slightly elastic manner. The flanges 16 and 17 keep the upper section of the mold assembled. The flanges 16 'and 17' hold the lower section of the mold together. Finally, the tie rods 15 and 21, which pass through holes drilled in alignment in the flanges 17 and 16 ', keep the upper and lower sections of the mold in alignment with each other. The springs 20 and 24 allow the mold sections to expand under the action of increases in temperature.
Although we can: at. want to compose the mold from a greater number of sections, it is preferable to limit the path of the metal in the whole mold to what is strictly necessary to ensure the formation of a solid crust on the metal after which further cooling can be provided by means of a sleeve 25 made of a good heat-conducting metal, such as copper, extending downwardly the lower section of the mold.
This sleeve is provided with a flange 26 covering the lower end of the sleeve 11 'and serving to keep the sleeve 25 in alignment with the sleeve 10'. A number of head screws 27 engage in sleeve 11 'and bear against heels 28 which, in turn, staple from below annular shoulder 26 so as to hold bushing 25 in place. springs 29 are interposed between the heads of the screws 27 and the heels 28 so as to hold the parts very firmly but somewhat elastically in place.
Sprayers 30 are provided, in combination with a suitable source of water or other coolant, to act on the outer face of the socket 25 in order to keep it relatively cool and therefore to further lower the temperature of the socket. metal passing through this socket.
The sleeves 10 and 10 'can be made of various materials.
One of them, which is particularly suitable, is a graphite of known character which has a porosity of 5 to 25%, which is determined by filling the pores of the graphite with a liquid lubricant which is then measured. One preferred shape, which has given satisfaction, is where the porosity is approximately 17-20%.
Such a product is prepared in known manner by mixing finely divided graphite with a small amount of a tarry substance, pressure molding the resulting mixture and subjecting it to heat so as to burn off the tarry substance. It is likely that this manufacturing process has the effect of creating very fine openings in the graphite, these openings being so fine that they can be thought of as capillary channels which crisscross in a labyrinth of passages. It is assumed that the section of these openings does not exceed 0.025 mm.
It is important, for the operation of the invention, that there are no passages of too large section and that the lubricant, which will be discussed
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further, cannot flow too freely through the sleeves 10 and 10 '. In a preferred form of the invention, the thickness of the sleeves 10 and 10 'is about 6 mm, and their porosity or permeability is such that a reasonably fluid oil takes about ten minutes to seep through this thickness. of 6 mm under a pressure of 70 grams per millimeter @ square,
Under the name of "agglutinated metals", other porous materials are known which can be used in sleeves 10 and 10 'and which consist of finely divided metals, which, by the action of a very high pressure,
this is converted into a very finely porous solid body. Another suitable material is disclosed in U.S. Patent No. 1,642,347, to Harry M. WILLIAMS et al., For a product composed of copper, tin, lead and graphite in various proportions, added of a small amount of salicylic acid, compressed into a mass and then heat treated enough to cause the metal components to alloy with each other and the volatile organic substance to evolve so as to create the desired porosity.
Other suitable compositions are disclosed in U.S. Patent No. 1,656,508, issued Jan. 17, 1928, to Carl CLAUS, U.S. Patent No. 1,768,528, issued June 24, 1930, to Charles R. SHORT, and in the U.S. Patent No. 1,839,094, issued December 29, 1931, to Harvey D. GEYER
Other suitably porous materials for making the sleeve 10 or 10 'are boron carbide, corundum, and glucinium oxide.
In order to supply the upper section of the mold shown in FIG. 1 with lubricant, lubricant is stored in a reservoir 31, either under atmospheric pressure or under that of an inert gas of a few grams per square millimeter. The lubricant is brought by the main supply pipe 32 to a supply pipe 33. Bypass pipes 34 then bring it from the pipe, through a boss of the sleeve 11, into the gap between the sleeves 10. and 11. Satisfactory results have been obtained without further complication because it has been found that the oil is distributed throughout the gap between the sleeves 10 and 11 and then makes a passage through the sleeve 10 to the surface of the tube. the latter in contact with the metal being molded.
However, in order to ensure a good distribution of the oil, a groove indicated at 35 has been provided over the entire periphery of the sleeve 10, the depth of which is of the order of 75/100 of a millimeter. One can then provide vertical grooves 36 having substantially the same depth, communicating with the groove 35 and extending upward and downward along generatrices of the outer face of the sleeve 10. If the normal level of the molten metal in the mold chamber is that indicated by the chain line A in Figure 1, it is preferable that these vertical grooves 36 end a little below this level. It has been found that it is best to supply only very small amounts of oil to the inner face of sleeve 10 in the region where molten metal begins to contact it.
A superabundant influx of oil at this point causes the molten metal to foam when it is aluminum. However, with the grooves 36 ending a little below the line A shown in Figure 1, the oil will still flow through the capillaries of the sleeve, to the inside of the sleeve, to 3 or 4 centimeters above the tops of the grooves 36.
It is best when casting aluminum that the oil film is microscopic near the level of the metal, which does not preclude the use of more lubricant at a lower level.
Oils suitable as lubricants for supply from reservoir 31 through conduits 32, 33 and 34 are: machine oil having an SAE viscosity of about 20; paraffin oil; Palm oil. It is this which seems preferable. In each of them, we can incorporate 5 to 10% by volume of colloidal graphite without them ceasing to pass through the
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porous sleeve 10. In any case, under the temperature conditions prevailing in the sleeve 10, the oil must flow slowly through the latter, so that only a thin film of oil forms on its surface. interior.
It was found that when the sleeve 10 was made of a graphite having a porosity of 17 to 20% and the mold was empty of metal, palm oil, under a pressure of 70 g / mm2, exuded from sleeve 10, thick
6 mm, in the form of a fine, almost microscopic mist, forming branches barely 75/100 of a millimeter apart and almost invisible to the naked eye. When the mold is in use, these branches merge or diffuse into each other to form a thin film of substantially uniform thickness covering substantially the entire interior surface of the sleeve within the extent of which is wishes to obtain a lubricating effect.
This film is maintained by an uninterrupted supply of oil coming from the reservoir and intended to replace that which is volatilized or entrained by the metal being molded.
For the use of the mold shown in FIGS. 1 and 2, one begins by charging lubricating oil under pressure, until completely filled, the porous sleeve 10 and also, preferably, the sleeve 10 '. The apparatus is then assembled as shown in FIG. 1 and lubricating oil is brought from the reservoir 31 into the conduits which connect to it.
The molten metal is poured through the central passage 37 of the mold, using a starter bar at the start of the operation as is customary in continuous molding operations. The lubricant then passes without interruption from the outer face of the sleeve 10 to its inner face. As the metal descends through passage 37, it first forms a thin crust in its peripheral region in contact with sleeve 10.
This crust is very fragile, but the presence of the film of oil provided according to the invention ensures exactly the degree of lubrication necessary for the metal to pass through the mold almost without friction. There is a substantially continuous oil path starting from the reservoir and passing through the conduits 32, 33, 34, 35 and 36 and through the sleeve 10, the film of oil present on the inner face of the sleeve 10 thus also being renewed. quickly that it is consumed during the molding operation. Some of the oil present on the inner face of the sleeve 10 is immediately volatilized by the heat of the metal and rises between the metal and the inner face of the sleeve 10 to burn at the top.
This presence of oil vapor in the interstice between the metal and the wall of the mold prevents air from accessing the surface of the metal when the latter descends into the mold, so that a shiny surface is obtained and not oxidized.
It was found that no matter how carefully the parts could be fitted, some oil still descended along faces 38 and 39 to reappear on the inside face of the mold at the joint between sleeves 10 and 10 '. This excess oil occurs sufficiently below the normal level of the metal, indicated at A, that it is not harmful and facilitates the progression of the solidifying metal through the sleeve 10 '.
It will be noted that the porous sleeve 10 located in the outer sleeve 11 exceeds the lower end of the latter and fits into the metal sleeve 11 '. This helps to keep the upper and lower sections of the mold in alignment with each other.
It will also be noted that a slight shoulder has been indicated at 40 where the sleeves 10 and 10 'abut, as well as another slight shoulder at 41 where the sleeve 10' abuts with the sleeve 25. This detail is an application of U.S. Patent No. 2,527,545, issued to Applicant on October 31, 1950, and which is of great utility in connection with the present invention. However, this is applicable both in the presence or in the absence of the shoulders 40 and 41.
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To prevent excessive pressure from building up between the sleeves 10 and 11, multiple vents 42 'shown in Figure 2 are provided which extend from the groove 35 outward through the sleeve 11 to open. in the air. The excess oil and oil vapor are thus given the opportunity to escape so that the pressure does not rise excessively in the gap between the sleeves 10 and 11.
In the case of the variant shown in Figure 3, the construction is largely similar to that which has just been described.
In the upper section of the mold, the porous sleeve 42 surrounded by the metal sleeve 43 is similar to the sleeve 10 which the sleeve 11 surrounds according to FIG. 1. When it is necessary or useful to establish a stronger pressure to discharge the 'oil through the sleeve 10, members are provided to close the vents 42' after the excess air has been expelled from the oil network, water jackets 44 are provided to cool the outer sleeve 43. In the lower section of the mold, the inner sleeve 45 and the outer sleeve 46 are similar to the sleeves 10 'and 11' of FIG. 1 except that the sleeve 45 is arranged with a view to its lubrication just as are the sleeves 10 and 42 .
Other cooling jackets 47 are provided for the lower section of the mold. Annular flanges 48, 49, 50 and 51 are held together by sets of tie rods 52 and 53, exactly as in the case of Figure 1. The sleeve 25 'is in all respects similar to the sleeve 25 of Figure 1 and it is assembled in the same way by tie rods 54 and cooled by cooling jets (not shown).
There are two fundamental differences between figures 3 and 1. The first is that, from the reservoir 31a, the lubricant is supplied through the lines 32a and 55 to the upper section of the mold while from the reservoir 31b (located higher than 31a ), the lubricant is supplied via lines 32b and 56 to the lower section of the mold. Each of these conduits 55 and 56 connects to a pipe such as 33 in Figure 2 and delivers lubricant at points spaced around the generally cylindrical sleeves 42 and 43. Other release channels, similar to the channels 42 'of the figure 2, are provided at 57.
Valves 55a and 56a are provided in conduits 55 and 56 respectively to regulate the flow of lubricant to the upper and lower sections of the mold. In a first form of the invention, the valve 55a is closed so that very little or no oil reaches the upper section of the mold, while the oil which is brought through line 56 to the lower sleeve 45 as well as its vapor passes upward between the rolling metal and the sleeve 42 so as to provide the desired lubrication in the upper section of the mold.
In addition, if desired, the valve 55a can be opened from time to time to allow additional lubricant to fill the annular groove 35 'and its vertical extensions 36' with the small amount of oil required. Alternatively, one can open the tap 55a and close the tap 56a to supply the lubricant as in the case of figure 1. When the two taps 55a and 56a are open, the lubricant flows to the lower section under a greater load. than the upper section. If the sleeves 42 and 45 have the same porosity, more oil therefore flows to the lower section, where the metal crust is relatively thick.
In this way, according to Figure 3, there is the possibility of providing lubricant the porous sleeves 42 and 45 both in the upper and lower sections of the mold or exclusively any of them. This same mode of supply 'with lubricant could equally well be applied to the case of the sleeve 10' according to FIG. 1.
Another difference between Figures 3 and 1 is that the sleeves 42 and 45 are prevented from separating at their seal 58 under certain temperature conditions. In order to avoid this, the contact face between the sleeve 42 and the sleeve 43 is slightly frustoconical, its large diameter being in zone 59 and its small diameter in zone 60.
Likewise, the sleeve 45 is frustoconical, its large diameter being located at 61 and its small diameter at 62. When the mold is assembled, as shown in FIG. 3, there is at 63 a small gap between the flanges 49
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and 50, of the order of 50 to 75 hundredths of a millimeter. As a result, the sleeves 43 and 46 are pulled towards each other and exert a pull on the porous sleeves 45 and 42 towards the zone 58. As the temperature of the sleeves 42 and 43 rises , these are kept in intimate contact in region 58 and no harmful interstices occur there. The taper of the outer walls of the sleeves 42 and 45 will preferably be of the order of 75 to 100 hundredths of a millimeter per decimeter of length.
It is understood that the contact faces between the sleeves 42 and 45 are substantially cylindrical. These sleeves 42 and 45 are made of the materials considered suitable for the sleeve 10 and already described.
It is also possible to provide, in the sleeve 45, a slight groove 64 extending downwards from the groove 36 'to the vicinity of the zone where the sleeves 45 and 25' connect. This may be found useful if one wishes to ensure a downward flow of lubricant within the sleeve 25 '.
In either of the shapes shown in Figures 1 and 3, the mold sections preferably have a vertical length of 25 to 38 cm when it comes to molding aluminum bars of 25 to 50 mm in height. diameter, and the 25 or 25 'sheath will be 60 to 90 cm long.
It will be appreciated that in both embodiments of the invention there is a continuous oil path from the outer supply conduit to the inner face of the porous sleeve. All the gaps are kept full of oil as if the oil were sucked, from the inside of the porous sleeve, by the action of heat or if it were swept away by the metal. The oil-saturated sleeve and the film of oil between the sleeves 10 and 11 of figure 1, or between the sleeves 42 and 45 and those surrounding them according to figure 3, give the heat an easy passage. from the hot metal. will locate the interior to the water jacket located on the outside.
The preferred porous graphite for sleeve 10 retains its dimensions well, while dense graphite, with a porosity of less than 5%, deforms under the action of heat.
As described above, the invention encompasses oil as a lubricant. This does not exclude the use of lubricants of an oily nature but so thick that they can be called "greases".
Any grease would be suitable for the purposes of the present invention as long as, subjected to the heat which accompanies the molding operation, it becomes sufficiently fluid to pass through sleeves 10, 10 ', 42 or 45.
When using such a grease, it is heated to liquefaction and forced through one of the sleeves previously described (detached from the whole mold), until it is fully charged with lubricant. In this way, after cooling, the sleeve is completely charged with lubricant. In service and in position in the mold, such a sleeve will slowly release its lubricant during the molding operation and can be used for a long time, after which it can be either discarded or recharged and reused.
When casting metals with a relatively high melting point, for example steel, by the process according to the present invention, it is not possible to resort to certain oily lubricants, because they burn or vaporize. too fast. We can then use a gaseous hydrocarbon which decomposes and gives up, under the action of heat, finely divided carbon. In this form of the present invention, the reservoir 31 of Figure 1 is a closed container full of pressurized acetylene gas. This gas arrives from the reservoir 31, via the conduits 32, 33 and 34, to the face between the sleeve 10 and the sleeve 11. The gas, for example acetylene then passes through the sleeve 10 to the internal face. of it.
After it emerges from the microscopic pores on the inside of the sleeve 10, the acetylene gas decomposes as a result of its contact with the hot metal being molded. The acetylene then deposits
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finely divided carbon over the entire interior surface of the sleeve 10, thereby lubricating the passage of the metal through the mold. It should be understood that, in the spirit of the present invention, such gaseous hydrocarbons are to be considered as lubricants since, like acetylene, they are liable to be decomposed by heat and give up. finely divided carbon, which will lubricate the passage of the metal through the mold.
It will be appreciated that the present invention provides a means of lubricating a mold in which metal is continuously poured, whereby this metal has virtually no possibility of contacting an unlubricated point on the surface of the mold. This is because the lubricant passages on the surface of the mold wall are so close to each other that the lubricant coming out of them barely has to spread out to form a lubricant film. continuous over the entire surface of the mold in the area where the metal crust forms, and this is achieved by the present invention, which maintains a substantially continuous lubricant film in this region of the inner wall of the porous part of the mold.
Certain devices known and presently employed for continuous metal casting are limited in the speed of passage of the metal through the apparatus, because none of them reduces the friction between the mold and the metal being molded. as far as the present invention allows. Because in these known molds the friction is considerable, it is necessary that the speed of movement of the metal through the mold remains low. As described herein, the present invention decreases the friction to such an extent that the mold can be made much longer than common molds, which is about 23 cm.
The use of such an extended mold allows the metal to move more quickly through the mold, while still allowing it to stay there long enough for a strong crust to form when the metal exits the mold. According to the present invention, the friction between the metal and the mold is reduced to such an extent that, in practice, an aluminum bar 35 mm in diameter molded into a porous sleeve of the type described above and of a length of 20 cm travels in the mold by its own weight, so low is the friction which could hold the bar in the mold.
One of the difficulties encountered in continuous metal molding has its source in low melting point eutectics which are the last fractions of the metal which solidify and which tend to adhere to the walls of the mold. 'is avoided by the use of the mold according to the present invention. One of the metals which is the most difficult to continuously cast is 1, aluminum. It contains eutectics which remain liquid up to around 482 ° C. The present invention allows satisfactory molding of aluminum and its alloys. The deplorable effect of the presence of too much oil in the molten metal in the mold which contains it has been emphasized previously.
Unless the oil is just a microscopic film on the wall of the mold, it foams the aluminum in that region. As the low melting point aluminum eutectics remain liquid for a short distance along the mold wall during the descent of the metal, the mold according to the invention can in this case be of great use because the sleeve 10 (Figure 1) may be long enough to ensure the presence of a minimum of lubricant on the inner wall of sleeve 10 until these low melting point eutectics have solidified sufficiently not to react with the lubricant.
Aluminum, when molded in the open air, forms a gunk which floats and makes its way through the gap between the metal and the wall of the mold. Thanks to the present process, this dirt no longer adheres to the wall of the mold but to the surface of the bar which passes through the latter without however scratching in any way one or the other.
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The term "labyrinth of fine pores" wherever it is used is meant to include porous graphite, porous metal, clumped metal, etc., which are believed to contain extremely narrow and almost infinitely intertwined vessels throughout. in which the fluid passes from the outer wall to the inner wall of the sleeve described in the above.
As it is not possible to specify the dimensions of the tiny pores which exist in the sleeve 10 or any other described above, it will be limited to adding that, in the porous graphite mentioned above, the pores are invisible to the eye. the naked eye. Also, based on the way this porous sleeve acts, there is reason to believe that it behaves like a wick, which means that if the sleeve is in contact with oil anywhere liquid, it travels by capillary action to all parts of the sleeve.
CLAIMS.
1. Mold for the continuous molding of molten metals, characterized in that it comprises walls constituting a molding chamber open at both ends, the inner part at least of these walls in contact with the metal in process. molding being formed of a porous material having a labyrinth of fine pores, and means for supplying a liquid lubricant to these pores in an area of said porous material remote from the interior face thereof.