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La présente invention concerne un moule pour la coulée .en continu, ainsi que sa fabrication et son utilisation lors de la coulée en continu des métaux. Elle vise plus particu- lièrement un moule pour lingots, sa fabrication et son utilisât. ion pour:la coulée en continu de cuivre et notamment du cuivre
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renfermant de l'oxygène tel que le cuivre-dit "malléable résis- tant et;
plus spécialement, pour le. coulée de ce dernier métal en lingots dedimensions importantes.
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Dans les procédés de coulée en continu, le métal en @ fusion est introduit à l'une des extrémités d'un moule ouvert ses deux extrémités, muni d'un dispositif de réfrigération.
Pendant.la coulée, 'le métal en fusion se solidifie en' -formant une croûte dont l'épaisseur et la rigidité augmentent jusqu'à ce du' elle -se sépare de la paroi du moule la suite du .retrait du métal solidifié. Dans le moule, l'échange thermique le plus important a lieu dans la zone de la peroi du soûle qui est en
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contact avec le* métal en fusion et la croûte ine # '"ionnée ci-des- sus,
jusqu'au point où le contact entre le métal-. at le moule est .interrompu.
En essayant d'utiliser des moules munis d'une garni-
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u -e . en graphite disposée dans une envole >tK3 refroidie par un liquide, il s'est avéré difficile, ## sinon impossible, r¯o;;-¯-=e.zt dans le c.às des moules destinés à la coulée cas pièces à sec- tion importante, de maintenir 1 contact entra 1''enveloppe 3t ladite garniture pendant, l'opération de coulée, notamment.dans la zone d'échange thermique maximum entre la @arniture et -la
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métal coulé.
On suppose que cette insu.7"'.':'''ne3 de coiptr. et st due à une déformation inégale provoquée, ".u coins partielL3"ior>' par le fait que la dilatation de l'\ j.ritur.j ost !'1::'..:'?'1:;C celle de l'enveloppe, aux températures t alise 'fu'or. Ion obsor-v? dans le moule pendant les o*o,,1-rnt*-cn- de c'-.'-ul-'"'.
Le principal avantage de 1" ..'"."e i:.¯-'Gf'.':.w0,'1 ..wiCC. dans le fait qu'elle fournit un. procédé 3t ces ':v;FCY1S per.iettait
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d'améliorer le contact entre l@ garniture et 1.' enveloppe, notamment dans ladite zone d'échange thermique naxinum. On a constaté qu'en appliquant les principes de la présente inven- tion on obtient un fini de surface supérieur sur les pièces coulées et d'autre part, on peut travailler avec des vitesses de coulée supérieures à celles qu'il serait possible de prévoir avec les procédés classiques.
Ces avantages et ces buts de la présente invention, ainsi que d'autres avantages et d'autres buts de cette dernière, ressortiront plus nettement de la des- cription détaillée c -.:près.
D'une façon générale, la présente invention vise la coulée en, continu de moraux en fusion dans un moule ouvert muni, à ses deux extrémités, d'une envelope refroidie par un liquide et qui renferme une garnitureen graphite disposée à 1' intérieur de l@ dite enveloppe;
cette garniture définit la coquille du moul, 1'ensemble étant conçu de telle sorte que l'enveloppe exerce une pression sur la garniture déterminant ainsi une pré- contr ainte de compression agissent sur la garniture pondant l'opération de coulée, au moins dans la zone d'échange thermi- que maximum entre la garniture et l'enveloppe, ce qui améliore le contact entre ces deux 5 lisent pendant l'opération de cou- lée.
L'invention vise encore, à titre de produit indus- triel nouveau, un inouïe ouvert à ses deux extrémités compor- 'tant une garniture en graphite qui constitue la coquille du moule,¯ cette garniture possède une. surface extérieure convexe et est entourée d'une enveloppe métallique refroidie par un liquide;
cette enveloppe métallique possède une surface inté- rieure concave correspondent à la surface extérieure convexe de l@ garniture en graphite, cette dernière étant disposée dans ladite enveloppe de telle sorte que la surface convexe de la garniture soit en contact @@ec la surface concave del'enve- loppe et que cette dernière: an liquo une* précontrainte de com- pression à l@ garn@@ure;
est@@ @récontrainte doit 0.11 !Joins être
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suffisante pour que la garni bure reste sor.s compression aux températures telles qu'elles existent dans le moule lors des opérations de coulée, dans la zone d'échange thermique maximum entre la garniture et l'enveloppe de refroidissement.
On peut préparer la garniture en utilisant n'importe quelle sorte ou qualité de graphite ou de matières contenant du graphite' tel que du carbone revêtu de graphite, à condition que la matière utilisée ne soit pas mouillée par le métal en fusion que l'on désire couler. L'enveloppe de refroidissement peut être en n'importe quel métal ou alliage, mais il est préférable qu' elle soit en acier, en cuivre ou en un alliage de cuivre, la matière préférée étant toutefois le cuivr'e.
D'autre part, on utilise de ' préférence une garniture en graphite mince sous fora? d'un tube, en une seule pièce,'et l'enveloppe comporte un four- reau de cuivre dont la surface extérieure estrefroidie par de l'eau qui entre en contact direct avec la@ite surface. Le mode de réalisation le plus favorable est un moule dans lequel la totalité de la surface de la garniture en contact avec le fourr reau de refroidissement est maintenue sous compression par ce dernier. Pour simplifier, ce mode de montage de l'ensemble de l'Enveloppe de refroidissement et de garniture sera appelé ci- après "ajustage à compression". Cet ajustage peut se présenter sous forme d'un "ajustage de force" ou d'un "ajustage par con- traction" comme décrit ci-dessous.
Lors de la préparation du moule avec utilisation d'u@ ajustage à force, on met en place un noyau de graphite à l'in- térieur de l'enveloppe qui est conçue de manière à être soumise à une précontrainte de traction, l'enveloppe exerçant une pres- sion sur le noyau de graphite de manière à lui appliquer une précontrainte de compression dont la valeur doit au moins at- teindre celle définie ci-dessus. On obtient les meilleurs ré- sultats lorsque, en fabriquant le moule, on prépare un noyau de graphite dont les dimensions extérieures sont supérieures
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aux dimensions intérieures de l'enveloppe dans laquelle il doit être monté.
Ensuite, on insèrele noyau axialement à force dans l'enveloppe, ce qui détermine une contrainte de compression agissant sur le noyau de graphite. Cette opéra- tion étant terminée, on enlève de la matière de l'intérieur du noyau de manière à obtenir une garniture de graphite dont les dimensions et la forme correspondent à celles des pièces qu'on désire couler. On choisit un noyau dont les dimensions sont suffisamment grandes pour qu'on obtienne la précontrain te de compression requise lorsque le noyau est inséré à for- ce dans l'enveloppe. Pendant cette opération d'insertion à force, le noyau et l'enveloppe sont maintenus de préférence à la température ambiante normale.
Lorsqu'on prépare un moule en utilisant l'ajustage par contraction, on peut chauffer l'enveloppe ou bien re- froidir le noyau, on peut également appliquer les deux pro- cédés simultanément. Dans ces conditions, le noyau peut être- inséré dans l'enveloppe sans application de force. Lorsqu' on prévoit l'ajustage par contraction, il n'est pas nécessaj re d'usiner ultérieurement l'intérieur du noyau, car on peut préparer la garniture avec son épaisseur de paroi définitive avant l'assemblage du moule.
Il est évident qu'on peut également appliquer l'emmanchement par contraction conjointement avec l'ajusta- ge à force. D'autre part, au lieu d'utiliser un noyau tubu- laire d'une seule pièce, on peut également employer un noyau plein ou un noyau tubulaire composé de plusieurs segments
De préférence, le moule suivant l'invention est sépara du four utilisé pour la coulée, de telle sorte que le métal en fusion se trouvant à l'intérieur du moule pré- sente une surface libre; lemétal à couler peut être amené au moule par un conduit approprié, ou bien il peut être in- troduit dans le moule par gravité, sous forme d'un jet li-
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bre.
Le moule suivant l'invention peut également être fixé au fond du four contenant le métal à couler, si bien que ce dernier s'écoule directement dans le moule de toile sorte qu'une colonne de métal s'étende à partir'du moule jusqu'à la surface du métal liquide à l'intérieur du four.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins qui représentent, à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins :
La Figure 1 est un schéma en coupe verticale par- tielle montrant un procédé de coulée en continu suivant l'invention.
La Figure 2 est une vue en direction des flèches et suivant la ligne 2-2 de la Figure 1.
La Figure 3 est une coupe verticale agrandie d'un moule permettant d'appliquer le procédé suivant l'invention.
La Figure 4 est une vue en direction des flèches et suivant la ligne 4-4 de la figure 3.
La Figure 5 est une coupe verticale représentant schématiquement la première phase du mode préféré de montage du noyau en graphite surdimensionné à l'inférieur de l' en- veloppe du moule.
La Figure 6 est similaire à la Figure 5 et montre le noyau partiellement mis en position à l'intérieur de l'en veloppe.
La Figure 7 est similaire à la Figure 6, mais elle représente le noyau entièrement mis en position à l'intérieu de l'enveloppe, et
La Figure 8 représente un mode d'ajustement des dimensions intérieures du noyau de façon qu'on obtienne 1' épaisseur requise de la garniture.
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Le système est décrit succintement ci-dessous sur la base des plans ci-joints, et notamment sur la base des indica- tions des Figures1 et 2. Sur ces Figures, les différentes pièces sont représentées schématiquement, dans une large mesure, en vue de la simplification. D'une façon générale, le système en question comporte un moule vertical 10, qui peut être un moule à mouvement alternatif alimenté en métal en fusion par un four (non représenté sur les Figures) à l'aide d'un conduit 11 qui peut être constitué par un tube métallique' avec une garniture de graphite 12. La pièce coulée sort à la partie inférieure du moule et passe pa r le récipient 13.
L'install tion peut comporter, en-dessous du récipient 13, des galets de régulation et une scie (non représentée sur la Figure) permettant de retirer la.pièce à une vitesse prédéterminée et de la découper en tronçons d'une longueur donnée. ' Généralement, ;le moule 10 comporte une enveloppe 20 refroidie à l'eau et munie d'une garniture de graphite 21, Le moule peut être supporté par* un châssis à mouvement alternatif indiqué schématique ent par la référence 22. Le mécanisme à mouvement alternatif peut 'comporter un jeu de 4 leviers coudés 23 montés sur un support fixe à l'aide des pivots 24. Les tiges 25 servent à relier les paires de le- viers coudés 23. Les biellettes 26 relient les leviers cou- dés au châssis 22.
Un moteur 27 com mnde une manivelle 28 reliée aux leviers coudés 23par les biellettes 29.
Le moteur 27 peut être un moteur à vitesse varia- ble, ou bien l'on peut prévoir un autre dispositif permet- tant de régler le nombre de courses verticales par minute que l'on désire @ ire exécuter au moule. La longueur de course peut être réglée par l'ajustagede la longueur des bras de leviers ou par l'ajustage de l'excentricité de la
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manivelle 28.
Le récipient à eau 13 peut être supporté indé- pendamment d'une façon appropriée de façon qu'il se trouve en dessous et a proximité de la partie inférieure du moule.
Un prévoit un joint d'étanchéité en caoutchouc 33 qui prend ,Appui sur la pièce coulée . Lorsque la pièce crulée sort de l'extrémité inférieure du récipient, elle est suffisamment refroidie pour qu'il n'y ait plus de risques d'échauffement excessif du joint de caoutchouc.
L'enveloppe de refroidissement peut être alimentée en eau à l'aide du tube d'alimentation 34; l'eau pénètre dans l'enveloppe en' passant par l'orifice d'admission tan- gentielle 35.En passant autour du moule, 1(eau suit un par- cours circulaire, et elle sort du moule à la partie inférieu re de ce dernier en passant par un orifice annulaire 36 de section restreinte; grâce à la section relativement faible de cet orifice de sortie, par comparaison avec le volume d'eau admis au moule par le tube 34, l'espace prévu pour l'eau 37 à l'intérieur de l'enveloppe est constamment rem- pli d'eau.
L'orifice annulaire 36 dirige l'eau sortant de 1' enveloppe de refroidissement vers la surface extérieure de la pièce coulée qui sort de l'extrémité inférieure du mou- le. Ensuité, l'eau-.arrive dans le récipient 13 d'où elle est évacuée au moyen d'un tube 38, le débit d'évacuation étant règlé de telle façon que le niveau d'eau désiré soit main- tenu dans le récipient 13. Cette disposition présente l'a- vantage d'éliminer presque totalement tout contact entra la pièce coulée et l'air jusqu'au moment où la pièce coulée sort du récipient 13 après avoir subi un refroidissement suffisant pour que l'oxydation de la surface métallique soit évitée ou, au moins, fortement réduite.
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Le moule est décrit ci-dessous de façon détaillée à l'aide des indications des Figures 3 et 4. Le moule 10' correspond au moule 10, l'enveloppe 20' correspond à l'enve- loppe 20, la garniture 21' correspond à la garniture 21 et l'orifice d'admission 35' correspond à l'orifice d'admis- : sion 35. L'enveloppe 20' est constituée par une pièce cylin- drique intérieure 41 disposée à l'intérieur d'une pièce cy- lindrique extérieure 42. Les plaques 43 et 44 fixées d'une façon appropriée - par exemple par soudage - respectivement à la partie supérieure et à la partie inférieure de la piè- ce 42 servent de brides de fermeture et forment,.conjointe- ment avec les pièces 41 et 42, une enveloppe de, refroidisse- ment à l'eau.
A la partie supérieurede la pièce 41, on peut prévoir un épaulement 45 muni d'une bride 46 constituant un . joint et une surface d'appui pour la plaque 43. Le bord ex- térieur inférieur de le. pièce 41 peut être chanfrèiné et maintenu à une certaine distance du bord chanfreiné intérieur de la plaque 44 au moyen de plusieurs vis 47. La position' de la pièce 41 peut être ajustée ce qui permet de règler la dimension de l'orifice annulaire 36; la section de cet ori- fice est ajustée de talle façon qu'elle soit inférieure à la section de l'orifice d'admission 35 ce qui permet de'mainte- nir l'enveloppe de refroidissement constamment rempliede. liquide.
La garniture 21t est insérée sous pression* dans -la pièce 41 de la mnière décrite de façon détaillée ci-après Le bord inférieur de la garniture insérée peut entrer en contact avec l'apaulement 48 qu'on peut prévoir-sur la pièce 41, à proximité du bord intérieur inférieur de cette èerniè- re. Une bague de r@tenue 49 peut être montée à la partie su- périeure du moule à l'aide de vis 50 vissées dans la pla-
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que 43. La bague 49 peut dépasser le bord supérieur de la garniture 21' ainsi que le montre la figure, aidant de cette manière à maintenir la garniture et la pièce 41 dans leur position respective à l'intérieur du moule.
On peut noter que la pièce 42, les plaques 43 et 44 et les vis de réglage 47 ne subissent pratiquement aucun effet déter- miné par la dilatation longitudinale et transversale et par la contraction - y compris la dilatation et la contraction thermiques - de la pièce 41 refroidie par un liquide.
Les figures 5 à 8 représentent le mode préféré de montage de la garniture à l'intérieur de la pièce 41, avec la pression requise. Sur ces figures, les différen- tes pièces sont également représentées schématiquement en vue de la simplification des dessins. Sur la figure 5, la pièce 41 est placée sur le banc 55 d'une presse et le noyau en graphite 56 surdimensionné est placé sur la par- tie supérieure de la pièce 41, l'axe du noyau étant aligné sur l'axe de la pièce 41. Le bord inférieur extérieur du noyau 56 et/ou le bord supérieur intérieur de la pièce 41 peuvent être pourvus d'un chanfrein approprié qui facilite l'introduction du noyau dans la pièce 41. Le tas- seau 57 de la presse est alors appliqué à l'extrémité su- périeure du noyau.
Ensuite on applique une force suffi- sante à la presse pour insérer le noyau à l'intérieur de la pièce 41, jusque ce que le noyau se trouve dans la po- sition représentée sur la figure 7 ; ainsi,le noyau est comprimé et ses dimensions sont réduites lors de l'inser- tion dans la pièce 41, comme le montre la figure 6.
La dimension "A" du noyau 56 (voir la figure 5) est calculée telle que la pièce en graphite subisse une précontrainte de compression appliquée par la pièce 41 aux températures auxquelles la garniture de graphite et la pièce 41 sont exposées dans le moule, lors des opé- rations de coulée. De préférence, le noyau de graphite"
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possède cette dimension excédentaire "A" sur toute sa longueur "L". L, das échéant on peut cependant prévoir la dimension excédentaire seulement dans la partie "B" qui représente la zone de la garniture finie dans laquelle on observe l'échange thermique maximum, dans le moule, en- tre le métal coulé et la garniture, et entre cette derniè- re et la pièce 41.
D'après la présente invention, la dimension intérieure "C" du noyau (voir la figure 5) est calculée telle qu'on obtienne une épaisseur "T" du noyau supérieur à l'épaisseur désirée de la garniture, après l'insertion du noyau dans la pièce 41. L'épaisseur "T" est calculée de sorte qu'on obtienne une résistance suffisante du noyau pour que ce dernier puisse être inséré dans la pièce 41 sans risque de rupture. Après l'insertion, le noyau est usiné de façon à lui donner la dimension désirée "D" et l'épaisseur désirée "E" de la garniture, comme représenté sur la figure 8.
Ainsi que le montre cette figure, on effectue cette opération d'usinage en plaçant le noyau monté à l'intérieur de la pièce 41 dans le mandrin 60 d'un tour approprié, après quoi le noyau est usiné à l'ai- de de l'outil de coupe 61 jusqu'à ce que l'on atteigne l'épaisseur "E" de la garniture qui doit être d'approxima- tivement 2 à 3 mm si l'on désire obtenir de bons résultats lors des opérations de coulée.
Le noyau 56 peut être une pièce pleine ou creuse ; il peut être constitué par une seule pièce ou par plusieurs segments ; conséquent, la garniture réalisée à partir de ce noyau peut être une garniture d'une seule pièce ou une garniture constituée par plusieurs segments.
Il est recommandé cependant de préparer une garniture d'u- ne seule pièce à partir d'un noyau cr eux correspondant.
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On obtient les meilleurs :résultats-enstravaillant avec des moulés pour lingots munis de garnitures circulaires qui sont entourées d'enveloppes circulaires, mais, sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention; on peut également utiliser d'autres formes et notamment des moules avec des garnitures ayant une surface extérieure- convexe qui est-- en contact avec une. surface intérieure concave cop respondante de l'enveloppe. D'autre part, au lieu d'un mode de montage décrit à propos des figures 5 à 7, on peut appliquer un autre procédé suivant lequel la pièce 41 est constituée par des segments appropriés qui sont placés autour du noyau 56 et serrés contre ce dernier de façon qu'on obtienne la pression requise ; procédé n'est cependant pas particulièrement recommandé.
Au début des opérations de coulée, on peut insérer dans le moule 10, en passant par le fond du réci- pient 13 (figure 1), une barre dont les dimensions sont telles qu'elles s'adaptent à l'espace creux du moule dé- fini par la garniture 21. Ensuite on alimente l'enveloppe de refroidissement en eau amenée par le conduit 34 et l'on fait passer le métal en fusion à travers le conduit 11; on retire la, barre mentionnée ci-dessus lorsque le mé- tal se solidifie. La partie supérieure de la barre peut être munie d'une partie saillante telle qu'un boulon au- tour duquel la première pièce coulée se solidifie, de ma- nière à être fixée sur la barre, ce qui permet à l'opéra- teur de retirer la pièce coulée du moule à l'aide de ladi- te barre.
Lorsque les opérations de coulée ont commencé, le métal en fusion est admis dans le moule à une vitesse qui correspond à la cadence du retrait des pièces coulées, ces deux variables étant calculées de telle façon qu'on puisse maintenir le niveau désiré de métal dans le moule.
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Lorsque le métal en fusion est refroidi, il se solidifie et forme une croûte "X" qui, pendant le retrait de la pièce coulée du moule, augmente en épaisseur et en rigi- dité jusqu'à ce qu'à la suite de la contraction du métal solidifié à l'intérieur de ladite croûte, il n'y ait plus de contact avec la garniture 21 (au point "Z"). Par con- séquent, la zone d'échange thermique maximum dans le moule est la zone "W" de la garniture entre la surface supérieu- re du métal en fusion dans le moule et le point "Z", étant donné que dans cette zone il y a contact direct entre la garniture et le métal coulé.
Au-dessous du point "Z", l'échange thermique entre la pièce coulée et la garniture est réduit du fait d'un contact moins intime. Pour éliminer tout risque de projection de métal en fusion à la suite d'une rupture de la croûte "X", le fond du moule se trouve à une distance considérable du point "Z"; l'emplacement de ce point et la grandeur de la zone "W" sont déterminés par la cadence de refroidissement de la pièce coulée et par la vitesse de coulée. En général, ce risque est éliminé, lorsque le moule a une longueur supérieure à approximativement 12,5 c/m.
Pour chaque moule donné, la profondeur qu'at- teint le métal non solidifié ("Y") à l'intérieur de la pièce coulée est déterminée par la vitesse de coulée, c'est-à-dire que plus la vitesse de retrait de la pièce coulée est réduite, plus la profondeur du métal non soli- ifié est faible et vice-versa.
On peut travailler avec n'importe quelle vitesse de coulée, même avec une vitesse qui détermine une faible profondeur du métal non solidi- fié, de sorte que la partie inférieure de ce métal se trouve à proximité de la partie supérieure du moule ; on peut également travailler avec une vitesse de coulée déterminant une grande profondeur de métal non solidifié, - 13 -
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ce dernier pouvant dans ce cas dépasser sensiblement le bord inférieur du moule. Cependant, en général, et en particulier lors de la coulée du cuivre malléable résis- tant, il'est recommandé de régler la vitesse de coulée de telle sorte que le fond de la partie non solidifiée '(masselotte) du métal se trouve à proximité du fond du moule.
La chaleur transmise du métal coulé au moule est dissipée par l'eau de refroidissement qui se trouve dans l'enveloppe 20, par l'intermédiaire de la garniture
21 et de la paroi 41 de l'enveloppe de refroidissement qui possèdent une forte conductibilité thermique et per- mettent d'obtenir une bonne transmission de chaleur lors- qu'ils sont en contact l'un avec l'autre. Cependant, lorsque le contact entre ces deux organes est imparfait ou inexistant, la transmission de chaleur est considéra- blement diminuée, car même une couche de gaz "R" extrême- ment mince a un effet isolant considérable.
Toute diminu- tion de la transmission de chaleur entre la garniture et l'enveloppe de refroidissement a une influence considéra- ble sur le gradient de la température à l'intérieur de .chacun de ces deux organes et sur le gradient de tempéra- ture à travers l'ensemble de ces derniers, et, dans ce cas, la température de la surface de la garniture, qui est en contact avec le métal coulé, subit une augmentation importante.
Lorsqu'on n'applique pas les principes de la présente invention, il semble que le contact entre la gar- niture et la paroi 41, notamment dans la zone de transmis- sion de chaleur maximum du moule, n'est pas maintenue mais réduite ou annulée pendant l'opération de coulée. Il sem- ble qu'une-telle réduction ou élimination de contact entre
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lesdits organes soit provoquée par une différence de di- latation de ces organes en raison de la différence de leur coefficient de dilatation respectif, et cet effet est suffisant pour provoquer une séparation entre la piè- ce 41 et la garniture, même lorsque la température de cet- te dernière est plus élevée que celle de la pièce 41.
En raison de ce phénomène, la transmission' de chaleur à l'intérieur du moule est diminuée et la température de la garniture atteint une valeur excessive, à la suite de quoi on obtient une surface de qualité inférieure de la pièce coulée ; enmême temps la vitesse de coulée admissi- ble pour un moule donné est également réduite.
Par con- tre, lorsqu'on applique les principes de la présente in- vention, le contact entre la garniture et l'enveloppe de refroidissement est maintenu pendant l'opération de cou- lée, en raison du fait que la dilatation de la garniture est identique à celle de la pièce 41. La différence des dilatations thermiques respectives de ces deux organes est compensée par la dilatation de la garniture lorsque la force de compression agissant sur cette dernière est réduite du fait de la dilatation thermique de la pièce 41, si bien que la dilatation totale de la garniture atteint la même valeur que la dilatation de la pièce 41.
Il semble que ceci explique le double avantage offert par l'application de l'invention, à savoir : une vitesse de coulée plus grande et une surface de qualité supérieure de la pièce coulée.
La présente invention peut être appliquée à la coulée de n'importe quel métal ou alliage. Elle est particulièrement avantageuse lorsqu'il s'agit de couler des métaux tels que ]licier, l'argent, le nickel, l'alu- minium, le magnésium et, en particulier, le cuivre. La
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présente invention est particulièrement utile lorsqu'on désire couler du cuivre renfermant de l'oxygène, tel que le cuivre malléable résistant, quelles que soient les dimensions désirées, et lorsqu'on désire couler des lin- gots de dimensions importantes(d'un diamètre supérieur à 70 mm environ) de cuivre exempt d'oxygène tel que le cui- vre désoxidé ou le cuivre désoxydé phosphoreux.
Jusqu'à présent il n'était pas possible de couler de façon satis- faisante du cuivre malléable résistant en quantités impor- tantes et de manière à obtenir la qualité requise par l'industrie.
Le terme "cuivreenfermant de l'oxygène" dé- signe dans la présente description le cuivre malléable résistant aussi bien que le cuivre contenant une quantité plus faible d'oxygène; ce terme désigne toutes sortes de cuivres contenant de l'oxygène libre pouvant attaquer la garniture en graphite, lorsque la température normale de fonctionnement, telle qu'elle correspond aux caractéris- tiques de la garniture utilisée, est dépassée.
D'autre part; le terme "cuivre exempt d'oxy- gène" désigne dans la présentedescription les sortes de cuivre connues sous le nom de "cuivre désoxydé phospho- reux" tant à forte qu'à faible teneur en phosphore rési- duel, et toute autre sorte de cuivre désoxydé, tel que le cuivre désoxydé au lithium, au bore, au calcium, etc.., de même que toutes les sortes de cuivre décrites comme étant "exemptes d'oxygène"; en d'autres termes, la dési- gnation ci-dessus vise toute sorte de cuivre ne renfermant pas d'oxygène qui pourrait attaquer la garniture en gra- phite aux températures normales de fonctionnement.
Lors de l'application de la présente mnven- tion, il est recommandé de faire exécuter au moule un
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mouvement alternatif à une vitesse appropriée et avec une longueur de course appropriée, et le métal fondu est in- troduit dans le moule à une cadence calculée, de telle sorte que le niveau de métal fondu reste au-dessous de l'extrémité supérieure du moule. On peut cependant utili- ser, le cas échéant, un moule stationnaire. De même, le moule peut être rempli en permanence d'une colonne de mé- tal, ce qui est obtenu, par exemple, lorsqu'on fixe l'ex- trémité supérieure du moule à la partie inférieure d'un four approprié, tel qu'un four de stockage.
De préférence, on procède de telle sorte que le conduit d'alimentation en métal fondu reste immergé dans le métal fondu lors de la coulée d'un cuivre renfer- mant de l'oxygène ou d'un cuivre ne renfermant pas de l'oxygène. Cependant dans le cas des cuivres renfermant de l'oxygène, on peut supprimer le conduit d'alimentation et le moule ouvert à sa partie supérieure peut être ali- menté par un jet libre de métal, sous l'effet de la gra- vité.
Lors de la coulée d'un cuivre exempt d'oxygè- ne, il est recommandé de maintenir une couche protectrice formée par les particules d'une matière carbonnée, telle que du graphite en paillettes, du noir de fumée, de l'an- thracite pulvérisé, etc..., à la surface du métal fondu dans la masselotte "Y". Par contre, lors de la coulée d'un cuivre renfermant de l'oxygène, il n'est pas néces- saire d'utiliser une couche de matière carbonnée réactive.
La vitesse de coulée peut varier en fonction de la matière à couler, de façon que la température de la garniture en graphite soit maintenue à une valeur appro- priée pour qu'on obtienne de-, pièces coulées présentant des caractéristiques satisfaisantes. Dans le cas d'un cuivre exempt d'oxygène, la température maximum de la gar-
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niture en graphite doit être maintenue inférieure à envi- ron 775 G. Dans le cas d'un cuivre renfermant de l'oxy- gène, cette température doit être maintenue à une valeur inférieure à environ 600 C.
On peut retirer les pièces coulées du moule à une vitesse uniforme ou bien de façon intermittente.
On peut couler un lingot sans fin et le découper en tron- çons d'une longueur déterminée, au fur et à mesure qu'on le retire du moule; c'est ainsi qu'on procède, de préfé- rence, dans le cas des profils relativement petits. Par contre, lors de la coulée des profils relativement gros, il est préférable d'interrompre l'opération de coulée lorsque la pièce coulée a atteint la longueur requise.
La pièce ainsi produite est alors enlevée du moule et l'on effectue la coulée de la pièce suivante. Dans aucun de ces deux cas, la longueur de la pièce produite de dé- pend de la longueur du moule et le terme de "coulée en continu", et tout terme dérivé de celui-ci, s'applique à l'un ou l'autre de ces deux modes de coulée.
La présente invention est expliquée ci-après par plusieurs exemples : EXEMPLE 1
Une garniture cylindrique en graphite est in- sérée dans une enveloppe cylindrique en cuivre suivant la manière indiquée par les figures 5 à 8. Le diamètre ex- térieur du noyau en graphite (dimension "A" sur la figure 5) est de 179 mm, son diamètre intérieur (dimension "C") de 152 mm. Le diamètre intérieur de l'enveloppe de cui- vre (pièce 41) est de 177,8 mm ; le diamètre extérieur de cette pièce de 186, 79 mm. Contrairement à ce qu'on pour- rait craindre, on constate que le noyau en graphite peut être inséré à force dans la pièce 41 sans difficulté et
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sans rupture.
Après l'insertion du noyau de graphite dans l'enveloppe (position représentée sur la figure 7), la surface intérieure du noyau du graphite est alésée, comme le montre la figure 8, de façon qu'on obtienne une granitu- re ayant un diamètre intérieur de 171,3 mm.
Cet ensemble est ensuite chauffé de manière à le porter de la température ambiante (20 C) à une tempé- rature de 199 C. A cette température, la garniture est toujours maintenue en ajustage serré à l'intérieur de la pièce 41.
EXEMPLE 2
Une garniture cylindrique en graphite est in- sérée dans une enveloppe cylindrique en cuivre de la ma- nière représentée sur les figures 5 à 8. Le diamètre ex- térieur du noyau en graphite (dimension "A" sur la figure 5) est de 17,2 mm, son diamètre intérieur (dimension "C") de 152 mm, Le diamètre intérieur de l'enveloppe en cuivre (pièce 41) est de 177,77 mm. Son diamètre exté- rieur, de 196,95 mm. Contrairement à ce que 'on pourrait craindre on constate qu'il est facile d'insérer le noyau en graphite dans la pièce 41, sans qu'il y ait rupture.
Après l'insertion du noyau en graphite dans l'enveloppe (position représentée sur la figure 7), la surface inté- rieure du noyau est alésée, comme le montre la figure 8, de façon qu'on obtienne une garniture ayant un diamètre intérieur de 171,3 mm.
L'ensemble ainsi obtenu est ensuite chauffé de manière à le porter de la température ambiante à une température à 163 C. A cette température, la garniture est toujours maintenue en ajustage serré à l'intérieur de la pièce 41.
EXEMPLE 3
La garniture cylindrique en graphite 21' et
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l'enveloppe cylindrique en cuivre 41 sont assemblées par contraction, comme décrit ci-dessus. Avant l'assemblage, le diamètre extérieur de la garniture en graphite est de 220,88 mm ; son diamètre intérieur, de 206,3 mm; le diamè- tre intérieur de l'enveloppe en cuivre est de 220,35 mm; le diamètre extérieur de l'enveloppe en cuivre, de 220,65 mm.
En vue de l'assemblage, l'enveloppe de cui- vre 41 est chauffée et portée à une température de 205 à 232 C, tandis que la garniture de graphite est maintenue à la température ambiante. La garniture peut ensuite fa- cilement être insérée dans l'enveloppe ayant subi une dilatation thermique, à la suite de quoi on laisse refroi- dir l'enveloppe. En raison de la contraction, l'envelop- pe s'applique étroitement autour de la garniture de @ra- phite si bien qu'un excellent contact entre les surfaces de ces deux pièces est maintenu pendant l'opération de coulée décrite ci-dessous.
On peut se faire une idée de la pression exis- tant entre les surfaces de contact respectives de l'enve- loppe en cuivre et de la garniture en graphite lorsqu'on note qu'après l'assemblage et après le refroidissement, l@ diamètre extérieur de l'enveloppe en cuivre est de 228,70 mm, ce qui correspond à une augmentation de 0,05 mm, tandis que le diamètre intérieur de la garniture est de 205,81 mm ce qui correspond à une diminution de 0,48 mm due à la compression. L'épaisseur de la garniture est de 7,29 mm.
Aucune opération d'usinage n'est effectuée sur la surface intérieure de la garniture aprs l'assembla- ge, cette surface intérieure possédant des dimensions qui permettent de couler un lingot d'un diamètre d'approxima- tivement 203 mm.
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Lorsqu'on le désire, on peut porter, avant l'assemblage de l'enveloppe de cuivre et de la garniture en graphite, l'enveloppe de cuivre à une température plus élevée que celle indiquée ci-dessus, à la suite de quoi le diamètre extérieur de la garniture, avant l'assemblage, peut être encore plus grand ; procédant ainsi, on ob- tient, après l'assemblage par emmanchement, une pression encore plus grande entre les surfaces en contact.
EXEMPLE 4
On a préparé un ensemble de garniture et d'en- veloppe comme décrit par l'exemple 1 ci-dessus. Cet en- semble est monté dans un moule du type représenté sur les figures 3 et 4 qui sont approximativement à l'échelle. La longueur du moule est de 250 mm. Le moule ainsi préparé est utilisé dans un système de coulée en continu, tel qu'il est représenté sur la figure 1, pour la coulée en continu de cuivre malléable résistant.
On a introduit dans le moul- du cuivre malléa- ble résistant provenant de l'avant-creuset d'un four et passant par un conduit 11 (figure 1) ayant un diamètre de 5,5 mm à l'orifice de sortie. Le moule est soumis à un mouvement alternatif à une fréquence d'approximative- ment 60 cycles par minute et avec une longueur de course d'approximativement 4 mm. On fait circuler de l'eau de refroidissement, ayant une température normale de 28 C, à travers la canalisation 37 du moule.
L'alimentation en métal fondu et la vitesse de retrait du lingot coulé sont calculées de telle façon que le niveau de métal fondu à l'inférieur du moule soit maintenu à approximativement 25 mm au-dessous du bord supérieur de la garniture en graphite. Le bord supérieur de la couche périphérique formé par le métal, en cours de
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consolidation, est maintenu approximativement à la surfa- ce du métal fondu. Il semble que la masselotte, entourée par la croûte, s'étende jusqu'au niveau du bord inférieur du moule, et la garniture 21 est maintenue solidement à l'intérieur de la pièce 41 pendant toute la durée des opé- rations de coulée.
On procède à la coulée en continu d'un lingot en cuivre malléable résistant à une cadence de 2 tonnes par heure, la pièce coulée étant découpée en tronçons d'une longueur appropriée au fur et à mesure qu'elle sort du récipient 13. La surface du métal coulé est lisse et exempte de replis annulaires. La surface est tellement lisse que l'on n'observe pratiquement aucune fuite d'eau à travers le joint d'étanchéité en caoutchoud 33 disposé au fond du récipient à eau 13. L'on n'observe aucune réduction sensible de l'épaisseur de la garniture en gra- phite, même après une période considérable d'utilisation du moule. Ce fait montre que la garniture ne subit aucune attaque chimique.par l'oxygène contenu dans le cuivre malléable résistant.
EXEMPLE 5
L'exemple ci-dessous concerne la coulée de cuivre désoxydé phosphoreux. L'enveloppe de refroidisse- ment et la garniture sont assemblées suivant les indica- tions de l'exemple 2 ci-dessus. L'ensemble ainsi réalisé est monté dans le moule représenté sur les figures 3 et 4 qui sont approximativement à l'échelle. La longueur du moule est de 254 mm environ. Ce moule est incorporé au système de coulée en continu représenté sur la figure 1.
Le moule est soumis à un mouvement alternatif à une fréquence d'approximativement 60 cycles par minute, avec une longueur de course de 4 mm. environ. On fait circuler de l'eau de refroidissement, à la température
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ambiante, dans la canalisation 37 du Moule.
Du cuivre désoxydé phosphoreux fondu est in- troduit dans le moule à partir de l'avant-creuset d'un four par l'intermédiaire d'un conduit 11 (figure 1) dont l'orifice de sortie a un diamètre de 5,1 mm environ.
L'alimentation en métal et la cadence de retrait du lingot coulé sont calculés de façon telle que le niveau du métal fondu à l'intérieur du moule soit maintenu à une distance d'approximativement 25 mm au-dessous du bord supérieur de la garniture en graphite.
Le bord supérieur de la croûte "X", formé par le métal en cours de solidification, est maintenu appro- ximativement au niveau de la surface du métal fondu. La masselotte semble d'étendre approximativement jusqu'au niveau du bord inférieur du moule, et la garniture 21 est maintenue solidement à l'intérieur de la pièce 41 pendant toute la durée de l'opération de coulée.
Le conduit d'alimentation 11 reste immergé dans le métal fondu, dans la masselotte, et la surface du métal fondu est recouverte constamment par une couche de graphite en paillettes.
Le refroidissement et la vitesse de coulée sont calculés de façon qu'on puisse maintenir le point le plus chaud de la garniture à une température inférieure à 7600 C environ. On procède à la coulée en continu d'un lingot de cuivre désoxydé phosphoreux à la cadence de 2 tonnes par heure. La surface de la pièce coulée est lisse et exempte de replis annulaires. La surface est tellement lisse qu'on ne peut observer pratiquement aucune fuite d'eau à travers le joint d'étanchéité en caoutchouc 33 disposé au fond du récipient à eau 13. L'on ne peut obser- ver aucune réduction notable de l'épaisseur de la garnitu- re, même après une période considérable d'utilisation de
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la garniture montée dans le moule.
EXEMPLE 6
Le présent exemple concerne également une opé- ration de coulée de cuivre malléable résistant. L'enve- loppe de refroidissement et la garniture sont assemblées comme décrit dans l'exemple 2 ci-dessus. L'ensemble ainsi réalisé est incorpqré dans le moule suivant les in- dications des figures 3 et 4. La longueur du moule est d'environ 254 mm. Le moule est utilisé en'tant qu'élément du système de coulée en continu selon les indications de la figure 1.
Le moule est soumis à un mouvement alternatif, à une fréquence d'environ 60 cycles par minute, avec une longueur de course de 4 mm environ. On fait circuler' de l'eau de refroidissement à température ambiante, dans les canalisations prévues à cet effet à l'intérieur du moule.
On introduit dans le moule du cuivre malléa- ble résistant provenant de l'avant-creuset d'un four,par l'intermédiaire du conduit 11 (figure 1) dont l'orifice de sortie a un diamètre d'environ 17,6 mm. La candence d'alimentation en métal fondu et la cadence de retrait du lingot coulé' sont calculées de telle façon que le ni- veau de métal fondu à ltintérieur du moule soit maintenu à une distance d'environ 25 mm au-dessous du bord supé- rieur de la garniture en graphite. Le bord supérieur de la croûte formée par le métal en cours de solidification est maintenu approximativement au niveau de la surface du métal fondu.
La masselotte semble s'étendre approximati-- vement jusqu'au niveau du bord inférieur du moule, et la garniture 21 est maintenue fermement à l'intérieur de l'enveloppe de refroidissement, pendant toute la durée des opérations de coulée.
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Le conduit d'alimentation 11 reste immergé dans la masselotte, cependant l'on n'utilise pas de couche protectrice appliquée à la surface libre de la masselotte.
Le refroidissement et la vitesse de coulée sont calculés de façon à maintenir le point le plus chaud de la garniture à une température inférieure à 600 C en- viron. La surface du lingot coulé est lisse et exempte de tout repli annulaire. La surface de la pièce coulée est tellement lisse que l'on ne peut observer pratiquement aucune fuite d'eau à travers le joint d'étanchéité en caoutchouc 33 prévu au fond du récipient à eau 13. L'on ne constate aucune réduction notable de 3. 'épaisseur de la garniture, même après une période considérable d'utilisa- tion du moule.
La température de la garniture en graphite peut être mesurée suivant n'importe quelle méthode appro- priée. Par exemple, pour mesurer la température d'une garniture ayant une épaisseur de 7,29 mm, comme c'est le cas de la garniture mentionnée dans l'exemple 2, on perce un trou d'un diamètre de 1,59 mm en direction verticale dans le bord supérieur de la garniture, ce trou étant orienté dans le sens de la longueur de la garniture et disposé au milieu de la paroi de cette dernière ; unter- mo-couple est inséré dans ce trou et déplacé le long de celui-ci ce qui permet de mesurer la température sur toute la longueur de la garniture. De cette manière, il est facile de déterminer le point le plus chaud de la gar- niture. La température maximum est généralement observée dans la zone indiquée par le repère "W" sur la figure 1.
On doit noter que, dans le cas d'une garniture ayant l'épaisseur indiquée ci-dessus, la distance entre le trou et la surface de la garniture adjacente vers la pièce coulée s'élève à approximativement 2,59 mm.
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L'épaisseur exacte de la garniture n'est pas une donnée déterminante à condition que l'on observe les indications ci-après. Il est recommandé que la garni- ture soit suffisamment mince pour qu'elle puisse s'adap- @ er à toutes modifications irrégylières de la forme de l'enveloppe de refroidissement telle qu'elle peuvent être déterminées par les phénomènes de dilatation pendant la coulée; cependant la garniture doit être suffisamment épaisse pour qu'on obtienne une pression mécanique adé- quate entre ladite garniture et l'enveloppe de refroidis- sement, à la suite du montage avec précontrainte tel qu'il a été décrit ci-dessus.
L'épaisseur exacte de l'enveloppe en cuivre 41 n'est pas une donnée déterminan- te à condition que cette enveloppe soit suffisamment épaisse pour résister à la pression déterminée par l'ajus- tage avec précontrainte de la garniture à l'intérieur de ladite enveloppe.
L'expérience a montré que l'épaisseur de la garniture peut varier entre 2 ou 3 mm environ et 7 mm ou même davantage, lorsqu'il s'agit de moules avec un dia- mètre intérieur variant entre 75 mm et 250 mm environ.
Les garnitures plus épaisses comportent une quantité plus grande de matière ce qui simplifie le perçage de trous dans la garniture, dans le sens de la longueur de cette dernière, à partir du bord supérieur, en vue de l'appli- cation d'un thermo-couple comme décrit ci-dessus.
L'ajustage avec précontrainte de la garniture à l'intérieur de l'enveloppe de refroidissement peut être réalisé soit par "l'emmanchement à force", soit par "l'emmanchement par contraction" comme décrit ci-dessus.
Quel que soit le mode d'assemblage, le moule obtenu aura toujours d'excellentes caractéristiques d'échange thermi-
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que entre la garniture et l'enveloppe de refroidissement.
Grâce à l'assemblage avec précontrainte, on obtient une structure dans laquelle la garniture subit une contrainte de pression circonférentielle et l'enveloppe subit une contrainte de traction circonférentielle. L'élasticité naturelle des parois rigides homogènes dans le sens de la circonférence de la garniture et de l'enveloppe per- met d'obtenir cette précontrainte sans que l'on n'ai be- soin d'avoir recours à des moyens supplémentaires d'ap- plication d'une charge, telles que des ressorts.
La garniture surdimensionnée qui fait agir sa force de dilatation sur l'enveloppe de refroidissement, permet d'obtenir une pression radiale répartie uniformé- ment sur toute la circonférence de l'enveloppe ce qui garantit un contact parfait entre la garniture et ladite enveloppe aux températures telles qu'on les observe pen- dant les opérations de coulée. Grâce à ce contact perma- nent entre deux pièces solides, on obtient un excellent parcours de transmission de chaleur entre la garniture et l'enveloppe. Il en résulte une forte dissipation de la chaleur qui soutient favorablement la comparaison avec le pouvoir de dissipation de chaleur d'un moule entièrement métallique ; par ailleurs, on profite des caractéristiques d'auto-lubrification du graphite.
On doit également noter que la présente in- vention concerne surtout un moule métallique et non pas un moule en graphite du fait que l'enveloppe métallique relativement forte possède une certaine résistance méca- nique et constitue un élément de renforcement de la gar- niture relativement mince et fragile.
La présente description expose certaines in- revendications ,.ovations qui sont également incorporées air, après, il est cependant évident que certaines modifica-
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tions, simplifications ou substitutions peuvent être pré- vues par les spécialistes sans que le résultat sorte du cadre de la présente invention.
REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un moule destiné à la coulée en continu de matières métalliques et compor- tant une enveloppe métallique à l'intérieur de laquelle est disposée une garniture en graphite dont l'espace in- térieur constitue la cavité de moulage, ledit procédé consistant à préparer une enveloppe métallique conçue de façon telle qu'elle puisse recevoir et comprimer le noyau en graphite dans lequel on désire former ladite cavité, à mettre en position ledit noyau à l'intérieur de ladite enveloppe de façon telle que celle-ci comprime ledit noyau suffisamment pour que la garniture fabriquée à partir dudit noyau soit soumise à une précontrainte de compres- sion par l'enveloppe aux températures régnant dans le moule pendant les opérations de coulée,
et à enlever de la matière de l'intérieur dudit noyau pour y former ladi- te cavité de moulage avec des dimensions intérieures qui correspondent à la pièce qu'on désire couler, ledit pro- cédé permettant.de maintenir un contact entre l'enveloppe et la garniture pendant les opérations de coulée.
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The present invention relates to a mold for continuous casting, as well as its manufacture and use in the continuous casting of metals. It relates more particularly to a mold for ingots, its manufacture and its use. ion for: continuous casting of copper and in particular copper
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containing oxygen such as the so-called "malleable tough" copper and;
more specifically, for the. casting of the latter metal in ingots of important dimensions.
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##
In continuous casting processes, molten metal is introduced at one end of a mold open at both ends, provided with a refrigeration device.
During casting, the molten metal solidifies forming a crust which increases in thickness and rigidity until it separates from the wall of the mold following the withdrawal of the solidified metal. In the mold, the most important heat exchange takes place in the zone of the peroi of the base which is in
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contact with the molten metal and the crust mentioned above,
up to the point where the contact between the metal-. at the mold is interrupted.
When trying to use molds with a garnish
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u -e. in graphite placed in a pan> tK3 cooled by a liquid, it turned out to be difficult, ## if not impossible, r¯o ;; - ¯- = e.zt in the càs of the molds intended for casting case parts in large section, to maintain contact between the casing 3t said lining during the casting operation, in particular in the zone of maximum heat exchange between the lining and the lining.
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cast metal.
It is assumed that this insu. 7 "'.': '' 'Ne3 of coiptr. And is due to an unequal deformation caused," .u partial corners L3 "ior>' by the fact that the expansion of the \ j.ritur .j ost! '1 ::' ..: '?' 1:; C that of the casing, at temperatures t alise 'fu'or. Ion obsor-v? in the mold during o * o ,, 1 -rnt * -cn- de c '-.'- ul-' "'.
The main advantage of 1 ".. '". "Ei: .¯-'Gf'. ':. w0,' 1 ..wiCC. In that it provides a. 3t process these ': v; FCY1S per .ietted
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to improve the contact between the seal and 1. ' envelope, in particular in said naxinum heat exchange zone. It has been found that by applying the principles of the present invention a superior surface finish is obtained on the castings and, on the other hand, it is possible to work with casting speeds greater than those which would be possible to predict. with conventional methods.
These advantages and objects of the present invention, as well as other advantages and other objects thereof, will become more clearly apparent from the detailed description below.
In general, the present invention relates to the continuous casting of molten moral in an open mold provided, at its two ends, with a casing cooled by a liquid and which contains a graphite lining disposed inside the mold. the said envelope;
this lining defines the shell of the mold, the assembly being designed so that the casing exerts a pressure on the lining thus determining a compression pre-control act on the lining during the casting operation, at least in the maximum heat exchange zone between the liner and the casing, which improves the contact between these two during the casting operation.
The invention also aims, as a new industrial product, an unheard-of open at both ends comprising a graphite lining which constitutes the shell of the mold, ¯ this lining has a. outer surface convex and surrounded by a liquid-cooled metal shell;
this metal casing has a concave inner surface corresponding to the convex outer surface of the graphite packing, the latter being disposed in said casing such that the convex surface of the packing is in contact with the concave surface of the gasket. 'wraps and that the latter: an liquo a * pre-stress of compression to the garn @@ ure;
is @@ @ reconcile must 0.11! Join be
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sufficient for the lining to remain sor.s compression at the temperatures such as they exist in the mold during the casting operations, in the maximum heat exchange zone between the lining and the cooling jacket.
The packing can be prepared using any kind or grade of graphite or graphite containing materials such as graphite coated carbon, provided the material used is not wetted by the molten metal being. desires to sink. The cooling jacket can be of any metal or alloy, but it is preferred that it is of steel, copper or a copper alloy, the preferred material however being copper.
On the other hand, a thin graphite packing is preferably used under pressure. of a tube, in one piece, and the casing comprises a copper sleeve, the outer surface of which is cooled by water which comes into direct contact with the surface. The most favorable embodiment is a mold in which the whole of the surface of the lining in contact with the cooling sleeve is kept under compression by the latter. For simplicity, this method of mounting the whole of the cooling and packing jacket will be referred to hereinafter as "compression fitting". This adjustment can be in the form of a "force adjustment" or a "contraction adjustment" as described below.
When preparing the mold using a press fit, a graphite core is placed inside the casing which is designed to be subjected to tensile prestressing. casing exerting pressure on the graphite core so as to apply to it a compressive prestress, the value of which must at least reach that defined above. The best results are obtained when, in manufacturing the mold, a graphite core with larger external dimensions is prepared.
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to the internal dimensions of the enclosure in which it is to be mounted.
Then, the core is axially forcefully inserted into the casing, which determines a compressive stress acting on the graphite core. This operation being completed, material is removed from the inside of the core so as to obtain a graphite lining, the dimensions and shape of which correspond to those of the parts which it is desired to cast. A core is chosen whose dimensions are large enough so that the required compression pre-stress is obtained when the core is forcibly inserted into the shell. During this force-inserting operation, the core and shell are preferably maintained at normal room temperature.
When preparing a mold using contraction fitting, the casing can be heated or the core cooled, or both processes can be applied simultaneously. Under these conditions, the core can be inserted into the envelope without the application of force. When the contraction fit is provided, it is not necessary to subsequently machine the inside of the core, as the lining can be prepared with its final wall thickness before assembly of the mold.
It is obvious that the contraction fitting can also be applied in conjunction with the press fit. On the other hand, instead of using a tubular core in one piece, it is also possible to use a solid core or a tubular core composed of several segments.
Preferably, the mold according to the invention is separated from the furnace used for the casting, so that the molten metal inside the mold has a free surface; The metal to be cast can be fed to the mold through a suitable duct, or it can be introduced into the mold by gravity, in the form of a liquid jet.
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bre.
The mold according to the invention can also be fixed to the bottom of the furnace containing the metal to be cast, so that the latter flows directly into the fabric mold so that a column of metal extends from the mold to 'on the surface of the liquid metal inside the furnace.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the drawings which represent, by way of non-limiting example, one embodiment of the invention.
On these drawings:
Figure 1 is a diagram in partial vertical section showing a continuous casting process according to the invention.
Figure 2 is a view in the direction of the arrows and taken on line 2-2 of Figure 1.
Figure 3 is an enlarged vertical section of a mold for applying the process according to the invention.
Figure 4 is a view in the direction of the arrows and taken on line 4-4 of Figure 3.
Figure 5 is a vertical section schematically showing the first phase of the preferred mode of mounting the oversized graphite core within the lower mold shell.
Figure 6 is similar to Figure 5 and shows the core partially positioned within the envelope.
Figure 7 is similar to Figure 6, but shows the core fully positioned inside the shell, and
Figure 8 shows one method of adjusting the interior dimensions of the core to achieve the required thickness of the liner.
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The system is described briefly below on the basis of the attached drawings, and in particular on the basis of the indications in Figures 1 and 2. In these Figures, the various parts are shown schematically, to a large extent, with a view to simplification. In general, the system in question comprises a vertical mold 10, which can be a reciprocating mold supplied with molten metal by a furnace (not shown in the Figures) using a duct 11 which can consist of a metal tube 'with a graphite lining 12. The casting comes out at the bottom of the mold and passes through the container 13.
The installation may include, below the container 13, regulating rollers and a saw (not shown in the figure) making it possible to withdraw the piece at a predetermined speed and to cut it into sections of a given length. Generally, the mold 10 comprises a casing 20 cooled with water and provided with a graphite lining 21. The mold can be supported by a reciprocating frame indicated schematically by the reference 22. The movement mechanism alternative can 'comprise a set of 4 angled levers 23 mounted on a fixed support by means of the pivots 24. The rods 25 serve to connect the pairs of angled levers 23. The links 26 connect the angled levers to the frame 22.
A motor 27 com mnde a crank 28 connected to the angled levers 23 by the rods 29.
Motor 27 may be a variable speed motor, or some other device may be provided for adjusting the number of vertical strokes per minute that it is desired to perform on the mold. The stroke length can be adjusted by adjusting the length of the lever arms or by adjusting the eccentricity of the
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crank 28.
The water container 13 may be independently supported in a suitable manner so that it lies below and near the bottom of the mold.
One provides a rubber seal 33 which takes support on the casting. When the hollow part comes out of the lower end of the container, it is sufficiently cooled so that there is no longer any risk of the rubber seal overheating.
The cooling jacket can be supplied with water by means of the supply tube 34; water enters the casing through the tangential inlet 35. Passing around the mold, 1 (water follows a circular path, and it exits the mold at the lower part of the mold. the latter passing through an annular orifice 36 of restricted section; thanks to the relatively small section of this outlet orifice, in comparison with the volume of water admitted to the mold by the tube 34, the space provided for the water 37 inside the envelope is constantly filled with water.
The annular orifice 36 directs water exiting the cooling jacket to the outer surface of the casting which exits from the lower end of the mold. Subsequently, the water arrives in the container 13 from which it is discharged by means of a tube 38, the discharge rate being adjusted so that the desired water level is maintained in the container. 13. This arrangement has the advantage of almost completely eliminating any contact between the casting and the air until the casting leaves the container 13 after having undergone sufficient cooling for the oxidation of the material. metal surface is avoided or, at least, greatly reduced.
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The mold is described in detail below with the aid of the indications in Figures 3 and 4. The mold 10 'corresponds to the mold 10, the casing 20' corresponds to the casing 20, the lining 21 'corresponds. to the gasket 21 and the inlet port 35 'corresponds to the inlet port 35. The casing 20' is constituted by an internal cylindrical part 41 arranged inside a part external cylindrical 42. The plates 43 and 44 fixed in a suitable manner - for example by welding - respectively to the upper part and to the lower part of the part 42 serve as closing flanges and form a joint. ment with parts 41 and 42, a casing of water cooling.
At the upper part of the part 41, there can be provided a shoulder 45 provided with a flange 46 constituting a. seal and a bearing surface for the plate 43. The lower outer edge of the. part 41 can be chamfered and held at a certain distance from the inner chamfered edge of plate 44 by means of several screws 47. The position of part 41 can be adjusted which allows the size of annular hole 36 to be adjusted; the section of this orifice is adjusted so that it is smaller than the section of the inlet orifice 35 which allows the cooling jacket to be kept constantly filled with. liquid.
The gasket 21t is inserted under pressure * in the part 41 of the mnière described in detail below The lower edge of the inserted gasket can come into contact with the shoulder 48 which can be provided on the part 41, near the lower inner edge of the latter. A retaining ring 49 can be mounted on the upper part of the mold using screws 50 screwed into the plate.
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43. The ring 49 may protrude beyond the upper edge of the liner 21 'as shown in the figure, thereby helping to hold the liner and the part 41 in their respective position within the mold.
It may be noted that the part 42, the plates 43 and 44 and the adjusting screws 47 undergo virtually no effect determined by the longitudinal and transverse expansion and by the contraction - including thermal expansion and contraction - of the part. 41 liquid cooled.
Figures 5 to 8 show the preferred method of mounting the gasket inside the part 41, with the required pressure. In these figures, the various parts are also shown schematically with a view to simplifying the drawings. In Fig. 5, part 41 is placed on bed 55 of a press and the oversized graphite core 56 is placed on the top of part 41 with the core axis aligned with the axis of the core. the part 41. The lower outer edge of the core 56 and / or the upper inner edge of the part 41 may be provided with a suitable chamfer which facilitates the introduction of the core into the part 41. The pail 57 of the press is then applied to the upper end of the core.
Then a sufficient force is applied to the press to insert the core inside the part 41, until the core is in the position shown in Figure 7; thus, the core is compressed and its dimensions are reduced upon insertion into part 41, as shown in figure 6.
The dimension "A" of the core 56 (see Figure 5) is calculated such that the graphite part undergoes a compressive prestress applied by the part 41 at the temperatures to which the graphite liner and part 41 are exposed in the mold, when casting operations. Preferably, the graphite core "
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has this excess dimension "A" over its entire length "L". In this case, however, the excess dimension can be provided only in part "B" which represents the zone of the finished lining in which the maximum heat exchange is observed, in the mold, between the cast metal and the lining, and between the latter and room 41.
According to the present invention, the inner dimension "C" of the core (see Fig. 5) is calculated such that a thickness "T" of the core greater than the desired thickness of the liner is obtained after insertion of the liner. core in part 41. The thickness "T" is calculated so that sufficient strength is obtained from the core so that the latter can be inserted into part 41 without risk of breakage. After insertion, the core is machined to give it the desired dimension "D" and the desired thickness "E" of the liner, as shown in Figure 8.
As shown in this figure, this machining operation is carried out by placing the core mounted inside the part 41 in the mandrel 60 of a suitable revolution, after which the core is machined with the aid of the cutting tool 61 until the thickness "E" of the lining is reached which must be approximately 2 to 3 mm if good results are to be obtained in casting operations .
The core 56 can be a solid or a hollow part; it can be formed by a single part or by several segments; Therefore, the packing made from this core can be a one-piece packing or a packing made up of several segments.
However, it is recommended to prepare a one-piece packing from a corresponding created core.
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The best are obtained: results - working with molds for ingots provided with circular linings which are surrounded by circular envelopes, but without thereby departing from the spirit of the invention; other shapes can also be used, including molds with linings having a convex outer surface which is in contact with a. corresponding concave inner surface of the envelope. On the other hand, instead of an assembly mode described with reference to FIGS. 5 to 7, another method can be applied according to which the part 41 is constituted by suitable segments which are placed around the core 56 and clamped against this. last so that the required pressure is obtained; however, this method is not particularly recommended.
At the start of the casting operations, it is possible to insert into the mold 10, passing through the bottom of the receptacle 13 (figure 1), a bar the dimensions of which are such as to adapt to the hollow space of the mold. De- fined by the lining 21. Then the cooling jacket is supplied with water supplied by the duct 34 and the molten metal is passed through the duct 11; the bar mentioned above is removed when the metal solidifies. The upper part of the bar may be provided with a protruding part such as a bolt around which the first casting solidifies, so as to be fixed on the bar, which allows the operator remove the casting from the mold using said bar.
When the casting operations have started, the molten metal is admitted into the mold at a rate which corresponds to the rate of withdrawal of the castings, these two variables being calculated in such a way that the desired level of metal can be maintained in the mold. the mold.
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When the molten metal is cooled, it solidifies and forms an "X" crust which, during the withdrawal of the casting from the mold, increases in thickness and rigidity until as a result of the contraction. of the metal solidified inside said crust, there is no longer any contact with the lining 21 (at point "Z"). Therefore, the maximum heat exchange zone in the mold is the zone "W" of the liner between the upper surface of the molten metal in the mold and the point "Z", since in this zone there is direct contact between the gasket and the cast metal.
Below the "Z" point, the heat exchange between the casting and the liner is reduced due to less intimate contact. To eliminate any risk of molten metal projection following a breakage of the "X" crust, the bottom of the mold is at a considerable distance from the "Z" point; the location of this point and the size of the "W" zone are determined by the rate of cooling of the casting and the rate of casting. In general, this risk is eliminated when the mold has a length greater than approximately 12.5 c / m.
For each given mold, the depth that the unsolidified metal ("Y") reaches inside the casting is determined by the casting speed, that is, the greater the withdrawal speed. of the casting is reduced, the shallower the depth of the unsolidified metal and vice versa.
It is possible to work with any casting speed, even with a speed which determines a shallow depth of the non-solidified metal, so that the lower part of this metal is near the upper part of the mold; it is also possible to work with a casting speed determining a great depth of non-solidified metal, - 13 -
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the latter may in this case substantially exceed the lower edge of the mold. However, in general, and particularly when casting tough malleable copper, it is recommended that the casting speed be adjusted so that the bottom of the unsolidified part (flyweight) of the metal is close to. from the bottom of the mold.
The heat transmitted from the cast metal to the mold is dissipated by the cooling water which is in the casing 20, via the lining
21 and the wall 41 of the cooling jacket which have a high thermal conductivity and allow good heat transmission to be obtained when they are in contact with one another. However, when the contact between these two members is imperfect or non-existent, the heat transmission is considerably reduced, since even an extremely thin layer of gas "R" has a considerable insulating effect.
Any decrease in the heat transfer between the liner and the cooling jacket has a considerable influence on the temperature gradient inside each of these two components and on the temperature gradient at. through all of these, and, in this case, the temperature of the surface of the liner, which is in contact with the cast metal, undergoes a significant increase.
When the principles of the present invention are not applied, it appears that the contact between the packing and the wall 41, in particular in the zone of maximum heat transmission of the mold, is not maintained but reduced. or canceled during the casting operation. It seems that such a reduction or elimination of contact between
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said members is caused by a difference in expansion of these members due to the difference in their respective coefficient of expansion, and this effect is sufficient to cause a separation between the part 41 and the liner, even when the temperature of the latter is higher than that of room 41.
Due to this phenomenon, the heat transmission inside the mold is reduced and the temperature of the packing reaches an excessive value, as a result of which an inferior surface of the casting is obtained; at the same time the permissible casting speed for a given mold is also reduced.
On the other hand, when applying the principles of the present invention, the contact between the liner and the cooling jacket is maintained during the casting operation, due to the fact that the expansion of the liner is identical to that of part 41. The difference in the respective thermal expansions of these two members is compensated for by the expansion of the lining when the compressive force acting on the latter is reduced due to the thermal expansion of part 41, if although the total expansion of the lining reaches the same value as the expansion of part 41.
It seems that this explains the double advantage offered by the application of the invention, namely: a higher casting speed and a higher quality surface of the casting.
The present invention can be applied to the casting of any metal or alloy. It is particularly advantageous when it comes to casting metals such as licier, silver, nickel, aluminum, magnesium and, in particular, copper. The
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The present invention is particularly useful when it is desired to cast oxygen-containing copper, such as strong malleable copper, of any size desired, and when it is desired to cast ingots of large dimensions (of a diameter greater than about 70 mm) of oxygen-free copper such as deoxidized copper or phosphorous deoxidized copper.
Hitherto it has not been possible to satisfactorily cast strong malleable copper in large quantities and in such a way as to obtain the quality required by industry.
The term "oxygen-containing copper" in the present specification refers to resistant malleable copper as well as copper containing a lower amount of oxygen; this term designates all kinds of copper containing free oxygen which can attack the graphite packing, when the normal operating temperature, as it corresponds to the characteristics of the packing used, is exceeded.
On the other hand; the term "oxygen-free copper" herein denotes the kinds of copper known as "phosphorous deoxidized copper" both high and low in residual phosphorus, and any other kind of copper. deoxidized copper, such as deoxidized copper with lithium, boron, calcium, etc., as well as all kinds of copper described as "free from oxygen"; in other words, the above designation refers to any kind of copper not containing oxygen which could attack the graphite packing at normal operating temperatures.
When applying this mnvention, it is recommended that the mold perform a
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reciprocating at a suitable speed and with a suitable stroke length, and the molten metal is introduced into the mold at a calculated rate, so that the level of molten metal remains below the upper end of the mold . However, if necessary, a stationary mold can be used. Likewise, the mold can be permanently filled with a column of metal, which is achieved, for example, by fixing the upper end of the mold to the lower part of a suitable furnace, such as than a storage oven.
Preferably, the procedure is such that the molten metal feed duct remains immersed in the molten metal during the casting of a copper containing oxygen or a copper not containing oxygen. . However, in the case of copper containing oxygen, the feed duct can be omitted and the mold open at its upper part can be fed by a free jet of metal, under the effect of gravity.
When casting oxygen-free copper, it is recommended to maintain a protective layer formed by the particles of a carbon material, such as flake graphite, carbon black, an- pulverized thracite, etc., on the surface of the molten metal in the weight "Y". On the other hand, when casting a copper containing oxygen, it is not necessary to use a layer of reactive carbon material.
The casting speed may vary depending on the material to be cast, so that the temperature of the graphite packing is maintained at a suitable value so as to obtain castings having satisfactory characteristics. In the case of oxygen-free copper, the maximum storage temperature
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Graphite coating should be kept below about 775 G. In the case of copper containing oxygen, this temperature should be kept below about 600 C.
Castings can be removed from the mold at a uniform rate or intermittently.
An endless ingot can be cast and cut into sections of a determined length as it is withdrawn from the mold; this is preferably done in the case of relatively small profiles. On the other hand, when casting relatively large profiles, it is preferable to interrupt the casting operation when the casting has reached the required length.
The part thus produced is then removed from the mold and the next part is cast. In neither of these two cases, the length of the part produced depends on the length of the mold and the term "continuous casting", and any term derived therefrom, applies to one or the other. other of these two casting methods.
The present invention is explained below by several examples: EXAMPLE 1
A cylindrical graphite packing is inserted into a cylindrical copper shell in the manner shown in Figures 5 to 8. The outside diameter of the graphite core (dimension "A" in Figure 5) is 179mm, its internal diameter (dimension "C") of 152 mm. The inside diameter of the copper casing (part 41) is 177.8 mm; the outside diameter of this piece of 186, 79 mm. Contrary to what one might fear, we see that the graphite core can be inserted by force into part 41 without difficulty and
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without breaking.
After inserting the graphite core into the shell (position shown in Figure 7), the inner surface of the graphite core is bored, as shown in Figure 8, so that a granite having a 171.3 mm internal diameter.
This assembly is then heated so as to bring it from ambient temperature (20 ° C.) to a temperature of 199 ° C. At this temperature, the packing is always maintained in a tight fit inside the part 41.
EXAMPLE 2
A cylindrical graphite packing is inserted into a cylindrical copper shell as shown in Figures 5-8. The outside diameter of the graphite core (dimension "A" in Figure 5) is 17. , 2 mm, its inside diameter (dimension "C") of 152 mm, The inside diameter of the copper casing (part 41) is 177.77 mm. Its outer diameter of 196.95 mm. Contrary to what one might fear, it is found that it is easy to insert the graphite core into the part 41, without there being any breakage.
After inserting the graphite core into the casing (position shown in figure 7), the inner surface of the core is bored, as shown in figure 8, so that a gasket having an inner diameter is obtained. of 171.3 mm.
The assembly thus obtained is then heated so as to bring it from room temperature to a temperature of 163 ° C. At this temperature, the lining is always maintained in a tight fit inside the part 41.
EXAMPLE 3
The 21 'cylindrical graphite packing and
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the cylindrical copper envelope 41 are assembled by contraction, as described above. Before assembly, the outside diameter of the graphite packing is 220.88mm; its internal diameter, 206.3 mm; the internal diameter of the copper casing is 220.35 mm; the outer diameter of the copper casing, 220.65 mm.
For assembly, the copper casing 41 is heated and brought to a temperature of 205-232 ° C., while the graphite packing is maintained at room temperature. The liner can then easily be inserted into the thermally expanded casing, after which the casing is allowed to cool. Due to the contraction, the wrap fits tightly around the raphite liner so that excellent contact between the surfaces of these two parts is maintained during the casting operation described below. .
One can get an idea of the pressure existing between the respective contact surfaces of the copper casing and the graphite packing when it is noted that after assembly and after cooling the diameter outer copper casing is 228.70mm which corresponds to an increase of 0.05mm, while the inner diameter of the liner is 205.81mm which corresponds to a decrease of 0.48 mm due to compression. The thickness of the lining is 7.29 mm.
No machining operation is performed on the interior surface of the liner after assembly, this interior surface having dimensions which allow an ingot to be cast with a diameter of approximately 203 mm.
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When desired, the copper jacket may be heated to a temperature higher than that indicated above, prior to assembly of the copper jacket and the graphite packing, after which the outside diameter of the packing, before assembly, can be even larger; by proceeding in this way, an even greater pressure is obtained between the surfaces in contact after the press-fit assembly.
EXAMPLE 4
A packing and casing assembly was prepared as described by Example 1 above. This assembly is mounted in a mold of the type shown in Figures 3 and 4 which are approximately to scale. The length of the mold is 250 mm. The mold thus prepared is used in a continuous casting system, as shown in Figure 1, for the continuous casting of resistant malleable copper.
Strong malleable copper was introduced into the mold from the fore-crucible of a furnace and passed through a conduit 11 (Figure 1) having a diameter of 5.5 mm at the outlet. The mold is reciprocated at a frequency of approximately 60 cycles per minute and with a stroke length of approximately 4mm. Cooling water, having a normal temperature of 28 ° C, is circulated through line 37 of the mold.
The molten metal feed and the cast ingot withdrawal rate are calculated such that the level of molten metal inside the mold is maintained approximately 25mm below the top edge of the graphite liner. The upper edge of the peripheral layer formed by the metal, being
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consolidation, is maintained approximately at the surface of the molten metal. It seems that the weight, surrounded by the crust, extends to the level of the lower edge of the mold, and the lining 21 is held securely inside the part 41 throughout the duration of the casting operations.
A resistant malleable copper ingot is continuously cast at a rate of 2 tonnes per hour, the casting being cut into sections of a suitable length as it leaves the container 13. The surface of the cast metal is smooth and free from annular folds. The surface is so smooth that virtually no water leakage is observed through the rubber seal 33 located at the bottom of the water container 13. No substantial reduction in thickness is observed. graphite packing even after a considerable period of mold use. This fact shows that the lining does not undergo any chemical attack by the oxygen contained in the resistant malleable copper.
EXAMPLE 5
The example below concerns the casting of phosphorous deoxidized copper. The cooling jacket and the packing are assembled according to the indications of Example 2 above. The assembly thus produced is mounted in the mold shown in Figures 3 and 4 which are approximately to scale. The length of the mold is approximately 254 mm. This mold is incorporated into the continuous casting system shown in Figure 1.
The mold is reciprocated at a frequency of approximately 60 cycles per minute, with a stroke length of 4mm. about. Cooling water is circulated at the temperature
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ambient, in pipe 37 of the Moule.
Molten phosphorous deoxidized copper is introduced into the mold from the fore-crucible of a furnace via a conduit 11 (figure 1), the outlet of which has a diameter of 5.1. mm approx.
The metal feed and the rate of withdrawal of the cast ingot are calculated such that the level of molten metal inside the mold is maintained at a distance of approximately 25 mm below the upper edge of the liner. graphite.
The upper edge of the "X" crust, formed by the solidifying metal, is held approximately level with the surface of the molten metal. The flyweight appears to extend approximately to the level of the lower edge of the mold, and the liner 21 is held securely inside the part 41 throughout the casting operation.
The feed pipe 11 remains immersed in the molten metal, in the weight, and the surface of the molten metal is constantly covered with a layer of flake graphite.
The cooling and the casting speed are calculated so that the hottest point of the filling can be maintained at a temperature below approximately 7600 C. A phosphorous deoxidized copper ingot is continuously cast at a rate of 2 tonnes per hour. The surface of the casting is smooth and free from annular folds. The surface is so smooth that virtually no water leakage can be observed through the rubber seal 33 provided at the bottom of the water container 13. No noticeable reduction in water can be observed. thickness of the lining, even after a considerable period of
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the filling mounted in the mold.
EXAMPLE 6
The present example also relates to a strong malleable copper casting operation. The cooling jacket and the liner are assembled as described in Example 2 above. The assembly thus produced is incorporated into the mold according to the indications in FIGS. 3 and 4. The length of the mold is approximately 254 mm. The mold is used as part of the continuous casting system as shown in Figure 1.
The mold is subjected to a reciprocating movement, at a frequency of about 60 cycles per minute, with a stroke length of about 4 mm. Cooling water at ambient temperature is circulated in the pipes provided for this purpose inside the mold.
Resistant malleable copper coming from the fore-crucible of a furnace is introduced into the mold through the conduit 11 (figure 1), the outlet of which has a diameter of approximately 17.6 mm. . The molten metal feed rate and the cast ingot withdrawal rate are calculated such that the level of molten metal within the mold is maintained at a distance of about 25 mm below the top edge. - inside of the graphite trim. The upper edge of the crust formed by the solidifying metal is maintained approximately level with the surface of the molten metal.
The weight appears to extend approximately to the level of the lower edge of the mold, and the liner 21 is held firmly inside the cooling jacket, throughout the casting operations.
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The supply duct 11 remains immersed in the weight, however, no protective layer applied to the free surface of the weight is used.
The cooling and the casting speed are calculated in such a way as to maintain the hottest point of the filling at a temperature below approximately 600 C. The surface of the cast ingot is smooth and free from any annular folds. The surface of the casting is so smooth that virtually no water leakage can be observed through the rubber seal 33 provided at the bottom of the water container 13. No noticeable reduction is observed. 3. The thickness of the filling, even after a considerable period of use of the mold.
The temperature of the graphite packing can be measured by any suitable method. For example, to measure the temperature of a gasket having a thickness of 7.29 mm, as is the case of the gasket mentioned in Example 2, a hole with a diameter of 1.59 mm is drilled in vertical direction in the upper edge of the lining, this hole being oriented in the direction of the length of the lining and placed in the middle of the wall of the latter; an intermediate couple is inserted into this hole and moved along it, which allows the temperature to be measured over the entire length of the packing. In this way, it is easy to determine the hottest point of the filling. The maximum temperature is generally observed in the area indicated by the mark "W" in Figure 1.
It should be noted that, in the case of a gasket having the thickness indicated above, the distance between the hole and the surface of the gasket adjacent to the casting is approximately 2.59 mm.
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The exact thickness of the lining is not a determining factor, provided that the following indications are observed. It is recommended that the liner be thin enough so that it can adapt to any irregular changes in the shape of the cooling jacket as may be determined by the expansion phenomena during casting. ; however, the packing must be thick enough so that an adequate mechanical pressure is obtained between said packing and the cooling jacket, following the assembly with prestressing as described above.
The exact thickness of the copper casing 41 is not a determining factor provided that this casing is thick enough to withstand the pressure determined by the preloaded fit of the liner inside the casing. said envelope.
Experience has shown that the thickness of the lining can vary between approximately 2 or 3 mm and 7 mm or even more, in the case of molds with an internal diameter varying between approximately 75 mm and 250 mm.
Thicker packings have a greater amount of material which makes it easier to drill holes in the gasket lengthwise from the top edge for thermo application. -couple as described above.
The preloaded fit of the liner within the cooling jacket can be accomplished either by "press-fit" or "shrink-fit" as described above.
Whatever the assembly method, the mold obtained will always have excellent heat exchange characteristics.
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as between the packing and the cooling jacket.
By means of the assembly with prestressing, a structure is obtained in which the lining is subjected to a circumferential pressure stress and the envelope is subjected to a circumferential tensile stress. The natural elasticity of the homogeneous rigid walls in the direction of the circumference of the lining and of the casing makes it possible to obtain this prestressing without having to resort to additional means of application of a load, such as springs.
The oversized gasket, which makes its expansion force act on the cooling envelope, makes it possible to obtain a radial pressure distributed uniformly over the entire circumference of the envelope, which guarantees perfect contact between the gasket and said envelope at temperatures. as observed during casting operations. Thanks to this permanent contact between two solid parts, an excellent heat transmission path is obtained between the lining and the casing. This results in a strong heat dissipation which compares favorably with the heat dissipating power of an all-metal mold; moreover, one takes advantage of the self-lubricating characteristics of graphite.
It should also be noted that the present invention relates mainly to a metal mold and not to a graphite mold because the relatively strong metal shell has a certain mechanical strength and constitutes a relatively reinforcing element of the packing. thin and fragile.
The present description sets out certain claims, .ovations which are also incorporated hereinafter, however, it is evident that certain modifications.
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These modifications, simplifications or substitutions may be foreseen by those skilled in the art without the result departing from the scope of the present invention.
CLAIMS 1. Manufacturing process of a mold intended for the continuous casting of metallic materials and comprising a metallic casing inside which is disposed a graphite lining, the interior space of which constitutes the mold cavity. , said method consisting in preparing a metal casing designed in such a way that it can receive and compress the graphite core in which it is desired to form said cavity, in positioning said core inside said casing in such a way that this compresses said core sufficiently so that the lining made from said core is subjected to a compressive prestress by the casing at the temperatures prevailing in the mold during the casting operations,
and removing material from the interior of said core to form said mold cavity therein with interior dimensions corresponding to the part to be cast, said method allowing contact to be maintained between the casing. and the packing during the casting operations.