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" Ï4.oc .,.<: f,,1:.a .',; i1 Dr ....;;'1. ', * ' C 11 -U ".-
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la présenta invention et rapporte à un procédé pour couler du mdtal en continu et vies plus po.rt1cul1hr()!"Jcnt un procédé dUlt1n' k la enulde en continu de cuivre et plus apdetalement de culvro à faible teneur en oxygène.
Dans son enuemble, la présente invention comprend. dans un procédé pour couler du uétal un continu dane lequel
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du métal en fusion est introduit dans une extrémité d'un coule
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à extrémités *uvertes et dans lequel le uétal coulé et rottrd de l'autre extrémité du soûle, le pcrfeotionneacnt consistant
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à introduira de l'hydrogène ou un mélange dt gaz renfermant
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y lus d'environ 40 % en volume d'hydrogène nu voisinage de la sone do la pnrot du aoule dans laquelle ooamonce la 1011d111-
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cation du métal en fusion introduit au coure du processus de
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coulée Pour obtenir ltol" mvilleurs résultats,
et SUI hydro- gdnd cet introduit en continu dans la zone précitée du moule* La prenente invention eut spécialement avantageuse donc les procevoue de coulée en continu dans lesquels 1. métal en fusion cet introduit doms la zone refroidie du moule vertical à extrémités ouvertes et dans lequel l'allure d'in- troductinn du métal en 1'u010n par rapport à l'allure d'enlé. vopúnt du métal coulé est telle qu'elle maintienne une surface
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libre de la paroi du moule dune la zone de refroidissement de
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ce moule, citet-à-dlre une partie de la.paroi du moule située
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dune la sont de refroidissement qui s'étend au-dessus du ni- veau du métal contenu dans ledit moule.
Dans de télé pro-
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coacun d4 coulée, le métal en fusion commence à se solidifier à l'ondroit du rdnioque de tétai dans le Mule; et contour- à la pr6oonto invention, le gaz hy-trogttnd est introduit jusqu'à la onno de Ici paroi du coule dans laquelle et trouve le mn1oque de métal en fusion. un avantage Important de la présente invention réside dans le fait qu'elle a perctia de concevoir un proeddi dnne lequel un citait 8p6c1:\lc..)nt du cuivre et des Alliages à base de cuivre, et particulièrement du cuivr* à faible
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teneur en oxygène, peut être coulé en continu avec succès
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tant pendant des lape de teupe plue longe qu'à dub vitesse plus élevées, nu moi4o avec ces doux avantages, qu'il n'était possible antérieurement a la présente 1nvtion.
De plue,
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les pièces coulées obtenues par le procédé de la présente invention possèdent, de façon uniforme, d'excellent va carac-
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téristiques de surface, ce qui est un avantage auppld6nta1r.
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du présent procédé. Un autre avantage important de la pré- sente invention réside dans le fait qu'elle a permis de con- cevoir un procédé dans loquet on peut couler en continu du cuivre à faible teneur en oxygène pendant des lapa de temps plus longe et à des vitesses plus grandes qu'il n'avait été possible jusqu'à présent tout en produisant en même temps une pièce coulée non poreuse à surface uniforme et de poids spécifique supérieur à 8,85 en produisit facilement un cui- vre à faible teneur en oxygène d'une densité cupérieurs à 8,
9 et de densité qui est à toutes fins utiles sensiblement celle du poids spécifique théorique du cuivre. Lesitw avan- tages de la présente invention ainsi que d'autres deviendront facilement compréhensibles en consultant la description qui va en être faite.
Dans la mise en oeuvre de la présente invention, une telle introduction de ce gaz hydrogéné peut être effec- tuée de toute façon appropriée. Par exemple, le gaz peut être introduit dans la zone préoitée en l'amenant tel quel dans ladite région depuis une source extérieure ou bien en libé- rant ce gaz dans ladite zone de toute autre manière appropriée, à partir de toute source convenable, par exemple par décompo- sition "in situ" d'un gaz approprié produisant de l'hydrogène.
Pour obtenir les résultats les meilleurs dans les processus de coulée dans lesquels le ménisque de métal est situé dans la zone de refroidissement du moule, on effectue l'introduc- tion du gaz hydrogéné en l'amenant tel quel depuis une source extérieure jusqu'au moule, au voisinage de la zone de la paroi du moule où le métal en fusion arrivent vient de contact avec la paroi refroidie dudit Moule. :Par exemple, on peut intro- duire le gaz hydrogéné dans la cavité du moule au-dessus du
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niveau du métal rentermè dans ce moule \1" ;
,,' 2 ro 'c, c,ua r - r-
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forée disposée au-dessus de la cavité du moule, à un niveau supérieur à celui du métal renfermé dans ce moule ou bien depuis des lumières ménagées dans la parai du coule, au-dessus et au voisinage du niveau de métal destiné à être maintenu dans le moule pendant le processus de coulée; ou bien par diffusion à travers la paroi du moule à l'endroit où ce dernier est constitué par une matière suffisamment poreuse, comme par exemple du graphita L'utilisation la plus efficace de l'hydroième se produit lorsque ce gaz est introduit par diffusion à travers la paroi du moule.
Conformément à un autre moyen général important de la présente invention, le gaz hydrogéné est introduit dans la zone de la paroi du moule précité en quantités contrôlées.
Ce contrôle est effectué de façon la plus facile et la plus avantageuse en réglant la quantité de gaz introduit pour obte- nir une surface d'un caractère désiré sur la pièce coulée, comme on peut le voir sur celle-ci au fur et à mesure qu'elle sort du moule. En général, lorsque l'on introduit des quan- tités accrues de gaz hydrogéné, l'apparition d'un réseau irrégulier d'irrégularités sur la surface de la pièce coulée en train de sortir indique que l'on se rapproche d'un excédent nuisible du gaz introduit, et un réseau irrégulier d'irrégula- rités sur la majeure partie de la surface de la pièce coulée sortant indique un excès nuisible de gaz introduit.
L'appari- tion d'une disposition irrégulière d'irrégularités ayant l'ap- parenoe de plie ou bourrelets perceptibles au touchersont carac- téristiques de cette répartition irrégulière sur la surface de la pièce coulée.. D'autre part, si l'on introduit des quantités décroissantes de gaz hydrogéné, l'apparition de petites marques de frottement de surface visibles sur la pièce coulée au fur et à mesure qu'elle sort indique que l'introduc-
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tion du gaz hydro±4n<$ approcho de quantités tr-ip faibles qt un forte mU/rt-nct produit des grivurt:3 i rifia dtr.o la r.1èct) touleus indique qui l'on utilisa trot- qjj-.nttt1* trop faible 4a e,iz.
Confor,.é;htnt k co qui v.tr.t dl:4-tr# 1: 4ti:{:!Q6, un fioyfen f.t.n'r'11 et de la ï-rs'.nte invention consista à contrôler l'introductita du ear. hydre<;yn jusqu'à une sony du la J:'tro! de aoule prc1t' à une illtirq en d6blt lnft.'rïùur à ovlui auquel une diopooltion 1rr6Gl1tr d'Irré- f,Ular1tt5a se produit sur la rujeurv partie de la ourtace du la pitee coulée tri train du sortir et eur1Qur & c<<lui auquel des -.irquu5 r u grVH.x'90 profondes <sû produisant dïma la rlèce coulée loroqu'ellu eort du coula.
On utilisa de façon fort avt±cu la rr?cente invention d'ma les procédée de coul'"'.) utl1icnt W1 :::ow.1J vurt1c::ll ou. lu niveau du !r.t3.1 en fualin fmf's?'? d'mu 10 soûle 6ot F.:l1n'tl:n ïin duooouo de la p'M 3uj.vrieur<* dô la. znnv rufrolliu du.dit < o'jlu tt üù 10 nivy.u du :9aiequ<.' do n4tntl .n fusion 4':<nM 1-t zerv rd'l'Oid1!J utt d 1ilac J selon un r.iweu-.4.nt da v:-tît vlvr t v-ttic-.l r yp.t -irol du isouluf pendant lu ,r')C'zC8':.l.!J df,;: coulv C' p'sut obt<<tp un tel dplc-nt de- du j-enisque jat tout dë'.m<....s.t nr'&t "Rt !#* s,:$roi ' . "'1'1.....t !#* 't - ui ïnfr:, jur txtj.Ji ; ;r'y '--'14:1 hri.t's3. dvo cts d* un ;.oul tn or, r.1czx encore par vsn ï'.ouvt:ëat de r;:onto-ut...h'l10S(;
du soûle. î>uR0 lu r:...tlloU4" ï,orfe d*utili<* sation de- tue Irocunoue d coulé# nn rtclv dru z hydrne6n< dana le. sono de la paroi du soûle sur l'\'1uQllQ au d'jlnoe lo s<*îîisquai de façon à obtenir duo r1(.t.0 ou ondu- lationo un1torudr.únt osrncdee sur la oirlace du la 1èco
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coulée au moment ou elle sort.
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Un gaz hydrogéné renforrwant n'importe quelle quan-
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iit # tï'fcjrôï'Otfîno .eut être utilisa dans la riloo en oeuvra 4e In Ilivurtlon pourvu que ou et t'enfer:'1o plus d'envi- ron 40 µ± d'hydrogène on vnlwc. Du prfrcnc, le gaz t'en- ft"v. u !r-oi 1; \,On volur,o d'hydrogènu et mieux encore, 0*11 iî,*t le l'hy1rotn... ot.moibh:",mt pur, co....'1$ on peut en o<.n7 dKe i'idustrA.
Li oonetintrutlon du l'hydrogène dittti 1 -.s jr cit# tiur la quantité do gaa utilisa Ea t;';':1("\l, liCur obtenir Ite ::.ü111I;#urs retiultate, loraquu l'on 4iuimîii Xt\ concQntr:\t1on dthydrog?Jn(l dans la gaz, la q,\vînt1tt. du cr7. ut1110ú nU{ß..cnteo ot vieu-voran, La quantité de ena ut'l.Ut,r! oot fonction auaai. de la façon dont le gaz ect introduit inna la r(.@'1on du la paroi du coule.
Dans les rroecr'jovHî dtx poulwy dons 1'squls le 'n1oque de r.4tal on fusion ce trouva dire la sont de rutroidie3enunt du coulu pcaâunt la coulda du r.itt.*ilf et oh le gaz hydrogéné est Intro- duit jusqu'à la c<\v1 tt5 du Rioulu drmo l'espace 01 tu4 au-dessue du rt'-tal ue trouvant dnna lu r-oulu en utilioint une b"\guo pl.:r1'o't;C cit'c au-daesuo du .ourle, lu rfmdt:
.t!nt de ce mode d'1ntrnduct1n colt du fait de la dilution, soit de la com- bvction ou du eve duux est ai faible qu'il cet dJfft..11. ?&'*u n utilisât du l'hydrogbne pur, d'introduire 1 ' t luf jour o1.tn1r la diopoultion iti*f, UJfcïv 3uor..trntiQnni'*v d'ifrgultrita 1'\ 8urrrlO di la ceiulee un tr,,iln de sortir Toutefois, on obtient facilement co S...m'c de surface n utilisant de tels rrncessue do lorsque le giz et introduit ear dos 1=,Ièrue dans la. rurnî du moulu# nu voisinât! du m-ininque de métal, et par t1o\!.1 i r(:.ißnt loroque lu eaz y est diffund à travore la paroi
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du coula.
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Dans la Ctiao en oeuvra do ifs présenta invention, on u conotaté quu la vitesse de nouldu est fonction do la
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forme de la section transversale et de la dimension do la pièce coulée que l'on désire produire, de la présence ou de l'ab- sence do parties coniques dans la zone de refroidissement
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du moule ainsi que de l'allure du mouvement de vuetwi,nt du ménisque de Métal ou de l'allure de solidification du métal
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dans los zones de refroidissement, de tagme que de la conduc- tibilité thermique du métal que l'on coule, ainsi que de la capacité totale d'évacuation de chaleur du coula.
En général* l'allure de va-et-vient est augmentée avec la vitesse do coup- lée (c'est-à-dire l'allure nette d'extraction de la pièce coulée hors du moule) et vice-versa* la présence d'une conicité convergente sur la paroi du moule délimitant la cavi- té du moule augmente le pouvoir d'évacuation de chaleur du
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moule et permet l'utilisation du vitesse de couléo plue gran- des qu'il ne serait possible autrement. D'autre part, la vitesse de coulée diminue lorsque la dimension la plue faible
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de la section transversale de la pièce coulée au±C4.nte.
La présente invention peut être mise en oeuvre dans
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n'importe quel processus de coulée do rcdtal en continu utili- sant n'importe quel type classique de moule de coulée on conti- nu constitué par toute matière classique. Toutefois, elle est extrêmement avantageuse lorsque l'on coule du cuivre à faible
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teneur en oxygène dans un moule dans lequel le métal. eat coule contre une surface de graphite, et spécialement une surface conique de graphite, par un procédé dans lequel on t1:\int1cmt dans la zone de refroidissement du raoule une ourrttee 11br:a de la paroi de co moule, II1Ji101o.1\J;.²r,.t;
îorcquy l'on ut1l1r:v une couche d'une luutière partioulaire a=.â.4 sur lu (,1U"ÚtQO du métal no trouvant dans la moula pvmh\nt 1't)15:l';)t1n de
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coulée, et p:\rt1culièrQont loraqua le inJUu* d% .t-û .vl qui ea trouve dans le :.r.Ot.1ltt pondant 00 a:,<.;.: it 6'.''' '1 r -.1."
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va-et-vient par rapport à la paroi du roule pendant la coulée du métal dans ce moule.
On utilise dans la présente descrip- tion l'expression "cuivre à faible teneur en oxygène" pour qualifier un cuivre renfermant moins de 0,015% d'oxygène et cette expression englobe le cuivre sans oxygène et le cuivre qui a été désoxydé avec un agent désoxydant comme par exemple du calcium du lithiua, du bore ou du phosphore
En procédant à des expériences de coulée en continu de cuivre à faible teneur en oxygène contre une surface en graphite, dans un moule vertical, en utilisant un procédé dans lequel, pendant la coulée, le ménisque de métal se trou- vait situé dans la section de refroidissement du moule,
on a utilisé le va-et-vient du ménisque par rapport h la paroi du moule et on a conservé à la partie supérieure du métal renfermé dans ce moule une couche protectrice d'une matière de recouvrement particulaire solide, et on a constaté que, lorsque l'introduction du gaz hydrogéné est réglée de façon à donner une surface à ondulations régulières sur la pièce coulée sortant et que l'on a ensuite introduit des quantités augmentées de gaz, les ondulations deviennent de plus en plus grossières jusqu'à un point où uno augmentation supplémentaire de la quantité du gaz introduit détruit la surface à ondula- tions régulières pour la transformer en ondulations irrégilioè- res,
en ce sens que lesdites ondulations commencent à s'épar- piller ou bien qu'un réseau irrégulier d;imerfections de surface ayant 1' apparents de plis disposés selon des angle@ irrguliers commence à apparaître sur la pièce coulée.
En- Duite, cette détérioration de surface augmente jusqu'à ce que la plus grande partie de la surface de la pièce coulée en train de sortir unit affectée de ce défaut} on a constate que ci, lors de l'apparition de ce défaut,on réduit rapide-
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ment l'allure d'introduction du gaz,, on évite la possibilité de rupture de la pièce coulée dans le coule* D'autre part, lorsque l'on introduit des quantités décroissantes de gaz, les ondulations deviennent progressivement de plus en plue faibles
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jusqu'à ce que l'on ait atteint un point ou la surface de 1<.
pièce coulât devient lisse cosae du verre après quoi de talez bleu trac*3 visibles d'éraflures de surface cccsencent tu apparaître graduellement sur la pièce coulé* en train de
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sortir api es quoi succède l'apparition progressive de petites traces de frottement visibles à la surface qui sont dues à une légère adhérence de la pièce coulée dans le raoule.
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Insulte, généralement dans l'heure qui suit, et habituelle- ment au bout de 15 à 30 minute., l'adhérence devient et sévère que la coulée du mta3. est interrompue du fait de la rupture de la pièce coulée dans le moule, rupture qui est provoquée par lea gravures profondes de la pièce coulée se trouvant
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dans 1* moule.
On a constaté que et on augmente l'allure d'introduction de gaz après l'apparition de la surface lisse comme du verre ou des petites irrégularités visibles de surface ou des petites traces visibles de frottement de surface, on évite le risque de rupture de la pièce coulée. En conséquence lorsque l'on effectue une telle coulée de cuivre à faible te- neur en oxygène, 1'allure d'introduction du gaz hydrogène est
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contrôlée à une allure inférieure à celle à laquelle il no produit une disposition Irrégulière d'irrégularités sur la plus grande partie de la pièce coulée,
et supérieure à celle à laquelle se produit la rupture de la pièce coulée par cuite d'éraflures prof ondée. De préférence, on règle l'introduction du gaz à une allure inférieure à celle à laquelle la disposition
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Irrégulière précitée cotsaence à ae produire et une allure supérieure à celle à laquelle des gravures profond.. se pro-
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plus prétérnblemënt au-dessus de l'allure à laquelle de petites traces visibles de surface se prnduleent à la
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surface de la pièce coulée en train de sortir et, de façon
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ua encore bien plue préférable, au-dessus de l'allure à
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laquelle la surface de la pièce coulé@ est lisse comme du
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erre, Dans le mode de 10Q en oeuvre le meilleur, l'introduc- tion du enz unt réglée do façon à obtenir duo ondulations de surface à onpacomunt uniforme sur la surface on cours de sortie de lOL pièce coulée. Si l'on veut obtenir les résultat$ lue 1nt1111curil. on introduit le gazez une allure sufficitnte pour mt'1ntur.1r deo ondulations de surface un1fl')mmunt eapa- C08 sur la eurface de la pièce coulée en coure de .ortie pondant tout le processuo de coulée.
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Dons la clou on oeuvre de la présente invention
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pour la coulée de cuivre à faible teneur en oxygène, on n'a trouvé aucune limite à la période de torps pendant laquelle
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le processus de coulée pouvait n'effectuer en continu, môme
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en utilisos-t des vitesses de coulée exceptionnellement 'le- vécus D.M;3 la coulée da cuivre à faible teneur en oxygène, con:tort1::nt à la présente invention, on a obtenu les vi- t0@3es leu plus dlev6u8 de coulée avec de* tomes dans les-
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quelles la plus faible dimension linéaire de section tranever-
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sale était inférieure a environ 127 nos.
Ainsi, par exemple, du cuivre phosphoreux désoxydé renforçant moins de z
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d'oxygène a été facilement coulé en billettes de 76,2 mm de
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dinrtbtre en extrayant en continu la pièce coulée hors du moule du due vitesses supérieures a 73,66 o. à la minute, pouvant aller jusqu'à 162,56 est, à la minute et môme plue, De telles vitesses soutenues peuvent être portées jusquth
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six fois celles que l'on peut obtenir un n'utilisant pas los moyens généraux de la précepte invention. De plus. les
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caractéristiques de la surface et de l'intérieur des ballottes coulées étaient de haute qualité et uniforme sur toute la production.
On peut obtenir des résultats elmiloires avec des formes polygonales, comme par exemple des gâteaux de sec- tion transversale rectangulaire dans lesquels la plue faible dimension linéaire, c'est-à-dire l'épaiaseur, eat inférieure
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à environ 127 mm. On obtient des vitesses ccapsyabica avec d'autres formes et d'autres dimensions et avec d'autres proches- eue de coulée du métal, en tenant compte de la di.Laa#tna do la forme et de la conductibilité thermique.
Do pr&N5rcnce dans la mise en oeuvre de la présente invention, en utilisant de telles vitesses soutenues et élevées de aaza.,, la plus petite dimension linéaire de section tra1Qvorcala de lot forme de la pièce coulée (1' épaisseur, dans le cas du C!tQntix et de formes similaires et le diamètre, dans le cas de formas circulaires, telles que des billettes) est d'environ 50 mm jusqu'à environ 127 mm.
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Dans la réalisation de la pré tente invention, on a effectué de nombreuses expériences dons 1squul1oe on a essayé de substituer d'autres gaz au gaz hydrogéné de la prx- sente invention. Par exemple, on a essayé d'y substituer d'autres gaz comme par exemple de l'azote, de l'hélium, de l'oxyde de carbone, de l'air et du gaz carbonique. On n'a pas pu trouver de gaz ni de mélange de gaz autre que le mélange hydrogéné de la présente invention ayant un effet
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avantageux sur la période de fonctionnement ou la viteuU8 de coulée.
Ainsi l'utilisation de gaz ydrca;'aad plus d'environ 40 % en volume d'hydrogène est unique en coin genre et d'importance essentielle dans lu procédé do la préconto invention.
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Il est impossible d'expliquer la ou le? ric..3
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de la réussite obtenue grade au procédé de la présente in- vention. Normalement, lorsqu'on coule en continu des métaux, et particulièrement du cuivre, on évite à tout prix la pré- nonce ou l'utilisation d'hydrogène, du fait que l'on connaît bien son effet nuisible sur les propriétés physiques du métal.
Cependant, dane le procédé de la présente invention, l'hydro- gène possède les effets avantageux décrits ici. De plus, et pour autant que la Demanderesse puisse le savoir, l'hydrogène n'a pas d'effet discernable sur la composition du métal en coure de coulée. Ainsi, par exemple, lorsqu'on coule du cui- vre renfermant jusqu'à 0,015 % d'oxygène) on n'a pas pu constater de réduction perceptible de la teneur en oxygène du cuivre coulé. Bien que la Demanderesse ne désire pas s'attacher à une théorie particulière, il est possible que l'hydrogène puisse affecter la tension suprer ficielle dans la zone de paroi du moule en question, et produire les avantagea obtenus dans la mise en oeuvre de la présente invention.
On a encore représenté la présente invention sur le dessin annexé et en décrivant un certain nombre d'exemples.
Il va de soi cependant que le dessin et les exemples sont don- nés à titre purement illustratif et non limitatif; sur ce dessin la fief 1 est une vue schématique en élévation latérale et en coupe partielle d'un système de coulée uitli- Gant le mode d'introduction préféré de gaz hydrogéné de la présente invention dans le moule; la fig. 2 est une élévation schématique en coupe du moule représenté sur la fig. l, prise selon II-II de la fig.
3, la fig. 3 est une demi-coupe en plan prise selon III-III de la fige 2, une moitié du moule n'ayant pas été
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représenté*** leur ne pas surcharger le dessin} lit fies 4 est un vu wchatique d'une partie du coule et du siphon roir4oçnt4o sur la fige 1 et l11uatro la solidification du 6tal dans le moule. la fige 5 et une vue prise colon V-V de la tic# 2; la t1g. 6 .et une élévation sabbatique et en coule# contrant une variant du procédé* d'introduction de gas hydro- gdné dans le moule; la fige 7 est une vue prie* depule la partie 1ftt.. rieur* de la bague roprdoent4. sur la fige 6;
la fies a est une élévation schématique en coupe reprdaontant une autre YAr1nnt. d'un mode d1 introduction dnns le moule du pz de la prl'tlnte inventent la fige 9 est une vue prise aulon IX-XX de la fige 8.
In fige 10 est un croquis représentant la surface d'une ribea COUI40 produit confom4z4nt au rcilleur modo de rda11Gtion de la krésentu invention, la fige Il est une élévation latéral* agran41..t en couïr<$ représentant encore la surface Illu4tr4o sur la lie. 10, En exaolno.nt astintenant le dessine on voit que la fige 1 illustre un 1utè=u de coulée que la Demander....... 1;1&0 préférable, à l'heure actuelle, pour la coulée on continu de cuivre à faible teneur #in oXY6ne. Un four de fusion (non rllprdeont4) alimente un four 10 de raintion du cdtvJ. en fusion à couler. te four 10 alimente une poche de coulé 11 qui alimente le siphon 12.
Ce dernier alimente le Moule 13 qui est monté sur la plateforae 14 qui est montés sur un chariot 159 en vue de Ion QOUV8f.vnt de rr.onto-e't-bt11sse. la pièce coulée 17 cet retirée du moule par un r::.con1C1e d'entraînement
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1\\JtO olüut'l1quti 18 ut cet sectionnée en tronçon de la lor./Ut '.n ddD1r'" l%r un 1.cnlQt.... d.."oUnnnCiln..nt ol/\081quI. co, 11tI celui qui out illustré, pnr une saie de tronçonnage 19.
Ce .,ctmiu...w c1'}.Go1qu a 4t4 décrit dans le brevet de* Btats- Unis d';Ór1q"Q no. 2.291.204. du 28 juillet 1942.
Avant de 8aÙr ai f.dounie4. 4'Qntratnúont 16 à salut.. la ribct) coul4y .ut travureur une cbwbr. 20 qui peut ôtre til,nle d'un joint d'étanché1t' appropria 21. Le chariot 15 ruut ae déplacer hor1zontolct:umt our des chemins de roule- ment 16 députa un rdeorvoir 20 pour purco"ttrt l'installation do -4noulon 44 forme ou d1vno1on différente, ou pour donner un ocobo au tioules Uns vlttJroJe de travail fixe (non reprd. eentéo) peut etre alluma du ptirt et d'autre du chemin de roulQ111!:nt 16 ot au niveau, sur laquelle lea ouvrier. pouvant lu déplacer pundftnt le ,Z'nCes3uo de coulée. le four 10 ï't?ïrantd peut outre un four vertical tt. ir.'luctton h bnou4I fréqui>nc i pouvant tourner autour d'un axe horizontal et tâuni d'un bec verseur 25.
Il peut rece- voir du cât&l a fuolon jar lt1ntédinir. d'une auge ou d'uni* yache (non re;r"4,Jntdu) dupuis un four do fusion appro- prié. L'gQncnt et lv fonct1onnunt de la poche de coule* 11 et du eiphon 12 rulréauntde our la fig. 1 ont été décrite dtmâ le bravât canadien No. 640.600 du 1er 1 1962 de la Drjro9ae.
Cotte poche et le siphon sont préférés coma* acoRies.o de ver8e6nt pour les coulées à grande vitesse, et port1cul1rOQont pour lu* coulées à grarde vitesse de formes
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dont la plue faible dimension linéaire de section transversale
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oat inférieure à 127 sm, bien que, si on le désire, on puisse utiliser un autre écan18e dû versement, spécialement pour
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de faibles vitesses de couléo ou pour des forcée plue grondes.
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Ilaeencoment général et le code de fonctionnement du moule 13
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illustré sur les fige 2 et 3, ont été décrits siuset dans le brevet canadien précité, par le fait que le moule préféré 13
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comporte au coins deux zones de refroidissement dans la premi" re desquelles le (métal en coure de coulée est refroidi unique-
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ment par contact avec lea parois refroidies du moule et ensui- te par contact avec à la foie la paroi refroidie du rioule et avec de l'eau ou un autre fluide de rotroid1cs,,;':vnt dans une seconde zone, et de préférence, aussi, uiqucnt par contact direct avec le fluide refroidisseur dans uaa troiei::1e cône.
De plus, la paroi de moule délimitant la cavité de coule est de préférence conique et converge vers l'extraite* du mou- le d'où sort la pièce coulée, et la seconde sono de refroi-
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dissement est munie d'ajutages destinas a dc l.rgc:r du liquide refroidisseur, contre la pièce centra cn cours de sortie, à un angle tel, par rapport à cells-ci, qu'il ce pro- duise une action de venturi, comme on l'a décrit dans le brevet canadien précité.
Comme représenté aur les fige 1 et 4, la poche de versement 11 peut comporter une cuvette agrandie 25 constituant un réservoir de uétal en fusion et une auge 27 supportant le
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siphon 2. La poche comporte aussi un b3rrso 23 leur les crasses. La poche 11 est supportée par un 4w;,.nàaa qui par- met d'incliner ladite poche pour chance lu niveau du réser- voir par rapport au siphon; on élève et on abaissa la poche
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entière sans l'incliner, puis on fait pivoter la poch en- tiare depuis une position (représenté sur loi fige 1 4t 4 où le siphon 12 se trouve sur le coule 13* jt:':':1 t à. %Lt,.g l'coi t10n ou elle se trouve au-dessus d'un pot b scories (.-on reer"z-n- té) situé le long du moule.
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Dansa le tBconiaae de support do 1:1 .tG h qui Ci.;t; représenté sur la tig. 1, on a prévu taj cU - ù >5}C;- k 3
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dont l'extrémité inférieure est fixe; le cylindre 31 comporte un piston relié au chariot 32 du piédestal. Le fonctionne- ment du cylindre élévateur 31 élève et abaisse tout le chariot 34 de piédestal en un seul bloc. Le piédestal 32 supporte un chemin de guidage curviligne 33 sur lequel est monté de façon mobile le chariot 34 de poche. Le chemin de roulement cur- viligne 33 est tracé suivant un arc de cercle dont le centre se trouve au centre de la cuvette 42 du siphon.
Le chariot 34 de la poche supporte des galets 35 qui se déplacent sur le guide curviligne 33. Un cylindre d'in- clinaison 36 est raccordé à une traverse 37 fixée au piédestal 32, et non piston est relié au chariot 34 de la poche. Le chariot 34 du piédestal 32 peut tourner autour de l'axe vertical du cylindre élévateur 31. pour permettre à l'opérateur de faire pivoter la poche 11 dans un plan horizontal.
Le fonctionnement du cylindre élévateur 31 élève et abaisse la poche 11 sans l'incliner. L'actionnement du cylindre d'inclinaison 36 fait déplacer le chariot 34 de la poche sur le chemin de roulement curviligne 33 et, de ce fait, Incline la poche 11 dans un plan vertical autour du centre de la cuvette 42 du siphon; cette inclinaison peut être donnée dans n'importe quelle position de la poche 11 dans son arc de pivotement autour de l'axe vertical du cylindre élévateur 31, pour toute élévation du chariot 34 du piédestal 32.
Il va de soi que lorsque la cuvette 42 se trouve en coïncidence avec la cavité du moule, lorsque le cylindre élévateur 31 atteint sa position d'abaissement extrême, la cuvette 42 se trouve automatiquement au niveau convenable à l'intérieur du moule 13, quel que soit l'angle d'inclinaison de la poche 11..
Une bonne mise en position de la cuvette 42 dans le moule fait que cette cuvette est complètement immergée
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dans le *étai en fusion lorsque celui-ci occupe sa position
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normale à environ '8 m en dessous du aocaet du moult (tll.
4) Tout actlonnetont du cylindre d'inclinaison 36 pour foire incliner la poche 11 dont l'un ou l'autre sens agit de façon à changer le niveau du métal de ls poche de coulé*
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et, le chariot 34 as trouvant à et position la plus basât, rit change pas l'élévation de la cuvette 42 deputu ou position convenable dans 1 Z0,4100 Ainsi la cuvette 42 ee trouvant à sa position ooa- vunablt dans le moule, on peut faire changer le niveau 4t la poche 119 soit en Inclinant ladite poche, soit on ir ajoutant du métal ou en en enlevant.
On utilise la cn=ânde du niveau du métal dans la poche pour comasand<r le débit du natal dans la siphon 12. las poche peut être inclinée vers l'arrière (c'eat-à-dire le chariot 34 abaissé) suftteo=ent loin pour arrltur 1* écoulement dans le siphon* tour empêcher une perte ou cessation d'aspiration pendant une opération de aise en route, on a muni la cuvette 42 d'un dispositif de trop plein.
Cosse représenté sur la fige 4, la cuvette 42 comporte une ouverture inférieure de
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décharge pourvue d'une rondelle ou raccord 53' en It4atlte, L'extrémité inférieure du tube 40 du siphon comporte trois encoches 54 circonférentielles et réparties également et trois
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pattes correspondantes 55 auxquelles la cuvette à trop-plein 42 est coudée, en constituant trois ouvertures de trop plein 56 en forme de cuvette.
De ce fait, on a prévu que le siphon décharge du métal en fusion par, . la foie, l'ouverture infé- rieure en stdatite 53 et les trois ouvertures de trop plein 56 en forme de cuvette. le tube de siphon 40 du siphon 12, est de préférence en acier inoxydable, avec une partie courbée intermédiaire,
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confis représenté.
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leur faire fondre le métal 101141t1' dans le cas d'une solidification accidentelle, on peut munir la tube de siphon 40 d'un écran 43 (fig. 4).
L'écran est de section
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tranovornale n U. aur la plus grande partie de et longueur et suit la partie curviligne du tube do ,phan. l'écran est fixe de façon appropriée au tube de siphon à une certaine distance de celui-ci et *et ajusté dans la garniture 46 de la paroi de
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la poche ou le siphon traverse la paroi, afin d'emplcher la porte de métal liquide loraqu 'on verse du métal en fusion
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dans le siphon# De plue, l'écran est muni d'une chicane 47 qui forme la section tranoveroale de l'écran* Itextrécit4 avant de l'écran 43 comporte une paroi avant verticale 499 qui sort d'un prolon±t!t1'Acnt tubulaire 50.
La paroi avant 49 et le prolongemunt tubulaire peuvent comporter une série d'ou- verturea 51 et l'extrémité inférieure du prolongement tubu-
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lB1re peut être comprimée autour du tube de siphon 40 de façon à constituer un passage rétréci 52, ou bien une série de tel paeeu6ee rétrécie pour aider à la fusion d'un siphon oà *lent produit une solidification.
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Comme représenté sur la fig. !, on voit que le mou- le 13 est supporté par un bâti 14 oscillant 1 la verticale grâce à un mécanisme a va-et-vient. Un moteur approprié (non représente , pouçhe paa surcharger le dessin), est monté sur le chariot 15 qui fait aller et venir la bielle 61. La bielle 61 est articulée à une série de leviers coudés 62 dis- ponde sur l'un des côtés du bâti 14. Une série de leviers coudés 63 est articulée au chariot de l'autre cote du bâti 14.
Du biellettes 64 et 65 articulent les leviers coudée 62 et 63 au bâti oscillant 14. Une bielle 66 relie les leviers coudés 62 ot 63. Plusieurs colonnettet de guidage 67 sont supportées
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sur le chariot 15 et viennent porter de façon coulissant* sur les guides du bâti 14 pour permettre le mouvement do va-et-
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vient vertical du moule suivant une ligne droite tensiblemont verticale On peut prévoir loua les moyens appropriée pour faire varier la course et la fréquence du va-et-vient vertical du moule. Par exemple, pour faire varier la course, le moteur peut avoir un bras coudé de longueur réglable. Pour faire
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varier la fréquence, on peut faire varier la viteaae du moteur.
Comme représente sur les fig. 2 et 3, le coule 13 est un moule composite. Un bloc de métal 79 muni d'un man- chon amovible 94 en graphite, est monté sur un collecteur
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inférieur 70, de forme annulaire, grâce à une bague infriewf 72 qui est boulonnée au collecteur en , . La collseteur 70 repose sur des traverses appropriées faisant partie de la
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plate-forme 14, qui est montée sur 10 chariot 5 de façon à pouvoir être animée d'un mouvement de va-ot-vicat. le manchon 94 peut être constitue de tout graphite approprié de qualité Industrielle et at usiné à la forme désirée.
De préférence, la surface intérieure zut du coule est usinée de façon à comporter une concile cct:r.q,,..aat vers la partie inférieure du manchon, bien que la curracu 00, puis* se, si on le désirs, être un cylindre pxtfeit, àtin d'obtenir ; une transmission de chaleur le sxr ch<m ±4 est ajuste avec coin dans le bloc 79: les surfera en contact sont cyl4z- driques et usinées avec précision de façon a obtenir un contact solide contre solide entre la tu-achoa ot la bloc, sans qu'il existe a leur interface do oouc-ho de qui gbnerait un excellent;
transfert de chaleur*
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De préférence lorsqu'il s'agit àJ :::'1,'1",..1 c . ., r' [ à la coulée da formoa rO1deo, par t..t.., s. '3.. > i 1.1...t\.a 4* 1
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section transversale circulaire, le manchon 94 est surdimen- sionné par rapport au bloc 79, et y est assemblé en le refou- lant à force axialement dans le bloc. De préférence aussi, l'ajustage par compression entre le manchon assemblé et le bloc doit être suffisamment fort pour donner un contact "solide contre solide" et sans fluide aux températures de fonctionnement.
Si on le désire, le manchon 94 peut être supprimé et le bloc 79 peut être venu d'un seul bloc, la surface de mou- lage 80 étant usinée directement dans le bloc; la Demanderesse estime que cette structure d'un seul bloc est préférable pour des moules destinés à couler des formes, comme des gâteaux dont la section transversale est carrée ou rectangulaire, ou bien pour d'autres formes polygonales.
La forme du collecteur 70 est en conformité généra- le avec celle du bloc 79. A son coin supérieur et interne, le collecteur 70 est muni d'un rebord de prolongement 81 fai- sant face vers l'intérieur du moule et comporte un passage d'admission 82 muni d'une bride pour être relié avec un tube (non représenté) d'alimentation en eau froide du collecteur.
On peut prévoir des passages d'admission supplé- mentaires située en des pointe équidistante le long de la périphérie externe du collecteur, si on le désire, pour les grandes quantités d'eau qui sont amenées au moule.
Le collecteur 70 amène de l'eau aux tubes de re- froidissement principaux 83 disposés dans des passages 96 qui sont alésés dans le bloc 79 et à cinq niveaux de pulvéri- eation d'eau. A cet effet, le collecteur comporte une série d'ouvertures supérieures 84, une série d'ouvertures inféri- eures 85; son rebord 81 comporte une série de passages percés 86; le rebord comporte des ouvertures 78 pour laisser passer
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les tubes de refroidissement principaux 83.
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Pour tuaunar do l1 au jusqu'aux pulvérisateurs du sommet ou du proaier niveau, lu bloc 79 est muni d'une série de passages horizontaux disposés dans le sens radial, ronter-
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mant des tubas transversaux 68, dont chacun possède une extr4- mit6 A ajutage ti9 comportant un passage de décharge orienté vers le bas tit disposé à un angle intérsour à environ 302 par rapport à la verticale et de préflrenos d'environ 201 par rapport à la verticale.
Ls passages 88 se raccordent à des coudes 90 qui sont reliés à des raccorde 91 reliée aux ouvertures supérieures 84 me-nagées dans le collecteur 70. la face intérieure de la partie inférieure du manchon 94 comporte des ouvertures de dégagement en dessous des ajutages de dé- charge 89 constituant en fait due nervures ou saillies verti-
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cales 92, qui eont prêtes à supporter la pièce coulée pendant que les pulvérisations d'eau sont dirigées entre les nervures jusque sur la surface de ladite pièce coulée avant qu'ils quitte le moule. lorsque l'on utilise des vitesses élevées de coulée on obtient ainsi un refroidissement de la surface de la pièce coulée en dessous de sa garas* de plasticité pen- dant qu'elle est ainsi supportée.
Le second niveau de pulvérisation d'eau est consti- tué par des ouvertures d'ajutages 87 percées dans le rebord 81 et en communication avec les passages 86 du collecteur.
Les axes des ouvertures d'ajutages 87 peuvent aussi faire
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un angle qui set inférieur à environ 30* par t'apport' la ver- t1oa.1e, cet angle étant de préférence d'environ 20". Les troisième, quatrième et cinquième niveaux d'ajutages de pul-
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vérisation sont constitués par des ouvertures 103, 104 et 105 situées dans les tubes derefroid18aocont 83 et dans le* cou- des de retour 93.
Toutes ces ouvertures de pulvérisation
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dirigent de l'eau contre la pièce coulée en train de sortir. dons les directions indiquée@ par des flèches* Les coude* de retour 93 raccordent les ouvertures inférieure* 85 avec les tubes intérieure 83,
Conforméement au mode de réalisation de la présente invention que la Demanderesse estime comme de beaucoup pré- férable, le moule 13 est également pourvu de dispositifs destinés à diffuser le gaz hydrogéné de la présente invention à travers les manchons de graphite 94 pour introduire le gaz jusqu'à la zone de la paroi 80 du moule laquelle la solidi- fication du métal introduit commence à se produire pendant le processus de coulée.
Comme représenté sur les fig. 2,4 et 5, la surface extérieure de la garniture 94 est munie d'une plu- ralité de rainures horizontales usinées 110 à 114 s'étendant autour de la surface extérieure de ladite garniture. Ces rainures peuvent avoir un profil en V et sont espacées l'une de l'autre de façon appropriée, de préférence d'une distance d'environ 12 mm. Les rainures horizontales sont reliées par une pluralité de rainures verticales usinées 115 disposées sur le pourtour de la surface extérieure du manchon 94 et donnent un aspect gaufré au manchon.
Ces rainures verticales peuvent également avoir un profil en V, et levr espacement préférable est également aussi d'environ 12 mm. Le gaz hydro- géné de la présente invention provenant d'une source exté- rieuro (non représentée,* est amené par un tube 120 de préfé- ronce jusqu'à la bague horizontale la plue élevée 110, à tra- Tore au moins un passage 121 usiné dans le bloo 79, et de pré- férence par au moins trois de ces passages répartie de façon équidistante sur le pourtour de la périphérie du bloc 79.
Le gaz ainsi amené jusqu'à la rainure ou gorge supérieure s'écoule autour de ladite rainure jusqu'aux autres rainures, d'où il
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est distribué par diffusion à travers les porue du graphite jusque la zone de la surface intérieure de la garniture qui est enserrée par les rainures;
une telle diffusion se produit mené avec une pression légère - par exemple une pression mono*
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métrique auesi faible que 0,035 ka/c&2 - ou OQ' moins* Pour obtenir les meilleurs résultats dans et mode dtintroduction du gaz, on utilise un nombre suffisant de rainures horizontales pour assurer le support apporté par coa rairures à la région de la paroi du moule à laquelle le métal introduit cosacooe à se solidifier pendant le processus do coulée. Bons le
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moule 13$ la totalité de la longueur du cochon 94 cet re froidie et, comme représenté aur la fige 4# la uétal en fusion introduit commenoe à se solidifier au Ón1cqUg.
Covse roper4- sente sur la figt 49 on utilise un nombra suffisant de rainu- res horizontales, de préférence au moine cinq pour permettre
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le mouvement de va-et-vient du ménisque ut uuu1 pour par- mettre un changement du niveau moyen de fonctionneront du métal dans le moule.
On a représente eur les fige 6 à 9 duo variante* du mode d'introduction du gaz hydrogéné de la présente invention.
Comme représenté sur les fig. 6 et 7, le gaz peut Être tntro-
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duit jusqu'à la zone de la paroi de coula à laquelle commtlnoe la solidification du métal introduit, en l'enarit depuis une source (non représentée) jusqu'à une bagua 125, à partir de laquelle il eat déchargé dans la cavait de Moule, cu-deoaua du métal s'y trouvant, par l'inter#ddiaire d'une série de perforations 126, orientées vers le bas et de distensions ap-
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propriées, par exemple de 0#254 ffisa du d.â' r,, v iq6& à des intervalles réguliers autour de la bazliu t, de grfirz ce# dietantoe d'environ 12#5 mô..
Dsna ust< v?i!nt9, 1-9 Liz peut ôtre Introduit, comme rdprc4arts zur 1. fis 8 et 9, en
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l'amenant depuis une source extérieure par un passage 130 percé dans le bloc 79 jusqu'à un canal annulaire 131 qui est usiné sur la face extérieure du manchon 94, à partir duquel il est déchargé jusque dans la cavité de moule, au-dessus du métal s'y trouvant, à travers des lumières 132 orientées vers le bas et de dimensions appropriées et ayant par exemple 0,254 mm de diamètre, que l'on a percées dans le manchon et qui sont espacées à intervalles réguliers autour de la péri- phérie dudit manchon et de préférence à des intervalles de
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12, 5 mm environ.
lorsque l'on met en route le système de coulée représenté sur la fige 1, on utilise une barre ou barreau d'amorçage classique, de longueur appropriée, et dont la section transversale a les dimensions et la forme épousant celles de la cavité de moule délimitée par la surface 80 du moule et, de préférence, comportant aussi un embout fileté classique de faibles dimensions à sa partie supérieure.
La partie supérieure de la barre d'amorçage est introduite dans le fond du moule sur une distance suffisante pour couvrir les nervures 92 du manchon 94, de façon que l'extrémité inférieure de la barre s'étende en dessous des galets d'extraction 18, afin que lorsque le métal en fusion initial est amené dans le moule, il se solidifie autour de l'embout fileté et que le produit solidifié soit tiré vers le bas et hors du moule par les galets 18.
Ensuite on amorce le siphon 12. Lorsque l'on amorce le siphon, celui-ci est d'abord chauffé au moins jusqu'au rouge nombre et, de préférence, jusqu'au point de fusion du métal en cours do coulée, avec un chalumeau. La poche 11 qui supporte le siphon ainsi chauffé est alors basculée dans une position ou elle se trouve au-dessus d'une cuve scories
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et la poche qui, dans l'intervalle de temps@ a 4td remplit de Létal vu fusion députe le four 10# est inclinée euffieau- veut ver l'avant pour 0.:
. unIr le niveau du celai en fuel= te trouvant dont la poche à un niveau nuertour à celui de la partie la plus élevée do 1 parti* tnourydo du tube do siphon 40# la chienne 47 survant à retenir le métal en fusion, 09 qui produit un 4Qoulont copieux de =4t1 en fusion par la tube de siphon 40 et à travers l'orifice lnt6rlC1U1' S) atout quo par le* nrilleun .upAr1vuro 56 c4ungde dune la cuvette 42. j Zn d1r.¯n81on de l'or1f10' 53 4no 4 dans la cuvette port .ntr. 1.a 8urtaoul ut11.. 4. l'or1f1co 5' et 4. Le leo-
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port entre le* surfaces utiles de l'orifice 53 et de la etc-
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tion transversale du tube de siphon 40 est tel qu'il établit une colonHw de ;roooioa suffisante dans la cuvette 42 pour maintenir 3.
n1vuu du :'tn1 *4 fusion et trouvant dans 1- cuvette 42 au-duoeuo du l'..tr4w1t' du tub* de siphon pendant l'a#orças* Low urfMwa utiles cotbindes des orttleus de trop plain 56 et de l'orifice intérieur 53 doivent fltrs 8upjr1eure, . la surface utile do la section transversale du tube de siphon 40, de façon à obtenir dans et tube 40 un denuleuunt et una v1 t.,.88 r.nx1r .WJ, afin de purg r 194 cage
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Si l'orifice 53 est trop petit.
la vitesse dans le tube de
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siphon aura trop faible, et qui prottr3 une séparation
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du gaz à la partie supérieurs de la parti* curviligne du tubs
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de siphon et une perte de l'action de 8ipMM4S8 ou même une prie* éventuelle du métal dans le tube do siphon Il va de soi que le tome "surface utile* 'applique a la zone ou sur- face qui coociande le débit dans les divurses parties du siphon, à savoir le tube de siphon 40# l'orifice de décharge 53 et
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les orifices de trop plein 56.
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Par exemple, dans un siphon destici à alimenter
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un 4iulo à billette do 76,2 ça de diantre, la 41t;undlcm de l'orifice 53 s'était pis wup'îrieure 80 % de la surface utile
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du tube du siphon 40.
On a constaté que le meilleur rapport
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de fonctionneront était comprit entre 30 et 60 96. La surface utile des orifices de trop-flaia 56 n'était pas inférieurs e 50 # de la surface utile du tube de siphon, Pour obtenir loo rt1(tult.Ht. 1.... .". lllfura, la ana.... de aurtac.. utilua d l1 orifice 53 t due nritleo. de trop-plein 56 doit éitra pr.,o<\uu c l.a la aUl'tue.. utile du tube de siphon 40 (pas 1.' 11\' de 60 !)v ou m8rnut de préférence# aup4ribure à ladite .ur1'Q(ltI.
Il 4et facile de coMprndre que, ai l'orifice de décharge 53 est trop petit, l'cou1oQùnt passant dans le olphon no aura pas assez rapide pour évacuer les guz oroprieon- née hors du tuba du siphon. La section tronsvorsale du tube de siphon, â la partie supérieure de son coude, doit être .utt1cnt petite pour que la vitesse d'écoulement du métal en ce point soit lut!1ent élevée pour empboher les gaz ori8onnda de se raeaoblr. D'autre part, il faut qu'il y
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nit un écoulement suffisant par lea orifices de trop-plein 56 pour rendre étanche l'extrémité du conduit du siphon, et
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rticu11brèunt lorsque le métal en fusion ne vient pas mouiller lu tablai du conduit du siphon. la fonction dc l'écran 43 et due ouvertures de
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trop-plain 51 et 52 est de fondre à nouveau un tube de siphon
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40 ou le Métal s'est solidifié.
Du fait d'une erreur do pré- chuuffage amenant une solidification, ou bien dans le cas d'un corps étranger venant se loger dans le tube de siphon, l'eoou-' lfltltnt du cuivre pendant l'amorçage peut s'arrêter avant que
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l'on ait pu produire l'écoulement maximum de métal Si cet
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état ee produit, on incline la poche jusqu'à un niveau per-
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mettant au métal en fusion de s'écouler par dessus la chicane
47 et autour du tube de siphon.
La solidification peut également se produire entre l'écran 43 et le tube 40, et on doit procéder à une fusion progressive pour refondre ce métal. On arrive à ce résultat en permettant au métal en fusion de déborder par dessus la paroi avant 49 de l'écran 43 et de couler successivement depuis les ouvertures 51 et 52 ménagées dans la partie avant de l'écran. Le métal solidifié est refondu très rapidement et, en quelques minutes, n'importe quelle zone solidifiée du tube du siphon est refondue en recréant les conditions d'é- ooulement .
Après que l'on a amorcé le siphon, on fait circuler l'eau de refroidissement dans le moule 13 en la faisant s'é- couler à travers celui-ci dans la direction indiquée par les flèches visibles sur la fig. 2, et en l'on déchargeant par les orifices 89, 87, 103, 104 et 105 jusque dans le réser- voir 20.
Après cela, on réduit l'inclinaison de la poche l' afin de réduire l'écoulement d'amorçage du métal jusqu'à un volume convenant mieux au départ de l'opération de coulée, et habituellement jusqu'à une valeur qui n'est pas inférieure à environ la moitié do l'écoulement qui doit être utilisé dans l'opération de coulée, un tel écoulement étant en géné- .ral indiqué par un passage goutte-à-goutte. intermittent ou extrêmement faible, à travers les orifices supérieurs 56 pendant que l'écoulement à plein débit, provenant dv 1'orifice inférieur 53. continua à se produire.
Alors, sans aveir à changer l'angle d'inclinaison de la poche, le métul en fusion continuant à s'écouler dans le siphon, on fuit pivoter la poche aussi rapidement que possible jusque ce qu'elle vieme en regard du moule 13, puis ensuite on balise la poche jus-
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qu'à ce que le bout de la cuvette 42 se trouve à sa position normale de fonctionnement dans le moule.
Si l'on doit utiliser un mouvement de va-et-vient du moule, on met en route ce mouvement de va-et-vient après que l'on a fait pivoter le siphon pour qu'il vienne en regard du moule, et .que ce dernier soit partiellement rempli. Lors- que le métal recouvre la cuvette 42 et qu'il a atteint son niveau normal de fonctionnement, dthabitude environ 38 milli- mètres en dessous de la partie supérieure du moule et géné- ralement pas plus haut qu'à environ 12 millimètres en dessous de la partie supérieure du moule 13, l'opérateur met en route les galets d'évacuation 18 pour extraire la barre de départ à une vitesse initiale réduite préalablement choisie;
l'écoulement réduit d'amorçage du métal dans le siphon s'ajus- te automatiquement à la vitesse initiale préalablement choi- sie lorsque la cuvette 42 est complètement immergée dans le métal en fusion. Lorsque l'opérateur est prêt, il augmente l'allure d'abaissement de la barre de départ jusqu'à la pleine vitesse et, en même temps, élève le niveau du liquide dans la poche 11, afin de donner une colonne de pression suffisante pour amener le métal à l'allure accélérée.
Lorsque le niveau du métal qui se trouve dans le moule y a atteint son niveau normal de fonctionnement, on commence de préférence l'introduction du gaz hydrogéné de la présente invention et on la continue pendant le processus de coulée, ce gaz étant introduit à une allure suffisante pendant le processus pour produire le genre de surface préoé- cemmetn décrite sur la pièce coulée en train de sortir.
De plus, dans les cas où on utilise un recouvrement de matière solide on le place dons le Moule sur la partie supérieure du métal qui y cet renfermé lorsque ce dernier a atteint
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son niveau normal de fonctionnement$ Lorsque le 1'80I)U""...o' est constitué par de* particule* discrète@ OOM!C représenté sur la ±le. 49 on ajout de t* rap m tenpa, pendant le pre- cossue de coulée, une quantité 8Uppld&.lento.1ro suffisante de ::
et.lra do ce genre pour fournir au métal et y maintenir une couverture protectrice d'épaisseur Importante qui on général ni est pu* Intérieure à environ 3 U11J,--btrooo Orâco à la grande capacité d8dlic4=tinn de cha- leur qit dnnao un coule du typa représenté nur la t1l. 2 et#
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avec le* vitesses élevées de coulé* qu'il est possible de
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.utwn1r r4ce à la mine en oeuvre de leu présente invention, la pièce coulé* 1't qui sort du moule cet chauttit au rouge
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et est rapidement refroidie par la série de pulvérisateurs
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d'eau sous prueston 89. 87, et 103 - 105 et le grand volume d'eau ont recueilli dans le réservoir 20.
On évacue cette eau à n1 importe quel niveau désiré 00:-"":0 par exemple, au soyen d'une canalisation de vidange appropriée 57, et on peut la faire circuler par un .1.t.. de circulation et de pompage par l'1ntur.7.éd1a.1ra d'un dispositif rQtrnid11'eur pour la ramener jusqu'au collecteur d'eau 70 qui et trouve sur le roule 1'. t'1ntvn81t4 du rwtr1418.wuunt du moule 13 est toilettent 41wv4o que 6c:e aux vitesses élevée* de coulée que l'on peut soutenir et que l'on peut obtenir grâce à la présente Invention le octal en fusion se 8011di.:
!'"pl'o.tique-
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mont aussitôt qu'il touche la paroi du coule en faisant
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que le bord de 1'enveloppe du cratère 101 (üg. 4) s'étende anl1blOQQnt jusquik la surface libre 24.
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Dans la mise en oeuvre de la présente invention,
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en utilisant un coula muni de pulvérisateurs en=* décrit, il est uxtr3em.nt avantageux que les ajutages fonctionnent
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avec uno vitesse tellement élevée et dans la direction tangen-
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tl110 appropriée que le refroidissement soit effectué par réchauffu&unt de l'eau et non par production de quantités appréciable* de vapeur* L'utilisation de pulvdristions faible vitesse à la position supérieure aurait pour effet de créer do la vapeur à une preaoion suffisante pour qu'Ait s'infiltre ver* le haut du coule,
entre la pièce coulée et la
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paroi du moule. Ceci produit des faut=* peu profond* do la
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surface de la billette si la vapuur atteint la surface en cours dit solidification C'wat pourquoi on utilise à la fols une prwsoion et une d1reotin créant une action de vonturl orlon- tde vers le bas qui supprime cet etfot. Do pr4tdr.nc., lors que l'on met on oeuvre la présente invention avec de tolu pulvérisateurs fonctionnant de façnn à assurer cette action de vanturi, le coule présente une cnnlc1t4 et la Duoandoresse considère cosme de beaucoup préférable de fonctionner tu cône tore', cosmo on le décrira par la cuite. On estime également rrZf4rablo que la direction due ajutages 69 et 87 du prunier et du oucond niveaux soit suffisante pour donner une action gln,r31e do venturi.
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On remarquera que lea pulvérisateurs 69 du niveau
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8u.6r1úU1" ' exercent un refroidissement alors que les nervures
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92 de paroi sont encore disponibles pour être en contact avec
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l'enveloppe du cratère et la supporter* Il va do *ni que k8.?c lorsque le retrait de la pièce coulée, du fait de son rotr1d1aooont. fait tendra la pièce coulée à perdre le contact r.vec les norvuruu 92p celles-ci portent encore sell- enr-..#\lnt sur la pièce coulée pour évacuer des quantités imper. tantes de chaleur. Ainsi, à la zone délimitée par les ner-
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vurea 92, la chaleur est évacuée hors de la pièce coulée par
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contact avec à la foie un milieu liquide et un milieu solide.
En d'autro. ternes la zone de refroidissement par contact
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avec un milieu solide déborde sur la zone de refroidissement par un milieu liquide.
De préférence, dans la niât en oeuvre de la pré- sente invention, le moule, tel qu'il est représenté sur la fig. 2, doit être conique, spécialement lorsque l'on utilise une grande vitesse de coulée et particulièrement lorsque l'on coule à grande vitesse du cuivre à faible teneur en oxygène.
Lorsque l'on utilise une conicité, elle peut être soit du type appelé "naturelle", soit du type appelé "forcée".
En utilisant une conicité "naturelle",la surface intérieure 80 du moule 13 est conçue de façon à suivre le retrait de la pièce coulée au fur et à moeurs de son passage dans le moule, et cela, assez étroitement pour n'importe quelle vitesse linéaire particulière de billotte. Grâce à cet agencement, une allure linéaire faible de coulde qui produit dans la pièce coulée une section transversale bien refroidie permet d'utiliser une conicité plus prononcée du moule qu'une allure linéaire rapide de coulée dans laquelle la pièce conformée sort du moule à une température plus éle- vée.
Lorsqu'on utilise des conicités naturelles, il est ex- trêmement avantageux qu'il existe entre la billotte et la paroi du moule un jeu faible mais défini sur la majeure partie de la longueur de contact, dans ce genre de moule..
On peut obtenir des vitesses de coulée plue élevée$ en utilisant une conioité "forcée", et c'est pour cette rai- son que l'on préfère un fonctionnement en conicité forcée* Dans un fonctionnemt à conicité forcée, on utilice uns vitesse linéaire de coulée qui, par rappart à la valeur de
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cnn1oit4 du moule est telle que sur le produit on\6 la conicitd du retrait résultant de la solidification et du ru- froidiscoment de la plèce colt coinces à ferce '" tro 1!.\ J' roi ce
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nique 80du moule,
de façon à produire une déformation plasti- que du tube très chaud constitué par l'enveloppe de cratère 101 renfermant le noyau liquide 102, comme représenté sur la fig. 4, Sont un certain sens, une telle opérfation à conicité forcée est similiare à un tréfilage, Ce fonctionnement né- cassitd la création d'une enveloppe de cratère en V allongé et profond qui .'étend dans le moule au moine aussi loin que la conicité du moule, avec une paroi d'enveloppe résistante mais plastique entourant un centre liquide mou, cette combi'- naison étant facilement déformée par étirage à travers le moule conique.
On réalise facilement de telles conditions dans un fonctionnement à conicité forcée du fait de l'amélio- ration du contact entre l'enveloppe 101 et la paroi 80 du moule, ce qui améliore tellement l'allure de l'élimination de chaleur depuis l'enveloppe jusqu'à la paroi du moule que la paroi de l'enveloppe ee solidifie de façon à être suffi- samment résistante et suffisamment épaisse pour résister à la rupture lorsqu'on utilise de hautes vitesses de fonctionne- ment qui créent le V profond.
Pour obtenir l'effet maximum sur la totalité de la longueur utile du moule dans une opération à conicité forcée, l'angle de conicité du moule à chaque niveau du moule doit être plus prononcé que celui de la conicité naturelle de re- trait correspondante de la pièce coulée qui eet produite uniquement par la solidification et par le refroidissement de la pièce coulée à ce niveau.
Dane la pratique, la Demande- rece a constaté qu'une conicité u forme de moule .'étendant sur toute la longueur du moule, comme représenté par la conicitioé de la surface 80 sur le manchon 94 (fig. 4), fonc- tionnait de façon satisfaisante* Une telle conicité présente
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l'avantage d'assurer l'angle de conictté correct sur la partie de la paroi du moule qui entoure la surface libre du étal en fusion, quelle que soit la variation du niva de
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cette surfnae, oe qui portwt d'obtenir un bon contact entre la paroi du moule et l'enveloppe du cratère, même à son point de formation.
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lorsque l'on utilise un mouvement de va-et-vient# et plue part1culi'rom.nt lorsque l'on fait aller et venir le ..sn1.quo de étal dt ;
JMk ,î*one de votroi4tueuzent du moule$ on obtient de pr4t'r.na.'o¯,yont de va-et-vient un faisant .. j 10 ,t '<'" \- aller et venir vrrti.w,svt un moule vertical sur la pièce coulée, comme représenté sur la tige 1. Dans un tel procès-
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au@$ l'amplitude ainsi que la fréquence du mouv<tc nt de va- et-vient du moule sont fonction de la section transversale coulée, de la valeur de la conicité et de l'allure de coulée* En général, plus la vitesse de coulée est élevée, plus les fréquences de va-et-vient sont élevées* De plus,
on a consa- té en général que la rapport de la fréquence de va-et-vient (exprimé en cycles par minute) et de la vitesse de coulée par
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minute (expr1=6e ta ca) doit être d'au moine huit à un. De pr6t4runc. le rapport doit 3tre compris entre dix à un et 1. ' quatorce à un, etg à l'heure actuelle, un rapport d'environ onze à un est considéré cosao idéal, spécialement date la couine de cuivre à faible teneur en oxygène.
On peut également utiliser des rapporte plus élevées bien que les avantages re- tirée en utilisant de* rapporta plus élevés ne soient pas
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cn6rale=unt intéressants du fait de l'usure supplémentaire du m6can1ace de va-et-vient. Par exemple# lorsque l'on uti- liae un rapport de Il f '-1:; on utilise 220 périodes ou cycles à la minute pour une allure linéaire de coulée de 50,8 cm à
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la minute ou e 44f. y3âaa é -1 \1t. pour une vitersa .-ll \: 4
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l1n1r. de coulât de 1 m,OS à la minute* On préfère en géné- ral utiliser une course courte du fait que ceci évite devoir un jeu exagéré entre le coule et la pièce coulée vers la partie inférieure de la cour au.
De préférence, la course
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eut detnviron 3ol m à 399 ost cette dernière courte 'tant col- 10 qui et jugeu du loin cosse la plue avantageuse.
L'ulpru801on "coure*" ou *cycle,, d'un moule an1r d'un #ouv.nt alternatif vertical *et prie* dans le **ne du mouvbmunt d'aller et rotour coaplot du taoulw d<tpui 'o poel- tlon bnfep jusque la poultion basse suivante* ?a pr4f6r.noe. le d4plnc@u nt aat un harmonique simple variant depuis une vitence nulle à au* extrémités supérieure* et Inférieures jusque une vitueet mnxicua entre les extrémités supérieure* ut 1nfrluur. de l'nmpl1tuda du déplacement*
Lorsque, dans un système de coulée comme celui qui a été représenté sur la fig. 1, on utilise un mouvement de va-et-vient vertical du coule conjointement avec un recouvre- mont d'une matière particulaire solide, cosse représente sur la fige 4.
il est avantageux que la vitesse instantanée maxi- mum du coule vera la baa soit supérieure à la vitesse linéaire uniforme vers le bas de la pièce coulée, afin d'obtenir un léger jue untre la conicité du moule et la conicité de la
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pièce coulée eut, de ce fait, persettre qu'une quantité con- trôlée du recouvraient 23 unit avancée vers le bas de la paroi du moule entre le Boule et le produit coulé*
Pour obtenir le meilleurs résultats dans la mise en ouuvro de la présenta invention appliquée à des processus de coulée dans lesquels on utilise un recouvrement à la partie supérieure du métal présent dans le raoule,
le recouvrement eat une matière particulaire colide, de préférence, une ma- tière *'écoulant facilement t spécialement dans les conditiobs
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de la coulée. Pour obtenir les meilleure résultats lorsque l'on coule du cuivre à faible teneur en oxygène contre une paroi de moule en graphite, la couche 23 est une couche de particules discrètes de matière renfermant du carbone, ce=* par exemple du graphite en flocons, du noir de fumée, de l'an- thracite pulvérisé. des particules fines de carbone, etc. ou bien des mélanges desdite produits.
La Demanderesse estime préférable d'utiliser des particules fines de carbone un force de perles, obtenues par distillation instantanée d'un produit pétrolier liquide, comme par exemple de résidus de distilla- tion et que l'on connaît sous le nom de porlea Kicronex.
La Demanderesse estime coince hautement préférable un mélange de graphite en flocons et des porla Microex, spécialement un mélange renfermant au Mina environ 25% en poids de perles Miconex, lorsque l'on coule du cuivre a fai- ble teneur en oxygène. De préférence, on utilise une telle matière particulaire de recouvrement en quantité suffisante pour conserver un recouvrement protecteur de 12,5 mm à 26 mm d'épaisseur à la partie supérieure du métal se trouvant dans le moule 13. Il est possible d'utiliser la matière de recou- vrement comme agent d'introduction du gaz hydrogéné de la présente invention.
Par exemple, lorsque les caractéristiques d'absorption de la matière de recouvrement sont suffisantes, il est possible de traiter cette matière de façon appropriée à l'extérieur du moule, comme par exemple avec un gaz ad hoc, pour y produire de façon libérable le gaz hydrogéné de la présente invention, et ensuite d'ajouter la matière de recouvrement au moule et de l'en enlever à une allure suffican- te pour y libérer, dans les conditions de teampérature qui y
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régnent, le gaz hydrogéné de la prdgbnte invention en qur:lt1... tés suffisantes pour assurer les réaultntç fn'oa out(,!fo1t
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ce processus est malisé à réaliser et n'est pas celui que préfère la Demanderesse.
Dans la mise en oeuvre de la présente invention, il est avantageux que la température du métal en fusion in- troduit dans le moule soit maintenue aussi près qu'il est possible du point de solidification du métal, étant'donné qu'un surchauffage excédentaire-dans la mesure où il se réper- cute dans le métal en fusion - augmente la charge d'évacuation de chaleur demandée au moule et a pour résultat des vitesses de coulée plus faibles qu'il ne serait possible autrement d'obtenir dans un moule donné.
En général, la température du métal en fusion introduit dans le moule est de préférence inférieure à environ 111 se au-dessus du point de solidifica- tion du métal* Si l'on veut obtenir les meilleurs résultats dans la coulée de cuivre à faible teneur en oxygène, à des vitesses de coulée dépassant environ 73,66 cm à la minute, la température du métal introduit doit être inférieure à environ 1177 80, de préférence inférieure à environ 11490 et doit être de manière encore préférée comprise entre environ 1099 C à 1132 C une température d'environ 1121 @ est pour le moment considérée comme idéale.
La présente invention va être décrite encore plus complètement grâce aux exemples qui vont suivre.
Exemple
On a coulé en billettes de 76, 2 mm de diamètre du cuivre phosphoreux désoxydé ayant une teneur totale en oxy- gène inférieure à 0,015% dans le système de coulée représente sur la fige 1 et en utilisant le moule représenté sur les fig. 2 et 3,. sauf que le moule ne comportait pas de dispositif d'introduction du gaz de la présente invention et que l'on n'a pas utilisé du gaz. le manchon 94 était usiné à partir
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d'un bloc de graphite industriel et avait une aurd1lAcuw!.oo suffisante pour que, lorsqu'il a du introduit dana le bloc de cuivre 79, il reçoive une o1pr8.alD suffisante pour Assurer un contact excellent entre le canohon et la ohoQi8e d<M!< los conditions due la coulée* Le !1DOhoD avait également une cordait. conversant < uniforme 4e 0,177 4i.:
par longueur de 2594 un da 0.1\&1-01 aur tout* li longueur de # surface tat4- r1uur. 80# afin de produira un roulage 1 contettf trl6t des bl11.,'\e. pour la vitesse utilité. In toap6raturw du cuivre muni dans 7* <6C'ul< & 4%4 aa1ntonue . environ 1 t 21 to. Le ni* Veau du cuivre aa trouvent dans le voule a été tatatmu au- diecoue du tooawt de la ouvatt* 42 t h environ 38 m de la partie supérieure du soûle, mais on ce Ils pue laissé <t'<lever Jusqu'à un niveau inférieur z, 12,7 <aa la parti* eup4r1eur. du noulo.
On a mint nu la coule rempli avec un r-,f1.Mc8 de graphite en flocon* et de perles Kicronoi au-dessus du niveau du métal qui suy trouvait; le =d.ltu1go contenait au coins 25 % on poids de perles Hic roc ex Pour assurer le rourrwrort de VQ-.t..v1nt du coule, on a utilisé un cour** do 3,9 ea># et le rapport de la fréquence de ra- t..virat (.zpr1b' eu cycles par minute) et do la vitesse da coulé (oxprizé .0 et ,. la fcinuto) était de Il à !# Lu retrnidiI8Qnt produit dons le t ule par rapport à la vîtes** de coulé utillodu petta1t de conserver un cratt-re en tome de V (cratère 102 de la fige 4) du bâtai en fusion dans le moule,, ce cratère s'4tor.4a4t en- dessous de la partie Inférieurs du -une 94# cor.;:t repré-
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senté sur la fige 4.
Pour refroidir le coule, de l'eau de
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refroidissement à 2696720 a été introduite dans le colloo- tour 82, et a circulé dans le soûle à l'allure de 2.ZTl,2
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litre@ à la minute.
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Au début du processus de coulée on a introduit
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une b<rre do d6.rro.. classique dans le moule 13, on =or. cd lo siphon 1 , Mit on route la circulation d'eau dans le moule# a:
r.n4 le siphon en position do dv"rset.1..nt. mie en route le nouvuuvnt du va-vt-vivat vertical du saoule, ajouté la entière de recouvrement en carbone lorsque la partie supé- rieure du l'ajutage 42 a été recouverte de métal, puis on a porté la vitesse de coulée jusqu'à la vitesse do fonctionne-
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ment# tout coaae on l'a décrit auparavant.
Au début* on a utilisé une vitesse do fonctionne- ment do 102,8 cm à la minute. la billette sortant du moule
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au début de la fabrication accusait tu au surface des ride ou ondulations 146ères mitis un1tor.'nc1:
unt espnedons Au fur tt zut ivouru de lu continuation de la ffleu de fabrication la sur- face de la billette un train de sortir a o')!3nenc4 t 49 d4gra. dvrt est davonua d'abord lisse cocase du verre après quoi de pùt1teu tracée de frottement visibles ont co=tw.4 à apparaître k la surface et ont été suivit* par dos petites gravures ou Mrquea en creux visibles, et ensuite la billette a cO=.::
lonc4 à adhérer dons le coule de façon telle qu'a la fin de la première hure de fonctionneront, on n'a pas pu continuer le processus de coulée*
Par la suite, on a effectua de nombreux essais pour essayer d'étendre la période de fonctionnement et pour conser-
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ver des ondulations un1torc680nt espacées sur la surface de la pièce coulée.
Au coure de ces expériences, on a modifé les conditions de fonctionnement pour utiliser des températures plue élevées ot plus faibles pour le métal introduit dans le mou,e une proportion plus forte et plus faible de phosphoru dans le cuivre, des rapporta de va-et-vient et de vitesse de coulée plus élevée et plus faibles, différente niveaux de métal dans le coule ou bien des changements du niveau du
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métal pendant le processus de la coulée, une hauteur plue forte ou diminuée du recouvrement au carbone sur le métal, de même que divers recouvrements au carbone de composition différente, des conicités augmentées ou plue faibles ou pas de conicité du tout,
ainsi que des vitesses de coulée plus faibles et plue fortes* Aucune desdites conditions de fonc- tionnement ou de leurs combiaison non se sont avérée* comme donnant un plein succès
Exemple II
Le processus et les conditions de fonctionnement décrits dans l'exemple I pour une vitesse de fonctionnement de 102,8 com à la minute ont été répétés, eau! que dans ce cas, on a utilisé du gaz hydrogéné conformément à la présente invention.
Le moule 13 a été muni due dispositifs d'introduc- tion de gaz illustrés sur les fig. 2, 4 et 5. Comme ropré-' senté par les dimensions portées sur la fig. 4, la gorge ho- rizontale supérieure 110 se trouvait à 12,7 mm de la partie supérieure du moule et les gorges horizontales 111-114 étaient situées en dessous de cette partie supérieure à des espace- monte de 12,7 mm, la gorge la plus basse 114 était située à 63,3 mm de la partie supérieure du moule.
Los gorges verti- cales 115 s'étendant depuis les gorges horizontales 110 à 114 étaient espacées sur le pourtour de la périphérie extérieure du manchon 94 à des iuntevlles de 12,7 mm. Lea groge 110 avait une lnrgeur de 3,17 mm et une profondeur de 0,762 mm, Les gorgea 111 à 114 avaient une profondeur et une largeur de 0,762 mm.
Après que le siphon amorcé 12 a été miès position de fonctionnement dans le moule et que le métal introduit a
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recouvert la cuvette 42, on a ajouté lu l.ca do tAuttiro do recouvrement renfermant du carbone et en c c. ",n:é h iî-trodul-
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re le gaz hydrogéné. Par la suite, la vitesse de coulée a été amenée jusqu'à la vitesse de fonctionnement de 101,6 cm ä la minute. Pendant le processus de coulée, le niveau du métal dans le moule a été maintenu à peu près à 38 mm en dessous de la partie supérieure du moule et l'espace du moule situé au-dessus du métal a été maintenu rempli de matière de recouvrement à base de carbone. De même que dans l'exem- ple I, le rapport de la fréquence de va-et-vient et de la vitesse de coulée était de 11 à 1 et la course était de 3,9 mm.
Le gaz était de l'hydrogène industriellement pur et était introduit en continu dans le moule pendant l'opération de coulée à l'allure de 315 cm3 à la minute, mesurée dans des conditions normalisées de température ambiante et de pression, cet écoulement total étant divisé de façon à peu près égale par les trois passages 121 disposés à égale distance autour du périmètre du bloc 79.
On a continué la passe de fabrication sans inter- ruption pendant 22 heures, moment auquel cette passe n'a été interrompue que par suite de l'épuisement de la quantité dis- ponible de métal en fusion; la billette produite en continu a été sectionnée en tronçons appropriée par la soie 19 au fur et à mesure de son passage en dessous des gaieté d'extraction 18. La totalité de la surface de la billette coulée en continu possédait les rides uniformément espacées 1'encerclant, comme représenté sur les fig, 10 et 11. La fig. 10 est un dessin à l'échelle, illustrant l'aspect de la surface des billettes vue à l'oeil nu.
Comme représenté sur la vue agrandie de la fig. 11, les ondulations ou rides comportaient une partie en creux 140 et une portée ou partie relativement plate 141. En examinant la billetto, on a constaté que la longueur (prise sur la verticale de chaque partie de portée
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141) liait d'environ quatre foie celle de la partie en creux Adjacent et qu'il *a produisait environ 11 portdeo par 25#4 Ma de longueur de pièce coulée. Le poids spécifique de la pièce coulée était de 8.92.
On a constaté quoi l'inté- rieur du li pièce coulé* au comportait aucune partie vide discernable eut avait une structure unlforae de grain conxid'" rée dlUi4 le sono radial entendant sensiblement jusqu'au cen- tre de la b11lvtte. et on a constaté que lu billette ria comportait pas do poroo1tÓ. ou du rutuseureu au centra la* tronçona sectionnée de billettes ont étd utilisée pour pro- duire due tube* de la façon cluel1quo par isandrlnngc à chaud et étirage à froid po&tr1vur jusqu'aux dimensions de fini- tion# et il en est résulté la production do tub a de qualité supérieure qui ont satisfait tnc11eQnt aux norevs S4V'rQ8 qui sont requieun pour lte tubes utilisés dune les appareils de conditionnement d'air ainsi que pour les normeu encore plue sévères que l'on r4clw::
e pour la production de tubes 1=inde à allettoue
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Au cours d'un grand nombre de passe* de fabrication
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suivantes exécutées dans les 38 conditions de fonctionne- Dent, on a constaté qu les résultat* pouvaient ce reproduire exacte.mont pour toutes les fine utiles. On n'u pua trouva due limita supérieure à la période de coulée et druxo chaque cas la coulé* n'a été arrêtée seulement que lorsque 1 approvision- nent du métal en fusion disponible était épuisé* La sur-
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face ondulée et les caractéristiques Intérieures étaient les
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mbiws quo celles qui ont été obtenues dans la preailre pusse
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de fabrication décrite dans le présent exemple, On a consta-
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té que le poids spécifique était de 8992 à 8,93.
Dans des paeoea de fabrication ultérieures exécutées dans les m4m#a
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condition., saut que le rapport de la fréquence du mouvement
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du \"\"'fJt...v1nt ut de la vitesse de coulée a varie de 6 à jusqu'à 14 1 ! 1 et pluu# on a constaté que los résultat* étaient evnQ1blucunt lu E:8&Me, saut que le nombre des portées était de 141 par 25,4 sa de ior,-uur dg la pièce coulée correepon- duit eu rapport utilisa :3l.e que 3a .trg,ur dois portât "U6- ..:
...utu1.t lorsque lu rapport diminuait, et vice-versa* Ainsi, lQr04uton a réduit ce rapport à 8 à 1 Il s'est produit 6 por- t{IJG I)'ir 2504 ou du longueur do in pièce coul 5 t 1. lois portées étniunt lnrg18 de façon correspondant* ( tondis que lorequo le rapport a ât augnvnt4 jusqu'à 14 à !, on a consta- tê la pra+nca de 14 portées d'étroitesaa corruspondiintc par bzz 'ce dQ longueur dit la pièce coulée, r;J;\.!..t'1 m te procusaun utilisa pour l'exemple XI i a été répété un utilisant un rapport de la fréquence de va-et-vient et de la v1tUQOû de coulée du 11 k 1.
Après que l' aa a atteint la vitesse de fonctionnement de 101,6 cm à la minute, on a conti- nué la coulée pondant 2 heures tout on introduisant l'hydrogène gazeux pur dans le moule à l'allure de 315 cc, à la minute. ce;,--je décrit pour l'uxe&ple II, pour produire les ondulations régulières et un1tormoa espacées sur la surface de ln billette,
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l'allure d'introduction de l'hydrogène a alors été diminuée.
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On a constaté quo, au fur et à aersure que l'on diminuait
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l'allure d'introduction, la surface de la pièce coulée sortant
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du moule pard,3t de la. qu.'111tG de façon graduelle et progres- sive.
Dans cette perte de qualité, lea ondulations de la sur- face de la billette en cour* de sortie sont devenues plus lé-
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gères et moins prononcées jusqu'à ce qu'elles disparaissent complètement, et, pour une allure d'introduction de gaz dans
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le moule de 25 cm3 à la c1nu4.. la surface en cours de sortie est devenue lissa coaue du voere.
En continuant à diminuer
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l'allure d'introduction du gaz, de petites éraflures visibles do surface, ont commencé à apparaîtra sur la pièce coulée en coure de sortie* les tracée étaient de petites zones érodées qui étaient en alignement successif, dans leur ensemble, avec l'axe de la billette en coure de sortie,
ces traces d'abrasion alignées dans leur ensemble se produisant à des Intervalles irréguliers autour de la périphérie de la pièce coulée. Après l'apparition des traces d'abrasion on a constaté des petites érosions peu profondes, mais visibles, de surface, produites par une légère adhérence de la pièce coulée dans le moule et qui ont commencé à apparaître sur la surface en cours de sortie de ladite pièce coulée.
Ensuite, les érosions cent devenues progressivement plue profondes et 30 minutes après l'apparition initiale des petites traces d'érosion, l'adhéren- ce est devenue si forte que la coulée du métal a été interrom- pue du fait de déchirures profondes de la billette dans le moule qui ont fini par produire sa rupture dans le moule* Comme c'était le cas pour les traces d'érosion, les gravures peu profondes et profondes étaient alignât en succession, avec un certain espacement,
avec l'axe longitudinal de la billette et ces déchirures alignées sa produisaient à des intervalles irréguliers autour de la périphérie de la bil- lette.
Le manchon 94, qui était endoxmagé du fait de la rupture de la billette, a été remplaché et l'on a recommencé la passe de fabrication comme avant, mais dans ce cas, on a diminué l'allure d'introduction du gaz juw'kà ce que la sur face do la billette en coure do sortie desine liese commu du verre et ensuite on n'a pas diminué davantage l'allure d'inro- duction du gaz. Une heure après que la curace de la billiate
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en coure de sortie était devenue 3 :3 . v du V.....'j.')1 1,l ï
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coulée a été arrêtée comme précédemment,du fait de la rupture de la billette.
On a de nouveau remplacé le manchon 94 et on a répété la passe de fabrication comme auparavant. Dans ce cas, après quo la surface de la billette on cours de sortie a commencé à devenir lisse comme du verre, on a augmenté l'al- lure d'introduction de gaz jusqu'à 315 cm3 par minute, allure utilisée au début de la passe, et l'ondulation normale unifor- mément espacée est revenue rapidement sur la surface de la pièce coulée en cours de sortie. On a alors réduit l'allure d'introduction du gaz jusqu' l'apparition de petites érosions superficielles sur la surface de la pièce coulée* On a à oe moment,augmenté l'allure d'introduction du gaz jusqu'aux 315 cm3 par minute, oe qui a eu pour effet d'amenre rapidement le retour de la surface ondulée normale.
Ensuite, l'allure d'introduction du gaz a été réduite jusqu'à apparition de petites gravures visibles après quoi on a repris l'allure d'introduction de 315 cm3 à la minute. De nouveau, les ondu- lations normales se sont promptement reproduites sur la sur- face de la pièce coulée. Au cours de passes de fabrication supplémentaires, on a répété de nombreuses fois cette réduc- tion et cotte augmentation de l'allure d'introduction du gaz sans endommager la paroi 80 du moule (fig. 2).
Dans chaque cas, la surface de la billette en cours de sortie s'est dété- rioré comme décrit et la surface abîmée a été rapidement rame- née à une surface à ondulations uniformément espacées lors- que l'allure d'introduction du gaz a été ramonée à celle qui avait été utilisée à l'origine dans ladite passe.
On a.alors essayé d'obtenir à nouveau l'apparition d'une surface uniformément ondulée après que des déchirures profondes s'étaient produites sur la pièce coulée. L'allure
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d'introduction du gaz avait été réduite suffisment pour produire des déchires profondes et a été ramenée à l'allure de 315 cme à la minute avant que ne se produise la rupture de la pièce coulé@, Dansun nombre minime d'essais, on a réuni à avoir à nouveau la surface ondulée sur la surface de la pièce coulé* en augmentant l'allure d'introduction du Ces jusqj'à 315 cm3 à la minute.
Cependant, dans la plupart de* essais, l'ahéremce de la billette profondément déchirée a tellement marqué la paroi 60 du moule que l'on n'a pas pu obtenir à nouveau l'ondulation normal* et qu'on a dû arrêter la coulée du fait de la rupture de la billette dans la moule dans l'heure ayant auivi le retour à l'allure d'introduction du gaz de 315 cm3 à la minute.
On a remplacé à nouveau le manchon 94 et la pause de fabrication a été mine en route et continuée comme aupa- ravant pendant 2 heuree en utilisant l'allure d'introduction de gaz de 315 cm3 .. la minute. Ensuite, on a augmente de façon constante l'allure d'introduction du gaz.
On a conata- 4té qu'avec l'augmentation de l'allure d'introduction la aur- face des ondulations sur la pièce coulée en train de sortir devenait de plue en plus grossière jusqu'à ce que, pour une allure d'introduction du gaz de 850 cm3 par minute, l'ondula- tion produite sur la pièce coulée en coure de sortit a commen- cé à se disperser et à prendre une disposition Irrégulière d'imperfections de surface qui était perceptible au tou- cher et qui avait l'apparence de plia disposée selon des angles irrégluires.
En augmentant encore davantage 11 allure d'introduction du gaz, cette disposition Irrégulière a augmenté @ jsuqu'à ce que, pour une allure d'introduction de gaz de 1320 cm3 à la minute, cette disposition irrégulière ait touché la plue grande parti* de la surface de la pièce coulé** On a
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slares augmenté encore l'allure d'introduction du gaz.
Dans les 5 minutes qui ont suivi on a arrêté la coulé* par suite de la rupture de la billette dans le moule* Sa répétant cette passe de fabrication après avoir remplacé le Manchon 94 et après avoir remis en route le système comme auparavant* on a constaté qu'il fallait des allures d'introduction plus élevées du gaz jour produire l'apparition de la disposition iurrégulè- re sur la sufface de la pièce coulât et pour que cette diapo- eition se produise sur la majeur* partie de la surface, en u- tilisant des conditions de reforidiesent plue puieeantea dans le moule.
ce roforidessment plue puissant avait été obtenu dune ce cas en abaisment la température de l'alimenta- tion en eau de refroidsemt,
Dans une autre passe de fabrication, on a remplacé le manchon 94,on a mis en route l'appareil et on l'a fait fonctionner pendant la période de 2 heures comme auparavant.
Par la suite on a de nouveau augmenté de façon continue l'allure d'introduction du gaz et les ondulations uniformé- ment espacées de la surface de la pièce coulée en train de sortir se sont détériorées comme auparavant. Toutefois, lors- que la plus gronde partie de la surface a été atteinte pr les irrégularités de surface précitées on a rapidement réduit l'allure d'introduction du gaz jusqu'aux 315 cm3 à la minute primitivement utilisée ce qui a ramené les ondulations nor- =les de surface uniformément espacées sur la pièce coulée en cours de sortie, Au cour* de passe* de fabrication sup- plémentaires,
on a répété de nombreuses foie cette augeme- talion vt cette réduction de l'allure d'introduction du ga et on a obtenu les mêmes résultats. Par la suite lors d'autres panses de fabrication, on* réglé l'allure d'intro- duction du gaz de façon à produire à volonté la disposition
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irrégulière déjà citée d'irrégluarités,la surface lisse comme du verre, les petites érosions et déchirures de surface viai- blés, les dispositions en damiers, ainsi que les ondulations à espacement uniforme sur la surface de la pièce coulée en train de sortir.
On a exécuté des passes de fabrication supplémen- taires à des vitesses allant de 76,2 cm à la minute jusqu'à 162,56 cm à la minute; à la plus grande vitesse, l'évacuation de chaleur nécessaire pour le moule était proche de la capa- cité maximum d'élimination ou d'évacuation de chaleur du mou- le utilisé.
On a fait varier le rapport de la fréquence de va-et-vient et de la vitesse de coulée de 8 à 1 jusqu'à 14 à 1 pendant ces passée. On n'a pas trouvé de limitée au lapa de temps pendant lequel le processus de coulée a pu être exé- outé de façon continue à ces vitesses et on a constate que l'allure d'introduction du gaz pouvait être réglée de façon à produire à volonté l'ondulation uniformément espacée, la disposition irrégulière d'irrégularités,de même que la sur- faoe lisse comme du verre, que les petites érosions ou déchi- rures de surface de la billette.
De plus, on a constaté que lorsque l'allure d'introduction du gaz était réglée pour produire les ondulations normales uniformément espacées aux la surface de la pièce coulée à une vitesse donnée, on pouvait, par la suite, faire varier la vitesse sur une gamme compara- tivement étendue sans avoir à procéder à d'autres réglagea de l'allure d'introduction du gaz en conservant ce genre de surface sur la pièce coulée la Dammderse supposa qu'une conicité prononcée réduit ou empêche la porto d'hydrogèe dans la zone de pression réduite située à la partie inférieure ! du moule et qui y est créée du fait de l'effet de ventruir donné par les ajutages 89 et 87.
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J11xeplt U
Le processus de l'exemple II a été répété,
mais dans ce cas, le moule a été muni des dispositifs représentés sur les fige 8 et 9 pour l'introduction du gaz hydrogéné, en utilisant des lumières 132 qui avaient un diamètre de 0,25 mm à 0,30 mm., On a constaté que l'on pouvait régler l'allu- re d'introduction du gaz pour produire à volonté la dispo- sition irrégulière des irrégularités, ainsi que la surface lisoe comme du verre, les faibles traces visibles d'érosion de surface, ou bien les déchirures de surface et aussi la surface ondulée h espacements uniformes qui est normale sur les pièces coulées en train de sortir.
Exemple v
On a répété le processus de 1* exemple II en utili- sant les dispositifs illustrés sur les fig. 6 et 7 pour l'in- troduction du gaz; les perforations 126, orientées vers le bas, avaient un diamètre de 0, 25 mm. Etant donné que le moule n'était pas protégé de l'air extérieur, une combustion du gaz s'est produite à la partie supérieure du moule. On a constaté que l'allure d'introduction du gaz pouvait être contrôlée pour produire à volonté les petites éraflures et les déchirures visibles de surface, de même que les ondulations uniformément espacées de la surface de la pièce coulée.
Toutefois, il n'était pas possible d'introduire le gaz à une allure suffisamment élevée pour produire la disposition irré- gulière d'irrégularités sur la billette en cours de sortie. la Demanderesse suppose que cette impossibilité était due à l'effet de dilution des produits de combustion et/ou de l'air.
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E:1tymple YI On a répété le processus de l'exemple II en utili-
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état le rapport de fréquence de vu-et-vient et de vitesse
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de coulée d. 11 . 1. Aprés que l'on a eu atteint la vitesse de fonctionnement de 10196 cm k la minute, on a continué la coulée pendant 2 hvuruo# tout en introduisant 1 gaz hydrogéné Industriellement pur dans le moule, comme décrit dans l'exem- ple II, afin de produire l'ondulation à espacements uniformes normale sur la surfuce de la billette, comme on l'a déjà décrit* Ensuit* le gaz hydrogéné introduit a été pr4grsrr- nivement dilué avec de l'azote gazeux.
Lofe de la diminution de concentration de 1' hydrogène dans le a4lM;w gazeux, il ne aient pas produit de ohangeoent apparent dans le carac- tèrs de la surface ondulée jusqu'. ce que la concentration de l'hydrogène dans le gaz ait été réduite à envio 79 % en volume. Après quoi, les ondulations sont devenue* proressi- vemet moine prononcées Lorsque la concentration d'hydrogène
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dane le gaz a atteint environ btw en vol., la surface de la billete avait l'aspect liane comme du verre qui, comme on l'a fait remarquer dans l'exemple III, précédait des déchirures profondes et la rupture finale de la pièce coulée dane le moula,
et il n'a pas été possible d'améliorer la sur- face de la billette en coure de sortie en augmentant l'allure d'introduction du gaz ainsi dilue. On a répète la pana* de fabrication en utilisant de l'hélium comme gaz diluant et on a obtenu les mènes résultats. Les résultat* obtenue avec ces passes de fabrication illustrent 1' importance critique de la concentration de l'hydrogène due le gaz introduit pour la mise en oeuvre de la présente invention.
Exemple VII
On a répété le processus exposé pour l'exemple II, en utilisant un rapport de 11 à 1, pour le rapport de la vitesse de va-et-vient et de la vitesse de coulée*. Après
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avior atteint la vitesse de coulée de 101,6 cm à la minute on continue la coulée pendant 3 heures tnut en Introduisant la gaz hycrogéné industrialisent pur dana la moule à l'allu- re de 315 cm3 à la minute, pour produire les ondulations uniformément enlacées sur la surface de la pièce coulée en train du sortir, comme décrit pour l'exemple Il* Ensuit ,
on a substitué un écoulent égal d'oxyde de carbone Industriel- lamant pur à l'hydrogène industriellement pur. Dans les 15 minutes qui ont euivi, on a d cesser l'introduction de l'oxyde de carbone gnzuux du fait de la détérioration rapide de la surface de la billette et on a immédiatement recommencé l'introduction d'hydrogène pur à l'allure de 315 cm3 à la minute pour faire réapparaître la surface normale ondulée de la pièce coulée. On a répété le processus en effectuant des variations des conditions de coulée, comme on l'a décrit pour l'exemple I, en utilisant diverses allures d'introduc- tion de l'oxyde de carbone pour essayer de prolonger la pério- de de fonctionnement.
Dans tous ces essaie, on a été obligé de cesser l'introduction de l'oxyde de carbone dans les 15 minutes du fait de la détérioration de la curface de la bil- luttu et on n'a pas pu trouver de réglage des conditions de fonctionnement ou des allures d'introduction du gaz qui aient pu permettre à l'oxyde de carbone gazeux de maintenir les ondulations uniformément espacées de la surface de la pièce coulée données par l'utilisation du gaz hydrogéné de la présente invention.
On a répété le processus que l'on vient d'exposer en utilisant à la place d'hydrogène des gaz divers, comme par exemple de l'azote, de l'hélium, de l'air, de l'anhydride carbonique, de la vapeur, etc. et des mélanges de ces gaz.
Dans tous les cas, on a dû cesser l'introduction du gaz
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substitué au bout d'un laps de temps compris entra 15 minutes et 1 heure 1/2 et l'on n'a pas pu trouver de réglage de fonc- tionnement permettant à un gaz substitué de maintenir les ondu- lations uniformément espacées sur la aurfaoe de la pièce cou- lée. lorsque l'on a effectué l'essai précité avec de la vapeur,on a constaté que la vapeur se condensait dans le passage 121 et dans les gorges 110 à Il,*;
. C'est pourquoi la vapeur a été introduite en utilisant les dispositifs d'intro- duotion représentés sur les fige 6 et 7, On a dû cesser l'introduction de la vapeur dans les 15 minutes du fait des risques d'explosion provenant de la codnenation de la vapeur contre les parois froides du moule* Les résultats des passes de fabrication précitées de cet exemple illustrent mieux encore l'importance exceptionnelle et critique du Gaz hydrogéné de la présente invention.
Exempel VIII
On a répété le processus de l'exemple II en utili- sant le rapport de 11 à 1 de la fréquence de va-et-vienet et de la vitesse de coulée. Après avoir atteint la vitesse de fonctionnement de 101,6 cm à la minute, on a continue le processus de coulée pendant 2 heures, tout on inrea8atin l'hydrogène gazeux pur dans le moule à l'allure de 315 cm3 par minute, comme décrit dans l'exemple II, pour produire la surface de billette qui a été décrite dans liedit exmep, Ensuite, on a élevé et abasisé le niveau du métal se trouvant dans le moule, depuis le niveau norsal do 38 mm à partir de
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la partie eupdrieure du moule. f)..rJ n:1.vù:.u-:
1*.:3 ."1.=b, ont produit une surface plue brocaièrvrac,4it r .w.x.".. du la bil1tto en cours de sortie, l'effet étant oelui quoi l'on a oit*.."1! \ "1 eugmontant l'allure d'introduction du c-5 f"1 r* '- n ! ïr..,1
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de 38 mm à partir de la partie supérieure du moule. L'abais- sement du niveau en dessous du niveau normal a produit un affaiblissement progressif des ondulations de la surface; l'effet produit était celui qu'aurait produit la diminution de l'allure d'introduction du gaz.
Lorsque le niveau du Bâtai a été abaisse jusque la limite inférieure de la zone de diffusion effective de l'hydrogène dans le moule et en dessous de cette limite inférieure (cette limite inférieure se produisant en dessous du niveau de la gorge 113 et au-dessus de celui de la gorge 114 du moule représenté sur la fige 4), l'effet était le môme que celui que l'on avait obtenu lors- que l'on n'introduisait pas d'hydrogène dans le moule. Ces résultats illustrent davantage l'importance critique de l'introduction du gaz hydrogéné de la présente invention jusqu'à la zone de la paroi du moule à laquelle commence la solidification du métal introduit.
Il va de soi que la description qui vient d'être faite l'a été à titre purement illuatratif et non limitatif et qu'il est possible d'y ajouter différentes variantes et modifications sans pour cela sortir du cadre général de la présente invention,
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"Ï4.oc.,. <: F ,, 1: .a. ',; i1 Dr .... ;;' 1. ', *' C 11 -U" .-
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The present invention and relates to a process for continuously casting metal and more potatoes per hour ()! "It is a process for the continuous production of copper and more generally of low oxygen content of culvro.
As a whole, the present invention comprises. in a process for casting uetal into a continuous into which
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molten metal is introduced into one end of a flow
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with open ends and in which the metal cast and rotated from the other end of the socket, the performance consisting of
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to introduce hydrogen or a gas mixture containing
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There is about 40% by volume of naked hydrogen in the vicinity of the area of the protein of the aoule in which ooamonce the 1011d111-
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cation of the molten metal introduced during the
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casting To obtain ltol "best results,
and SUI hydro- gdnd this continuously introduced into the aforementioned area of the mold * The present invention therefore had particularly advantageous continuous casting processes in which 1. molten metal this introduced into the cooled area of the vertical mold with open ends and into where the rate of introduction of the metal in 1'u010n with respect to the rate of removal. vopúnt of the cast metal is such that it maintains a surface
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free from the mold wall in the cooling area of
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this mold, citing part of the wall of the mold located
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a cooling element which extends above the level of the metal contained in said mold.
In pro tele
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As a result of casting, the molten metal begins to solidify at the right side of the tetai rdnioque in the Mule; and by way of the prior invention, the hy-trogttnd gas is introduced up to the onno of the wall of the stream in which and finds the molecule of molten metal. an important advantage of the present invention resides in the fact that it has made it possible to design a product which quoted 8p6c1: \ lc ..) nt copper and copper base alloys, and particularly low copper *.
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oxygen content, can be continuously cast successfully
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both during longer head laps and at higher speeds, but with these mild advantages, than was possible prior to the present invention.
More,
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the castings obtained by the process of the present invention have, in a uniform manner, excellent characteristics.
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surface characteristics, which is an advantage auppld6nta1r.
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of the present process. Another important advantage of the present invention is that it has made it possible to design a latch process where low oxygen copper can be continuously cast for longer laps of time and at higher speeds. larger than hitherto possible while at the same time producing a non-porous casting with a uniform surface and a specific gravity greater than 8.85 easily produced a low-oxygen furnace d 'a density greater than 8,
9 and a density which is for all practical purposes substantially that of the theoretical specific gravity of copper. The advantages of the present invention and others will become readily understood by reading the description which will be made thereof.
In the practice of the present invention, such introduction of this hydrogenated gas can be effected in any suitable manner. For example, the gas can be introduced into the target zone by bringing it as is into said region from an external source or by releasing this gas into said zone in any other suitable manner, from any suitable source, by for example by "in situ" decomposition of a suitable gas which produces hydrogen.
To obtain the best results in casting processes in which the metal meniscus is located in the cooling zone of the mold, the hydrogen gas is introduced by bringing it as it is from an external source to the mold. mold, in the vicinity of the zone of the wall of the mold where the molten metal arrives comes into contact with the cooled wall of said mold. : For example, hydrogenated gas can be introduced into the mold cavity above the
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level of the metal enclosed in this mold \ 1 ";
,, '2 ro' c, c, ua r - r-
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drilled arranged above the mold cavity, at a level higher than that of the metal contained in this mold or else from openings made in the flow chamber, above and in the vicinity of the level of metal intended to be maintained in the mold during the casting process; or by diffusion through the wall of the mold at the point where the latter is formed by a sufficiently porous material, such as for example graphita The most efficient use of hydroième occurs when this gas is introduced by diffusion to through the wall of the mold.
According to another important general means of the present invention, the hydrogenated gas is introduced into the area of the wall of the aforementioned mold in controlled amounts.
This control is carried out in the easiest and most advantageous manner by adjusting the quantity of gas introduced to obtain a surface of a desired character on the casting, as can be seen on it as it goes. that it comes out of the mold. In general, when increasing amounts of hydrogenated gas are introduced, the appearance of an irregular network of irregularities on the surface of the emerging casting indicates that one is approaching a surplus. of the gas introduced, and an irregular network of irregularities over most of the surface of the outgoing casting indicates a harmful excess of gas introduced.
The appearance of an irregular arrangement of irregularities having the appearance of folds or beads perceptible to the touch are characteristic of this irregular distribution on the surface of the casting. On the other hand, if the decreasing amounts of hydrogenated gas are introduced, the appearance of small visible surface friction marks on the casting as it comes out indicates that the introduction
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tion of hydro gas ± 4n <$ approach of very small quantities qt a strong mU / rt-nct produces grivurt: 3 i rifia dtr.o la r.1èct) touleus indicates who was used trot- qjj-. nttt1 * too low 4a e, iz.
Confor, .é; htnt k co qui v.tr.t dl: 4-tr # 1: 4ti: {:! Q6, a fioyfen ftn'r'11 and the ï-rs'.nte invention consisted of controlling introductita from ear. hydra <; yn until a sony of the J: 'tro! from aoule prc1t 'à une illtirq en d6blt lnft.'rïùur to ovlui to which a diopooltion 1rr6Gl1tr of Irré- f, Ular1tt5a occurs on the rjeurv part of the urtace of the smallest casting tri train to exit and eur1Qur & c << him to which deep -.irquu5 ru grVH.x'90 <sur producing dïma the species flowed when it comes out of the flow.
We used a lot before the recent invention of my color process '"'.) Utl1icnt W1 ::: ow.1J vurt1c :: ll or. Lu level of! R.t3.1 in fualin fmf's? '? d'mu 10 soûle 6ot F.:l1n'tl:n ïin duooouo of the p'M 3uj.vrieur <* dô la. znnv rufrolliu du.dit <o'jlu tt üù 10 nivy.u du: 9aiequ <. ' do n4tntl .n fusion 4 ': <nM 1-t zerv rd'l'Oid1! J utt d 1ilac J according to a r.iweu-.4.nt da v: -tît vlvr t v-ttic-.lr yp. t -irol du isouluf during lu, r ') C'zC8':. l.! J df,;: coulv C 'p'sut obt << tp such a deplc-nt de- j-enisque jat all dë' .m <.... st nr '& t "Rt! # * s,: $ king'. "'1'1 ..... t! # *' T - ui ïnfr :, jur txtj.Ji;; r'y '-' 14: 1 hri.t's3. Dvo cts d * un;. oul tn or, r.1czx again by vsn ï'.ouvt: state of r;: onto-ut ... h'l10S (;
drunk. î> uR0 lu r: ... tlloU4 "ï, orfe d * sation de- tue Irocunoue d coulé # nn rtclv dru z hydrne6n <dana le. sono of the wall of the socket on the \ '1uQllQ at d 'jlnoe lo s <* îîisquai so as to obtain duo r1 (.t.0 or ondu- lationo un1torudr.únt osrncdee on the oirlace of the 1èco
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casting when it comes out.
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A hydrogenated gas that enhances any amount
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iit # tï'fcjrôï'Otfîno. could be used in the riloo in work 4th In Ilivurtlon provided that or and you hell: '1o more about 40 µ ± of hydrogen on vnlwc. From the prfrcnc, the gas is in "v. U! R-oi 1; \, One volur, o of hydrogen and better still, 0 * 11 iî, * t the hy1rotn ... ot.moibh : ", mt pure, co .... '1 $ we can in o <.n7 dKe i'idustrA.
Li oonetintrutlon of the hydrogen dittti 1 -.s jr cit # tiur the quantity of gaa used Ea t; ';': 1 ("\ l, liCur obtain Ite ::. Ü111I; #urs retiultate, loraquu on 4iuimîii Xt \ concQntr: \ t1on dthydrog? Jn (l in gas, the q, \ vînt1tt. Du cr7. Ut1110ú nU {ß..cnteo ot vieu-voran, The quantity of ena ut'l.Ut, r! Oot function auaai.of the way in which the ect gas introduced inna the r (. @ '1on of the wall of the flow.
In the rroecr'jovHî dtx poulwy in which the r.4tal n1oque is found to say the are of rutroidie3enunt of the coulu pcaâunt the coulda of the r.itt. * Ilf and oh the hydrogen gas is introduced until ' at the c <\ v1 tt5 of Rioulu drmo space 01 tu4 above the rt'-tal ue finding dnna lu r-oulu using a b "\ guo pl.:r1'o't;C cit'c au-daesuo du .ourle, lu rfmdt:
.t! nt of this mode of induction colt due to the dilution, either of the combustion or of the eve duux is so low that this dJfft..11. ? & '* a use of pure hydrogen, to introduce 1' t the day o1.tn1r the diopoultion iti * f, UJfcïv 3uor..trntiQnni '* v of ifrgultrita 1' \ 8urrrlO di la ceiulee a tr, , iln to exit However, one easily obtains co S ... mc of surface n using such rrncessue do when the giz and introduces ear dos 1 =, Ièrue in the. rurnî of the ground # naked neighbor! of metal, and by t1o \ !. 1 i r (:. ißnt loroque lu eaz y is diffund through the wall
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sank.
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In the Ctiao in work of the present invention, it is noted that the speed of nouldu is a function of the
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shape of the cross-section and size of the casting which it is desired to produce, the presence or absence of conical parts in the cooling zone
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of the mold as well as of the shape of the movement of vuetwi, nt of the meniscus of Metal or the rate of solidification of the metal
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in the cooling zones, as well as the thermal conduc- tivity of the metal being cast, as well as the total heat removal capacity of the cast.
In general * the reciprocating rate is increased with the cut-off speed (that is to say the net rate of extraction of the casting from the mold) and vice versa * the presence of a convergent taper on the wall of the mold delimiting the cavity of the mold increases the heat dissipation capacity of the
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mold and allows the use of higher casting speed than would otherwise be possible. On the other hand, the casting speed decreases when the smallest dimension
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of the cross section of the casting at ± C4.nte.
The present invention can be implemented in
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any continuous casting process utilizing any conventional type of continuous casting mold made from any conventional material. However, it is extremely advantageous when casting copper at low
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oxygen content in a mold in which the metal. is cast against a graphite surface, and especially a conical graphite surface, by a process in which a 11br: a hem of the mold wall, II1Ji101o.1 \ J is included in the cooling zone of the roller. ; .²r, .t;
îorcquy one uses: v a layer of a partial light a = .â.4 on lu (, 1U "ÚtQO of the metal not found in the mold pvmh \ nt 1't) 15: l ';) t1n of
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casting, and p: \ rt1culièrQont loraqua the inJUu * d% .t-û .vl which is found in the: .r.Ot.1ltt laying 00 a:, <.;.: it 6 '.' '' '1 r -.1. "
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back and forth with respect to the wall of the roll during the casting of the metal in this mold.
The term "low oxygen copper" is used herein to denote copper containing less than 0.015% oxygen and this term includes oxygen-free copper and copper which has been deoxidized with a deoxidizing agent. such as for example calcium from lithiua, boron or phosphorus
By carrying out experiments of continuously casting low oxygen copper against a graphite surface, in a vertical mold, using a process in which, during casting, the metal meniscus was located in the section mold cooling,
the reciprocation of the meniscus relative to the wall of the mold was used and a protective layer of a solid particulate covering material was retained at the top of the metal enclosed in this mold, and it was found that, when the introduction of the hydrogenated gas is regulated so as to give a uniformly corrugated surface on the outgoing casting and then increased amounts of gas have been introduced, the corrugations become increasingly coarse to a point where a further increase in the quantity of gas introduced destroys the surface with regular undulations to transform it into irregular undulations,
in that said corrugations begin to scatter or that an irregular network of surface imperfections having apparent folds arranged at irregular angles begins to appear on the casting.
As a result, this surface deterioration increases until the greater part of the surface of the casting in the process of coming out is affected by this defect} it has been observed that, when this defect appears, we reduce quickly-
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The rate of introduction of the gas ,, the possibility of the casting breaking in the flow is avoided. * On the other hand, when decreasing amounts of gas are introduced, the corrugations gradually become smaller and smaller
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until we reach a point or the area of 1 <.
cast part becomes smooth cosae of glass after which from blue trac * 3 visible surface scratches start gradually appearing on the cast part * in the process of
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exit after which follows the gradual appearance of small traces of friction visible on the surface which are due to a slight adhesion of the casting in the raoule.
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Insulting, usually within an hour, and usually after 15 to 30 minutes, the adhesion becomes and severe as the pouring of mta3. is interrupted due to the breakage of the casting in the mold, which breakage is caused by the deep engravings of the casting lying
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in 1 * mold.
It has been observed that and the rate of introduction of gas is increased after the appearance of the smooth surface such as glass or of small visible surface irregularities or small visible traces of surface friction, the risk of rupture of the surface is avoided. the casting. Accordingly, when such a low oxygen content copper casting is carried out, the rate of introduction of the hydrogen gas is.
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controlled at a rate lower than that at which it produced an irregular arrangement of irregularities over the greater part of the casting,
and greater than that at which the rupture of the deep scuff firing casting occurs. Preferably, the introduction of the gas is regulated at a rate lower than that at which the provision
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Irregular the aforementioned cotsaence to be produced and a look superior to that at which deep engravings .. occur.
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1tlt.
more previously above the rate at which small visible traces of the surface prndule at the
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surface of the casting being released and, so
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ua much more preferable, above the pace at
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which the surface of the casting @ is smooth as
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In the best mode of operation, the input of the element is adjusted so as to obtain two uniformly applied surface waves on the surface during the exit of the casting. If we want to obtain the results $ read 1nt1111curil. the gas is introduced at a rate sufficient to mt'1ntur.1r deo undulations of surface un1fl ') mmunt eapa- C08 on the surface of the casting in the course of .outlining the entire casting process.
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Give the nail on the work of the present invention
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for low oxygen copper casting, no limit was found to the torp period during which
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the casting process could not be carried out continuously, even
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Using the exceptionally experienced DM casting speeds in the casting of low oxygen copper, consistent with the present invention, the highest values of copper have been obtained. casting with * tomes in the-
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which the smallest linear dimension of tranever section
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sale was less than about 127 nos.
So, for example, deoxidized phosphorous copper reinforcing less z
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of oxygen was easily cast into billets of 76.2 mm
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Inertbtre by continuously extracting the casting from the mold due to speeds greater than 73.66 o. per minute, up to 162.56 est, per minute and even higher, Such sustained speeds can be increased up to
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six times those that can be obtained one not using los general means of the precept invention. Furthermore. the
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Surface and interior characteristics of the cast bale were of high quality and uniform throughout the production.
Smooth results can be obtained with polygonal shapes, such as cakes of rectangular cross-section in which the smallest linear dimension, i.e. the thickness, is less
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to about 127 mm. We obtain ccapsyabica speeds with other shapes and dimensions and with other similarities of casting of the metal, taking into account the di.Laa # tna of the shape and the thermal conductivity.
In practice of the present invention, using such sustained and high speeds of aaza. ,, the smallest linear dimension of section tra1Qvorcala lot shape of the casting (1 thickness, in the case of C ! tQntix and similar shapes and the diameter, in the case of circular shapes, such as billets) is about 50mm up to about 127mm.
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In carrying out the present invention, numerous experiments have been carried out whereby attempts have been made to substitute other gases for the hydrogenated gas of the present invention. For example, attempts have been made to substitute other gases such as, for example, nitrogen, helium, carbon monoxide, air and carbon dioxide. No gas or gas mixture other than the hydrogen mixture of the present invention could be found having an effect.
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advantageous over the period of operation or the casting viteuU8.
Thus the use of hydrogen gas over about 40 vol% by volume is unique and of essential importance in the process of the preceding invention.
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It is impossible to explain the or the? ric..3
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of the success obtained grade in the process of the present invention. Normally, when continuously casting metals, and particularly copper, the proclamation or use of hydrogen is avoided at all costs, since its detrimental effect on the physical properties of the metal is well known. .
However, in the process of the present invention, the hydrogen possesses the advantageous effects described herein. In addition, and as far as the Applicant can know, hydrogen has no discernible effect on the composition of the metal during casting. Thus, for example, when pouring copper containing up to 0.015% oxygen) no noticeable reduction in the oxygen content of the cast copper could be observed. Although the Applicant does not wish to be bound by a particular theory, it is possible that the hydrogen can affect the superficial tension in the wall zone of the mold in question, and produce the advantages obtained in the practice of the process. present invention.
The present invention has also been represented in the accompanying drawing and by describing a certain number of examples.
It goes without saying, however, that the drawing and the examples are given purely by way of illustration and not by way of limitation; in this drawing the fief 1 is a schematic view in side elevation and in partial section of a casting system utilizing the preferred method of introducing hydrogenated gas of the present invention into the mold; fig. 2 is a schematic sectional elevation of the mold shown in FIG. l, taken according to II-II of FIG.
3, fig. 3 is a half-section in plan taken along III-III of fig 2, one half of the mold not having been
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represented *** their do not overload the drawing} lit fies 4 is a wchatique view of part of the flow and the siphon roir4oçnt4o on the fige 1 and l11uatro the solidification of the 6tal in the mold. fig 5 and a colon V-V view of tic # 2; t1g. 6 .and a sabbatical rise and casting # countering a variant of the method * of introducing hydrogen gas into the mold; fig 7 is a view required * depule the 1ftt .. laughing * part of the roprdoent4 ring. on fig 6;
fies a is a schematic sectional elevation showing another YAr1nnt. of a mode of introduction in the mold of the pz of the prl'tlnte invent the fig 9 is a view taken in IX-XX of the fig 8.
In fige 10 is a sketch representing the surface of a COUI40 ribea produced according to the rda11Gtion rcilleur of the invention, the fige It is a side elevation * agran41..t in color <$ still representing the Illu4tr4o surface on the lees . 10, In exaolno.nt astintenant the drawing we see that the fig 1 illustrates a 1utè = u casting that the Request ....... 1; 1 & 0 preferable, at the present time, for the continuous casting of copper low in #in oXY6ne. A melting furnace (not rllprdeont4) supplies a furnace 10 for raintion of the cdtvJ. molten to flow. The furnace 10 feeds a ladle 11 which feeds the siphon 12.
The latter feeds the Mold 13 which is mounted on the platform 14 which is mounted on a carriage 159 for Ion QOUV8f.vnt of rr.onto-e't-bt11sse. the casting 17 ce removed from the mold by a drive con1C1e
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1 \\ JtO olüut'l1quti 18 ut this sectioned into a section of the lor./Ut '.n ddD1r' "l% r un 1.cnlQt .... d .." oUnnnCiln..nt ol / \ 081quI. co, 11tI the one which is illustrated, pnr a cut-off box 19.
Ce., Ctmiu ... w c1 '}. Go1qu a 4t4 disclosed in US Pat. No. 2,291,204 of July 28, 1942.
Before 8aÙr ai f.dounie4. 4'Qntratnúont 16 hi .. la ribct) coul4y .ut travurer a cbwbr. 20 which can be fitted with an appropriate seal 21. The carriage 15 has to be moved hor1zontolct: umt our bearing tracks 16 removed a rdeorvoir 20 to purco "early the installation of -4noulon 44 different form or development, or to give an ocobo to a fixed work bike (not shown. eentéo) can be lit from either side of the rolling path: nt 16 ot at level, on which the worker can. lu move pundftnt the, Z'nCes3uo of casting. the furnace 10 ï't? ïrantd can in addition to a vertical furnace tt. ir.'luctton h bnou4I frequi> nc i being able to turn around a horizontal axis and studded with a nozzle pourer 25.
It can receive cât & l a fuolon jar it. of a trough or uni * yache (not re; r "4, Jntdu) from a suitable melting furnace. The gQncnt and the funct1onnunt of the ladle * 11 and the eiphon 12 rulréauntde in fig 1 have been described in the Canadian Bravât No. 640,600 of 1 1 1962 of the Drjro9ae.
Ladle and siphon are preferred coma * acoRies.o de ver8e6nt for high speed castings, and port1cul1rOQont for lu * high speed castings of shapes
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of which the smallest linear dimension of cross section
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oat less than 127 sm, although, if desired, another installment screen could be used, especially for
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low casting speeds or for heavy rumblings.
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General ilaeencoment and operation code of the mold 13
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illustrated in figs 2 and 3, have been described siuset in the aforementioned Canadian patent, by the fact that the preferred mold 13
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has at the corners two cooling zones in the first of which the (metal in the process of casting is cooled only-
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contact with the cooled walls of the mold and then by contact with the cooled wall of the mold and with water or other cooling fluid,; ': is in a second zone, and preferably , also, uiqucnt by direct contact with the cooling fluid in uaa troiei :: the 1st cone.
In addition, the mold wall delimiting the casting cavity is preferably conical and converges towards the extract * of the mold from which the casting comes out, and the second cooling sound system.
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is fitted with nozzles intended for the cooling liquid, against the central part during the exit, at an angle such, with respect to these, that it produces a venturi action , as described in the aforementioned Canadian patent.
As shown in Figs 1 and 4, the pouring bag 11 may include an enlarged bowl 25 constituting a reservoir of molten metal and a trough 27 supporting the
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siphon 2. The pocket also has a b3rrso 23 their dirt. The pocket 11 is supported by a 4w;,. Nàaa which allows said pocket to be inclined for luck at the level of the tank with respect to the siphon; we raise and lower the pocket
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whole without tilting it, then the entire pocket is rotated from a position (shown on the law freeze 1 4t 4 where the siphon 12 is on the flow 13 * jt: ':': 1 t at.% Lt, .g the coi t10n where it is located above a pot b slag (.-on reer "zn- té) located along the mold.
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Dansa the supporting tBconiaae do 1: 1 .tG h which Ci.; T; shown on tig. 1, we predicted taj cU - ù> 5} C; - k 3
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the lower end of which is fixed; the cylinder 31 comprises a piston connected to the carriage 32 of the pedestal. Operation of the lift cylinder 31 raises and lowers the entire pedestal carriage 34 as a unit. The pedestal 32 supports a curvilinear guide path 33 on which the pocket carriage 34 is movably mounted. The curvilinear raceway 33 is drawn along an arc of a circle, the center of which is at the center of the bowl 42 of the siphon.
The pocket carriage 34 supports rollers 35 which move on the curvilinear guide 33. An inclination cylinder 36 is connected to a cross member 37 attached to the pedestal 32, and a piston is connected to the pocket carriage 34. The carriage 34 of the pedestal 32 can rotate about the vertical axis of the elevator cylinder 31 to allow the operator to rotate the pocket 11 in a horizontal plane.
Operation of the elevator cylinder 31 raises and lowers the pocket 11 without tilting it. Actuation of the tilt cylinder 36 moves the pocket carriage 34 on the curvilinear raceway 33 and thereby tilts the pocket 11 in a vertical plane around the center of the siphon bowl 42; this inclination can be given in any position of the pocket 11 in its pivoting arc around the vertical axis of the lifting cylinder 31, for any elevation of the carriage 34 from the pedestal 32.
It goes without saying that when the cup 42 is in coincidence with the mold cavity, when the lifting cylinder 31 reaches its extreme lowering position, the cup 42 is automatically located at the proper level inside the mold 13, which whatever the angle of inclination of the pocket 11 ..
Correct positioning of the bowl 42 in the mold means that this bowl is completely submerged
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in the * molten forestay when it occupies its position
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normal about '8 m below the aocaet of the moult (tll.
4) All of the tilting cylinder 36 acts to tilt the ladle 11, either direction of which acts to change the metal level of the ladle *
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and, the carriage 34 as finding at and lowest position, does not change the elevation of the bowl 42 deputu or suitable position in 1 Z0.4100 Thus the bowl 42 is at its ooa- vunablt position in the mold, we ladle 119 can be changed to level 4t either by tilting said ladle, or by adding metal or removing it.
We use the cn = ass of the level of the metal in the pocket to control the flow of the natal in the siphon 12. the pocket can be tilted backwards (that is to say the carriage 34 lowered) suftteo = In order to stop the flow in the siphon * in order to prevent loss or cessation of suction during an easy en route operation, the bowl 42 was provided with an overflow device.
Lug shown in fig 4, the bowl 42 has a lower opening of
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discharge provided with a washer or fitting 53 'in It4atlte, The lower end of the tube 40 of the siphon has three notches 54 circumferential and equally distributed and three
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corresponding tabs 55 to which the overflow bowl 42 is bent, constituting three overflow openings 56 in the form of a bowl.
Therefore, provision has been made for the siphon to discharge molten metal through,. the liver, the lower stdatite opening 53 and the three bowl-shaped overflow openings 56. the siphon tube 40 of the siphon 12 is preferably made of stainless steel, with an intermediate curved part,
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confis represented.
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They melt the metal 101141t1 'in the event of accidental solidification, the siphon tube 40 can be fitted with a screen 43 (Fig. 4).
The screen is section
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tranovornale n U. has the greater part of and length and follows the curvilinear part of the tube do, phan. the screen is suitably fixed to the siphon tube at a distance therefrom and * and fitted in the gasket 46 of the wall of the
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the ladle or the siphon crosses the wall, in order to fill the door with liquid metal when molten metal is poured
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in the siphon # Moreover, the screen is provided with a baffle 47 which forms the tranoveroale section of the screen * Itextrécit4 before the screen 43 has a vertical front wall 499 which comes out of a proton ± t! t1 'Tubular acnt 50.
The front wall 49 and the tubular extension may have a series of openings 51 and the lower end of the tubular extension.
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The first one can be compressed around the siphon tube 40 to provide a narrowed passage 52, or a series of such narrowed ones to aid in the fusion of a slow siphon which solidifies.
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As shown in fig. !, we see that the mold 13 is supported by a frame 14 oscillating 1 vertically thanks to a reciprocating mechanism. A suitable motor (not shown, pouçhe paa overload the drawing), is mounted on the carriage 15 which moves the connecting rod 61 to and fro. The connecting rod 61 is articulated to a series of angled levers 62 on one side. of the frame 14. A series of angled levers 63 is articulated to the carriage on the other side of the frame 14.
Rods 64 and 65 articulate the bent levers 62 and 63 to the oscillating frame 14. A rod 66 connects the bent levers 62 ot 63. Several guide columns 67 are supported
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on the carriage 15 and come to slide * on the guides of the frame 14 to allow the back-and-forth movement
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comes vertical from the mold in a straight vertical tensiblemont line. The appropriate means can be provided to vary the stroke and the frequency of the vertical reciprocation of the mold. For example, to vary the stroke, the motor may have an elbow arm of adjustable length. To do
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vary the frequency, the speed of the motor can be varied.
As shown in fig. 2 and 3, cast 13 is a composite mold. A metal block 79 provided with a removable sleeve 94 in graphite, is mounted on a manifold
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lower 70, annular in shape, thanks to an infriewf ring 72 which is bolted to the manifold in,. The collseteur 70 rests on suitable cross members forming part of the
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platform 14, which is mounted on a carriage 5 so as to be able to be driven by a back-and-forth movement. sleeve 94 may be made from any suitable Industrial grade graphite and machined to the desired shape.
Preferably, the inner surface of the casting is machined so as to have a cct: rq ,, .. aat council towards the bottom of the sleeve, although the curracu 00, then, if desired, be a cylinder. pxtfeit, in order to obtain; a heat transmission the sxr ch <m ± 4 is adjusted with wedge in the block 79: the surfaces in contact are cylindrical and machined with precision so as to obtain a solid against solid contact between the tu-achoa and the block, without there being at their do oouc-ho interface that would generate an excellent;
heat transfer*
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Preferably when it comes to J ::: '1,' 1 ", .. 1 c., R '[to the casting of formoa rO1deo, by t..t .., s.' 3 .. > i 1.1 ... t \ .a 4 * 1
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In circular cross section, the sleeve 94 is oversized with respect to the block 79, and is assembled therein by forcing it axially into the block. Also preferably, the compression fit between the assembled sleeve and the block should be strong enough to provide "solid to solid" and fluid-free contact at operating temperatures.
If desired, the sleeve 94 can be omitted and the block 79 can be formed integrally, the molding surface 80 being machined directly into the block; the Applicant considers that this one-piece structure is preferable for molds intended for casting shapes, such as cakes whose cross section is square or rectangular, or else for other polygonal shapes.
The shape of the manifold 70 is in general conformity with that of the block 79. At its upper and inner corner, the manifold 70 is provided with an extension rim 81 facing towards the interior of the mold and has a passage. inlet 82 provided with a flange to be connected with a pipe (not shown) for supplying cold water to the manifold.
Additional inlet passages located at equidistant points along the outer periphery of the manifold, if desired, can be provided for the large amounts of water which are supplied to the mold.
The manifold 70 supplies water to the main cooling tubes 83 arranged in passages 96 which are bored into the block 79 and at five levels of water spray. For this purpose, the collector has a series of upper openings 84, a series of lower openings 85; its rim 81 has a series of drilled passages 86; the rim has openings 78 to allow passage
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the main cooling tubes 83.
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In order to cover the sprayers from the top or the next level, block 79 is provided with a series of horizontal passages arranged in the radial direction, ronter-
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mant of transverse tubas 68, each of which has an end with a nozzle ti9 having a downwardly oriented discharge passage tit arranged at an internal angle of about 302 to the vertical and of preflrenos of about 201 to the vertical.
Ls passages 88 connect to elbows 90 which are connected to connectors 91 connected to the upper openings 84 formed in the manifold 70. the inner face of the lower part of the sleeve 94 has clearance openings below the die nozzles. - load 89 constituting in fact due ribs or vertical projections
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wedges 92, which are ready to support the casting as the water sprays are directed between the ribs onto the surface of said casting before they leave the mold. when high casting speeds are used, this results in cooling of the surface of the casting below its plasticity guarantee while it is thus supported.
The second water spray level is formed by nozzle openings 87 pierced in the rim 81 and in communication with the passages 86 of the manifold.
The axes of the nozzle openings 87 can also be
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an angle which is less than about 30 ° in the vertical direction, this angle preferably being about 20 ". The third, fourth and fifth levels of spray nozzles
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verisation are formed by openings 103, 104 and 105 located in the refrigeration tubes 18aocont 83 and in the * return bends 93.
All these spray openings
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direct water against the emerging casting. in the directions indicated by arrows * The return bends * 93 connect the lower openings * 85 with the inner tubes 83,
In accordance with the embodiment of the present invention which the Applicant considers to be much preferable, the mold 13 is also provided with devices for diffusing the hydrogenated gas of the present invention through the graphite sleeves 94 to introduce the gas to. to the area of the wall 80 of the mold where solidification of the introduced metal begins to occur during the casting process.
As shown in Figs. 2, 4 and 5, the outer surface of the liner 94 is provided with a plurality of machined horizontal grooves 110-114 extending around the outer surface of said liner. These grooves may have a V-profile and are suitably spaced from each other, preferably a distance of about 12mm. The horizontal grooves are joined by a plurality of machined vertical grooves 115 disposed around the perimeter of the outer surface of the sleeve 94 and impart an embossed appearance to the sleeve.
These vertical grooves can also have a V-profile, and the preferable spacing is also about 12mm. The hydrogen gas of the present invention from an external source (not shown, * is supplied through tube 120 preferably to the highest horizontal ring 110, through at least one. passage 121 machined in bloo 79, and preferably by at least three of these passages distributed equidistantly around the periphery of the periphery of block 79.
The gas thus supplied to the upper groove or groove flows around said groove to the other grooves, from where it
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is distributed by diffusion through the pores of the graphite to the area of the inner surface of the liner which is gripped by the grooves;
such diffusion occurs conducted with light pressure - for example mono pressure *
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metric as low as 0.035 ka / c & 2 - or OQ 'less * For best results in and mode of gas introduction, a sufficient number of horizontal grooves are used to provide coarse support to the mold wall region at which the metal introduces cosacooe to solidify during the casting process. Good it
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molds the entire length of the pig 94 this cold and, as shown in Fig. 4, the molten metal introduced begins to solidify at the Ón1cqUg.
Covse roper4- sente on figt 49 a sufficient number of horizontal grooves are used, preferably at least five to allow
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the reciprocating motion of the meniscus ut uuu1 to allow for a change in the average working level of the metal in the mold.
We represent eur figs 6 to 9 duo variant * of the mode of introduction of the hydrogenated gas of the present invention.
As shown in Figs. 6 and 7, the gas can be tntro-
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down to the area of the flow wall at which the solidification of the introduced metal commtlnoe from a source (not shown) to a bagua 125, from which it is discharged into the mold cavity , cu-deoaua of the metal therein, through a series of perforations 126, oriented downwards and distensions ap-
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properties, for example of 0 # 254 ffisa of d.â 'r ,, v iq6 & at regular intervals around the bazliu t, of grfirz this # dietantoe of about 12 # 5 mô ..
Dsna ust <v? I! Nt9, 1-9 Liz can be Introduced, like rdprc4arts zur 1.fis 8 and 9, in
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feeding it from an external source through a passage 130 drilled in the block 79 to an annular channel 131 which is machined on the outer face of the sleeve 94, from which it is discharged into the mold cavity, above of the metal therein, through apertures 132 facing downwards and of suitable dimensions, for example 0.254 mm in diameter, which have been drilled in the sleeve and which are spaced at regular intervals around the perimeter. phase of said sleeve and preferably at intervals of
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12.5 mm approximately.
when starting up the casting system shown in fig 1, using a conventional starter bar or bar, of appropriate length, and the cross section of which has the dimensions and shape matching those of the mold cavity delimited by the surface 80 of the mold and, preferably, also comprising a conventional threaded end of small dimensions at its upper part.
The upper part of the starter bar is introduced into the bottom of the mold a sufficient distance to cover the ribs 92 of the sleeve 94, so that the lower end of the bar extends below the extraction rollers 18 , so that when the initial molten metal is brought into the mold, it solidifies around the threaded end and the solidified product is pulled down and out of the mold by the rollers 18.
Then the siphon 12 is primed. When the siphon is primed, it is first heated at least to the red number and, preferably, to the melting point of the metal being cast, with a torch. The pocket 11 which supports the siphon thus heated is then tilted into a position where it is located above a slag tank
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and the pocket which, in the interval of time @ a 4td fills with Letal seen fusion, depresses the furnace 10 # is tilted so that it wants to move forward for 0 .:
. unIr the level of the fuel cell = finding you whose pocket is at a level around that of the highest part of 1 part of the siphon tube 40 # the bitch 47 surviving to retain the molten metal, 09 which produces a copious 4Qoulont of = 4t1 in fusion by the siphon tube 40 and through the orifice lnt6rlC1U1 'S) trump quo by the * nrilleun .upAr1vuro 56 c4ungde dune the cuvette 42. j Zn d1r.¯n81on of the or1f10' 53 4no 4 in the cuvette port .ntr. 1.a 8urtaoul ut11 .. 4. or1f1co 5 'and 4. Leo-
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port between the * working surfaces of the orifice 53 and the etc-
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tion of the siphon tube 40 is such that it establishes sufficient colonHw de; roooioa in the bowl 42 to maintain 3.
n1vuu du: 'tn1 * 4 fusion and finding in 1- bowl 42 au-duoeuo of l' .. tr4w1t 'of the siphon tub * during a # orças * Low urfMwa useful cotbinds of the orttleus of too plain 56 and of the 'internal orifice 53 must be fltrs 8upjr1eure,. the effective surface of the cross section of the siphon tube 40, so as to obtain in and tube 40 a denuleuunt and a v1 t.,. 88 r.nx1r .WJ, in order to purge 194 cage
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If the orifice 53 is too small.
the speed in the tube
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siphon will be too weak, and which prottr3 a separation
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gas at the upper part of the curvilinear part * of the tubs
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of the siphon and a loss of the action of 8ipMM4S8 or even a possible request * of the metal in the siphon tube It goes without saying that the volume "useful surface" applies to the zone or surface which co-associates the flow in the siphon tubes. various parts of the siphon, namely the siphon tube 40 # the discharge port 53 and
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the overflow holes 56.
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For example, in a siphon intended to supply
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a billet 4iulo do 76.2 odd, the 41t; undlcm of orifice 53 was worse wup'îrieure 80% of the usable surface
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siphon tube 40.
It has been found that the best ratio
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of will work was between 30 and 60 96. The useful surface of the overflow holes 56 was not less than 50 # of the useful surface of the siphon tube, To obtain loo rt1 (tult.Ht. 1 ... .. ". lllfura, la ana .... de aurtac .. utilua d l1 orifice 53 t due nritleo. of overflow 56 must be pr., where <\ uu c the other .. useful of the tube siphon 40 (not 1. '11 \' of 60!) v or m8rnut preferably # aup4ribure to said .ur1'Q (ltI.
It is easy to see that, with the discharge port 53 being too small, the flow passing through the olphon will not be fast enough to discharge the oroprieon gas out of the siphon tuba. The tronsvorsal section of the siphon tube, at the top of its bend, should be very small so that the metal flow velocity at this point is high to prevent the ori8onnda gases from reeabolving. On the other hand, there must be
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provides sufficient flow through the overflow holes 56 to seal the end of the siphon duct, and
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rticu11brèunt when the molten metal does not come to wet the table of the siphon duct. the function of the screen 43 and due
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overflow 51 and 52 is to melt again a siphon tube
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40 or the Metal has solidified.
Due to an error in preheating leading to solidification, or in the case of a foreign body getting lodged in the siphon tube, the flow of copper during the ignition may stop before than
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we could have produced the maximum flow of metal If this
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state produced, the pocket is tilted to a per-
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allowing molten metal to flow over the baffle
47 and around the siphon tube.
Solidification can also occur between the screen 43 and the tube 40, and a gradual melting must be carried out to remelt this metal. This is achieved by allowing the molten metal to overflow over the front wall 49 of the screen 43 and to flow successively from the openings 51 and 52 made in the front part of the screen. The solidified metal is remelted very quickly and, within minutes, any solidified area of the siphon tube is remelted, recreating the flow conditions.
After the siphon has been primed, the cooling water is circulated in the mold 13, causing it to flow through it in the direction indicated by the arrows visible in FIG. 2, and discharging it through orifices 89, 87, 103, 104 and 105 into tank 20.
Thereafter, the inclination of the ladle 1 'is reduced in order to reduce the priming flow of the metal to a volume more suitable at the start of the casting operation, and usually to a value which is not. is not less than about half the flow which is to be used in the casting operation, such flow generally being indicated by a drip passage. intermittent, or extremely weak, through the upper ports 56 while full flow flow, from the lower port 53, continued to occur.
So, without having to change the angle of inclination of the pocket, the molten metal continuing to flow into the siphon, the pocket is rotated as quickly as possible until it comes to face mold 13, then we tag the pocket until
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that the end of the bowl 42 is in its normal operating position in the mold.
If we have to use a back and forth movement of the mold, we start this back and forth movement after the siphon has been rotated so that it comes opposite the mold, and . that the latter is partially filled. When the metal covers the cup 42 and has reached its normal operating level, usually about 38 millimeters below the top of the mold and generally no higher than about 12 millimeters below. from the upper part of the mold 13, the operator starts the discharge rollers 18 to extract the starting bar at a reduced initial speed chosen beforehand;
the reduced priming flow of metal in the siphon automatically adjusts to the pre-selected initial speed when the bowl 42 is completely submerged in the molten metal. When the operator is ready, he increases the rate of lowering of the starting bar to full speed and, at the same time, raises the level of the liquid in the bag 11, in order to give a sufficient pressure column. to bring the metal up to speed.
When the level of the metal in the mold has reached its normal operating level therein, the introduction of the hydrogenated gas of the present invention is preferably started and continued during the casting process, this gas being introduced at a rate. sufficient speed during the process to produce the kind of pre-emptive surface depicted on the exiting casting.
In addition, in cases where a covering of solid matter is used, it is placed in the mold on the upper part of the metal which therein contained when the latter has reached
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its normal operating level $ When the 1'80I) U "" ... o 'consists of discrete * particle * @ OOM! C shown on the ± le. 49 one addition of t * rap m tenpa, during the precossue of casting, a sufficient quantity 8Uppld & .lento.1ro of:
et.lra do this kind to provide the metal and maintain there a protective cover of important thickness which is generally not able * Inside about 3 U11J, - btrooo Orâco with the great capacity d8dlic4 = tinn of heat qit dnnao a flow of the typa represented on the t1l. 2 and #
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with the * high casting speeds * that it is possible to
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.utwn1r r4ce to the mine implementation of leu present invention, the cast part * 1't which comes out of the mold this chauttit red
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and is quickly cooled by the sprayer series
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of water under prueston 89, 87, and 103 - 105 and the large volume of water collected in tank 20.
This water is discharged at any desired level 00: - "": 0 for example, to a suitable drain line 57, and can be circulated by a circulation and pumping system. by the intur.7.éd1a.1ra of a rQtrnid11'eur device to bring it back to the water collector 70 which is located on the roll 1 '. t'1ntvn81t4 of the rwtr1418.wuunt of the mold 13 is groom 41wv4o than 6c: e at the high casting speeds * which can be sustained and which can be obtained by the present Invention the molten octal is 8011di .:
! '"pl'o.tique-
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mount as soon as it touches the wall of the flow by making
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that the rim of the envelope of the crater 101 (fig. 4) extends anl1blOQQnt to the free surface 24.
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In the implementation of the present invention,
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by using a coula equipped with sprayers in = * described, it is uxtr3em.nt advantageous that the nozzles work
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with such a high speed and in the tangential direction
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It is appropriate that the cooling be effected by heating up the water and not by producing appreciable quantities * of steam * The use of low speed spray rulers in the upper position would have the effect of creating steam at a sufficient temperature so that Ait seeps through the top of the stream,
between the casting and the
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mold wall. This produces faults = * shallow * do
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surface of the billet if the vapor reaches the surface in progress says solidification. This is why one uses fols a prwsoion and a reotin creating a downward rotating action which suppresses this etfot. So pr4tdr.nc., When the present invention is implemented with sprayers operating in such a way as to ensure this vanturi action, the flow presents a cnnlc1t4 and the Duoandoresse considers it much preferable to operate in a torus cone. , cosmo we will describe it by cooking. It is also considered rrZf4rablo that the direction of the nozzles 69 and 87 of the plum tree and of the lower levels is sufficient to give a gln, r31e action of the venturi.
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It will be noted that the sprayers 69 of the level
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8u.6r1úU1 "'exert cooling while the ribs
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92 of wall are still available to be in contact with
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the shell of the crater and support it * It will do * ni that k8.?c when the withdrawal of the casting, due to its rotr1d1aooont. fact will tend the casting to lose contact with the norvuruu 92p these still carry sell- enr - .. # \ lnt on the casting to evacuate imper quantities. heat aunts. Thus, to the area bounded by the ner-
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vurea 92, the heat is evacuated out of the casting by
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contact with the liver a liquid medium and a solid medium.
In autro. dulls the contact cooling area
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with a solid medium overflows on the cooling zone by a liquid medium.
Preferably, in the embodiment of the present invention, the mold, as shown in FIG. 2, should be tapered, especially when using a high casting speed and especially when casting low oxygen copper at high speed.
When a taper is used, it can be either of the type called "natural" or of the type called "forced".
Using a "natural" taper, the interior surface 80 of the mold 13 is designed to follow the shrinkage of the casting as it passes through the mold, and this tight enough for any speed. particular linear log. By virtue of this arrangement, a low linear coulde rate which produces a well-cooled cross section in the casting allows a more pronounced mold taper to be used than a rapid linear casting rate in which the shaped part exits the mold at a low rate. higher temperature.
When using natural taper, it is extremely advantageous that there is a small clearance between the log and the wall of the mold, but defined over the major part of the contact length, in this type of mold.
Higher taper speeds can be achieved by using a "forced" taper, and it is for this reason that forced taper operation is preferred. In forced taper operation, a linear speed is used. casting which, compared to the value of
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The shape of the mold is such that on the product there is the conicity of shrinkage resulting from the solidification and the ru- coldiscoment of the plecia colt clamps '' tro 1!.
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fuck the mold,
so as to produce a plastic deformation of the very hot tube constituted by the crater shell 101 enclosing the liquid core 102, as shown in FIG. 4, There is some sense that such a forced taper operation is similar to wire drawing, This operation necessitates the creation of an elongated and deep V-shaped crater envelope which extends into the monk's mold as far as the taper of the mold, with a strong but plastic shell wall surrounding a soft liquid center, this combination being easily deformed by stretching through the tapered mold.
Such conditions are easily achieved in a forced taper operation due to the improved contact between the shell 101 and the wall 80 of the mold, thereby improving the rate of heat removal from the mold so much. envelope up to the mold wall which the envelope wall solidifies so as to be strong enough and thick enough to resist breaking when using high operating speeds which create the deep V.
To obtain the maximum effect over the entire working length of the mold in a forced taper operation, the angle of taper of the mold at each level of the mold should be more pronounced than that of the corresponding natural withdrawal taper of the casting which is produced only by solidification and cooling of the casting at this level.
In practice, the Application has found that a taper of a mold shape extending the full length of the mold, as shown by the taper of surface 80 to sleeve 94 (Fig. 4), will work. satisfactorily * Such a taper has
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the advantage of ensuring the correct taper angle on the part of the mold wall which surrounds the free surface of the molten plate, regardless of the variation in the level of
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this surface, oe which portwt to obtain a good contact between the wall of the mold and the envelope of the crater, even at its point of formation.
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when using a back and forth motion # and more part1culi'rom.nt when moving the dt st ..sn1.quo back and forth;
JMk, î * one of yourre4tueuzent of the mold $ we get from pr4t'r.na.'ō, there are back and forth one doing .. j 10, t '<' "\ - come and go vrrti.w , please a vertical mold on the casting, as shown on rod 1. In such a process
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au @ $ the amplitude as well as the frequency of the back-and-forth movement of the mold depend on the cast cross section, the value of the taper and the casting rate * In general, the greater the casting speed is higher, the higher the reciprocating frequencies * In addition,
it has generally been observed that the ratio of the reciprocating frequency (expressed in cycles per minute) and the casting speed by
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minute (expr1 = 6th ta ca) should be at least eight to one. From pr6t4runc. the ratio should be between ten to one and fourteenth to one, and at the present time, a ratio of about eleven to one is considered ideal cosao, especially in low oxygen copper.
Higher ratios can also be used although the advantages gained by using higher ratios will not be.
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general = unt interesting due to the additional wear of the reciprocating mechanism. For example # when we use a ratio of Il f '-1 :; 220 periods or cycles per minute are used for a linear flow rate of 50.8 cm at
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the minute or e 44f. y3âaa é -1 \ 1t. for a vitersa.-ll \: 4
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l1n1r. 1 m cast, OS per minute * It is generally preferred to use a short stroke because this avoids having to exaggerate the clearance between the cast and the casting towards the lower part of the casting.
Preferably the race
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was about 3ol m to 399 ost this last short 'both col- which and far from the distance pods the most advantageous.
The ulpru801on "runs *" or * cycle ,, of a mold an1r of a vertical reciprocating #open * and requests * in the ** ne of the move to go and turn coaplot of the taoulw d <tpui 'o bnfep pan to the next low poultion *? a preferred. the d4plnc @ u nt aat a simple harmonic varying from zero velocity at the * upper ends * and Lower until a vitue and mnxicua between the upper ends * ut 1nfrluur. of the displacement *
When, in a casting system such as that which has been shown in FIG. 1, a vertical back-and-forth movement of the flow is used in conjunction with a covering of a solid particulate material, pod shown in Fig. 4.
it is advantageous that the maximum instantaneous speed of the casting vera la baa is greater than the uniform downward linear speed of the casting, in order to obtain a slight adjustment between the taper of the mold and the taper of the mold.
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casting had, therefore, to persist that a controlled amount of the covered 23 unit advanced down the wall of the mold between the ball and the cast product *
To obtain the best results in the implementation of the present invention applied to casting processes in which a covering is used at the top of the metal present in the raoule,
the covering is a particulate matter, preferably a material which flows easily, especially under the conditions observed.
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of the casting. To achieve the best results when casting low oxygen copper against a graphite mold wall, layer 23 is a layer of discrete particles of carbon-containing material, eg flake graphite, carbon black, powdered anthracite. fine carbon particles, etc. or mixtures of said products.
The Applicant considers it preferable to use fine carbon particles with a bead strength, obtained by instantaneous distillation of a liquid petroleum product, such as, for example, distillation residues and which is known under the name of porlea Kicronex.
We find that a mixture of flaked graphite and Microex porla, especially a mixture containing about 25% by weight of Miconex beads, is highly preferable when casting low oxygen copper. Preferably, such particulate covering material is used in an amount sufficient to maintain a protective covering of 12.5 mm to 26 mm in thickness at the top of the metal in the mold 13. It is possible to use the coating. covering material as an introductory agent for the hydrogen gas of the present invention.
For example, when the absorption characteristics of the covering material are sufficient, it is possible to treat this material in an appropriate manner outside the mold, such as for example with an ad hoc gas, to releasably produce the hydrogenated gas of the present invention, and then adding the covering material to and removing from the mold at a rate sufficient to release therein, under the temperature conditions therein.
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reign, the hydrogenated gas of the prdgbnte invention in qur: lt1 ... sufficient to ensure the reaultntç fn'oa out (,! fo1t
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this process is difficult to carry out and is not the one preferred by the Applicant.
In practicing the present invention, it is advantageous that the temperature of the molten metal introduced into the mold is maintained as close as possible to the solidification point of the metal, given that excess overheating. -as it repeats itself into the molten metal - increases the heat removal load demanded of the mold and results in lower casting speeds than would otherwise be possible in a mold given.
In general, the temperature of the molten metal introduced into the mold is preferably less than about 111 sec above the solidification point of the metal. If the best results are to be obtained in casting low grade copper. oxygen, at casting speeds exceeding about 73.66 cm per minute, the temperature of the metal introduced should be less than about 117780, preferably less than about 11490 and more preferably should be between about 1099 C to 1132 C a temperature of around 1121 @ is currently considered ideal.
The present invention will be described even more completely by means of the examples which follow.
Example
Deoxidized phosphorous copper having a total oxygen content of less than 0.015% was cast in 76.2 mm diameter billets in the casting system shown in Fig 1 and using the mold shown in Figs. 2 and 3 ,. except that the mold did not include a device for introducing the gas of the present invention and that no gas was used. sleeve 94 was machined from
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of an industrial graphite block and had sufficient aurd1lAcuw! .oo so that, when introduced into copper block 79, it received sufficient o1pr8.alD to ensure excellent contact between the canohon and the ohoQi8e d <M! <The conditions of the casting * The! 1DOhoD also had a cord. conversant <uniform 4th 0.177 4i .:
per length of 2594 un da 0.1 \ & 1-01 have any * li length of # surface tat4- r1uur. 80 # in order to produce a rolling 1 contettf trl6t des bl11., '\ E. for utility speed. In toap6raturw copper fitted in 7 * <6C'ul <& 4% 4 aa1ntonue. about 1 t 21 to. The level * of the copper aa found in the voule was tatatmu au- diecoue du tooawt de la ouvatt * 42 th about 38 m from the upper part of the base, but one that They stinks left <t '<lift until a lower level z, 12.7 <aa the party * eup4r1eur. noulo.
The flow was mined, filled with an r-, f1.Mc8 of flake graphite * and Kicronoi pearls above the level of the metal which was there; the = d.ltu1go contained at the corners 25% by weight of pearls Hic roc ex To ensure the rourrwrort of VQ-.t..v1nt of the flow, we used a court ** do 3,9 ea> # and the ratio of the frequency of ra- t..virat (.zpr1b 'had cycles per minute) and the speed of casting (oxprizé .0 and,. the fcinuto) was from Il to! # Lu retrnidiI8Qnt produced therefore the t ule compared to the utillodu petta1t pouring speed to keep a crater in volume V (crater 102 of fig 4) of the molten stick in the mold, this crater is rotated 4a4t below the lower part of the -a 94 # cor.;: t represented-
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felt on the freeze 4.
To cool the flow, water from
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cooling to 2696720 was introduced into colloo- tower 82, and circulated in the socket at the rate of 2.ZTl, 2
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liter @ per minute.
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At the start of the casting process we introduced
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a classic b <rre do d6.rro .. in mold 13, on = gold. cd lo siphon 1, Mit on route the water circulation in the mold # a:
r.n4 the siphon in position do dv "rset.1..nt. starts the new vertical vt-vivat of the drain, added the entire carbon cover when the upper part of the nozzle 42 was covered with metal, then the casting speed was increased to the operating speed.
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ment # all coaae it has been described before.
Initially, a running speed of 102.8 cm per minute was used. the billet coming out of the mold
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at the beginning of the production you showed the surface of the 146ères wrinkles or undulations mitis un1tor.'nc1:
unt spnedons As tt zut ivoured by the continuation of the production fire, the surface of the billet a train of leaving at o ')! 3nenc4 t 49 degra. dvrt is davonua first smooth cocase of the glass after which of small traces of visible friction have co = tw. 4 to appear on the surface and were followed * by back small engravings or visible mrquea, and then the billet has cO =. ::
lonc4 to adhere to the casting in such a way that at the end of the first hour of operation, we could not continue the casting process *
Subsequently, many tests were carried out to try to extend the period of operation and to conserve
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un1torc680nt undulations spaced apart on the surface of the casting.
In the course of these experiments, the operating conditions were modified to use higher temperatures ot lower for the metal introduced into the slack, and a higher and lower proportion of phosphorus in the copper, ratios of va- and -Comes and higher and lower casting speed, different levels of metal in the casting or changes in the level of the
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metal during the casting process, greater or lesser height of the carbon overlap on the metal, as well as various carbon overlays of different composition, increased or smaller taper or no taper at all,
as well as lower and higher casting speeds * None of the said operating conditions or their combinations have been found * to give full success
Example II
The process and operating conditions described in Example I for an operating speed of 102.8 com per minute were repeated, water! that in this case, hydrogenated gas was used in accordance with the present invention.
The mold 13 was provided with the gas introduction devices illustrated in FIGS. 2, 4 and 5. As shown by the dimensions given in FIG. 4, the upper horizontal groove 110 was 12.7 mm from the upper part of the mold and the horizontal grooves 111-114 were located below this upper part at 12.7 mm mounting spaces, the groove the lowest 114 was located 63.3 mm from the top of the mold.
The vertical grooves 115 extending from the horizontal grooves 110-114 were spaced around the perimeter of the outer periphery of the sleeve 94 at 12.7mm lengths. The groge 110 had a width of 3.17 mm and a depth of 0.762 mm. The grogas 111 to 114 had a depth and a width of 0.762 mm.
After the primed siphon 12 has been in the operating position in the mold and the introduced metal has
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covered the cup 42, added l.ca do tAuttiro do cover containing carbon and c c. ", n: é h iî-trodul-
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re hydrogenated gas. Subsequently, the casting speed was increased to the operating speed of 101.6 cm per minute. During the casting process, the level of the metal in the mold was maintained approximately 38mm below the top of the mold and the mold space above the metal was kept filled with cover material. carbon based. As in Example I, the ratio of the reciprocating frequency and the casting speed was 11 to 1 and the stroke was 3.9 mm.
The gas was industrially pure hydrogen and was introduced continuously into the mold during the casting operation at the rate of 315 cm3 per minute, measured under standard conditions of ambient temperature and pressure, this total flow being divided roughly evenly by the three passages 121 arranged at equal distances around the perimeter of block 79.
The fabrication pass was continued uninterrupted for 22 hours, at which time this pass was only interrupted due to the exhaustion of the available quantity of molten metal; the continuously produced billet was cut into appropriate sections by the tang 19 as it passed below the extraction girths 18. The entire surface of the continuously cast billet had the uniformly spaced wrinkles 1 ' encircling, as shown in Figs, 10 and 11. Fig. 10 is a scale drawing illustrating the appearance of the surface of billets when viewed with the naked eye.
As shown in the enlarged view of FIG. 11, the corrugations or wrinkles had a recessed portion 140 and a relatively flat bearing or portion 141. By examining the billetto, it was found that the length (taken on the vertical of each bearing portion
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141) bound about four times that of the adjacent hollow part and that it * produced about 11 portdeo by 25 # 4 Ma of cast length. The specific gravity of the casting was 8.92.
It was found that the interior of the cast piece had no discernible void portion or had a conxided grain structure through the radial sound hearing substantially up to the center of the ball. found that the billet ria did not include do poroo1tÓ. or rutuseureu at the center the * section cut from billets were used to produce the tube * in the conventional manner by hot isandrlnngc and cold drawing to the finished dimensions - tion # and this resulted in the production of superior quality tubing which satisfied the new S4V'rQ8 which are required for the tubes used in air conditioners as well as for even more severe standards than the 'on r4clw ::
e for the production of tubes 1 = india to allocate
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During a large number of manufacturing passes *
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following operations performed under 38 operating conditions, it was found that the results * could reproduce this exact.mont for all purposes. No greater limit than the casting period was found, and in each case the casting * was only stopped when the available molten metal supply was exhausted.
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wavy face and Interior features were the
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mbiws quo those which were obtained in the preailre pusse
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of manufacture described in the present example, it was found
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The specific gravity was 8992-8.93.
In later manufacturing paeoea executed in m4m # a
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condition., jump as the ratio of the frequency of movement
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of the \ "\" 'fJt ... v1nt ut of the casting speed a varies from 6 to up to 14 1! 1 and more it was found that the results * were evnQ1blucunt read E: 8 & Me, except that the number of staves was 141 by 25.4 sa of ior, -uur dg the corresponding cast was made in the ratio used: 3l. e that 3a .trg, ur must portait "U6- ..:
... utu1.t when the ratio was decreasing, and vice versa * Thus, lQr04uton reduced this ratio to 8 to 1 There occurred 6 port {IJG I) 'ir 2504 or of the length do in piece coul 5 t 1. laws carried out in a corresponding manner * (even though the ratio was increased to 14 to!, We observed the pra + nca of 14 narrow stavesaa corruspondiintc by bzz 'ce dQ length said the casting, r; J; \.! .. t'1 m procusaun used for example XI i was repeated using a ratio of the reciprocating frequency and the casting v1tUQOû of 11 k 1.
After the aa reached the operating speed of 101.6 cm / min, the casting was continued for 2 hours while introducing pure hydrogen gas into the mold at the rate of 315 cc, at the minute. this;, - I describe for the deluxe & ple II, to produce the regular and un1tormoa undulations spaced apart on the surface of the billet,
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the rate of introduction of hydrogen was then reduced.
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We noticed that, as we gradually decreased
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the introduction rate, the surface of the outgoing casting
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of the pard mold, 3t of the. qu.'111tG in a gradual and progressive manner.
In this loss of quality, the corrugations on the surface of the billet in the exit yard became lighter.
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managed and less pronounced until they disappear completely, and, for a rate of introduction of gas into
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the 25 cm3 mold at the c1nu4 .. the surface being released has become smooth coaue du voere.
By continuing to decrease
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the rate of introduction of the gas, small visible scratches on the surface, began to appear on the casting in the course of exit * the traces were small eroded areas which were in successive alignment, as a whole, with the axis of the billet during exit,
these abrasion marks aligned as a whole occurring at irregular intervals around the periphery of the casting. After the appearance of the traces of abrasion, small, shallow, but visible, surface erosions were observed, produced by a slight adhesion of the casting in the mold and which began to appear on the surface as it came out of the mold. said casting.
Then, the erosions became progressively deeper, and 30 minutes after the initial appearance of the small traces of erosion, the adhesion became so strong that the flow of the metal was interrupted due to deep tears in the billet in the mold which eventually produced its rupture in the mold * As was the case with the traces of erosion, the shallow and deep engravings were lined up in succession, with some spacing,
with the longitudinal axis of the billet and these aligned tears occurred at irregular intervals around the periphery of the billet.
The sleeve 94, which was endoxmaged due to the rupture of the billet, was replaced and the manufacturing pass was started again as before, but in this case, the rate of introduction of the gas juw 'was reduced. that the surface of the billet running from the desine outlet connected to the glass and then the rate of gas induction has not been further reduced. An hour after the curace of the billiate
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in the run out had become 3: 3. v du V ..... 'j.') 1 1, l ï
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casting was stopped as before, due to the rupture of the billet.
The sleeve 94 was again replaced and the fabrication pass was repeated as before. In this case, after the surface of the current billet started to become as smooth as glass, the rate of gas introduction was increased to 315 cm3 per minute, the rate used at the start of the process. the pass, and the evenly spaced normal corrugation quickly returned to the surface of the casting being released. The rate of introduction of the gas was then reduced until the appearance of small superficial erosions on the surface of the casting. At this time, the rate of introduction of the gas was increased up to 315 cm3 by minute, which had the effect of rapidly bringing back the normal corrugated surface.
Then, the rate of introduction of the gas was reduced until the appearance of small visible engravings, after which the rate of introduction of 315 cm3 per minute was resumed. Again, normal ripples promptly reproduced on the surface of the casting. During additional manufacturing passes, this reduction and increase in the rate of gas introduction was repeated many times without damaging the wall 80 of the mold (Fig. 2).
In each case, the surface of the billet being exited deteriorated as described and the damaged surface was quickly reduced to a surface of evenly spaced corrugations as the rate of gas introduction took hold. been swept from that which had been used originally in the said pass.
An attempt was then made to obtain the appearance of a uniformly wavy surface again after deep tears had occurred in the casting. The pace
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introduction of the gas had been reduced enough to produce deep tears and was reduced to the rate of 315 cme per minute before the rupture of the cast part occurred @. In a minimal number of tests, we have reunited to have the corrugated surface again on the surface of the casting * by increasing the rate of introduction of these to 315 cm3 per minute.
However, in most of the * tests the ateremce of the deeply torn billet so marked the wall 60 of the mold that the normal corrugation could not be obtained again * and had to be stopped. casting due to the rupture of the billet in the mold within an hour having auivi the return to the gas introduction rate of 315 cm3 per minute.
Sleeve 94 was replaced again and the manufacturing break was started and continued as before for 2 hours using the gas feed rate of 315 cc per minute. Then, the rate of introduction of the gas was constantly increased.
It was observed that with the increase in the feed rate the surface of the corrugations on the exiting casting became increasingly coarser until, for a feed rate of gas of 850 cm3 per minute, the ripple produced on the casting as it came out began to disperse and take on an irregular arrangement of surface imperfections which was perceptible to the touch and which had the appearance of plia arranged at irregular angles.
By further increasing the rate of gas introduction, this Irregular pattern was increased until, for a rate of gas introduction of 1320 cc per minute, this irregular pattern affected most of the time. the surface of the cast part ** We have
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slares further increased the rate of gas introduction.
In the 5 minutes which followed the casting was stopped * due to the rupture of the billet in the mold * Its repeating this production pass after replacing the Sleeve 94 and after having restarted the system as before * we have noted that it was necessary to introduce higher rates of introduction of the day gas to produce the appearance of the over-regular arrangement on the sufface of the part and for this slide to occur over the major * part of the surface, using better reforidiesent conditions in the mold.
this more powerful roforidly had been obtained in this case by lowering the temperature of the cooling water supply,
In another manufacturing run, sleeve 94 was replaced, the apparatus turned on and operated for the 2 hour period as before.
Subsequently, the rate of gas introduction was again continuously increased and the evenly spaced corrugations on the surface of the exiting casting deteriorated as before. However, when most of the surface was reached by the aforementioned surface irregularities, the rate of introduction of the gas was quickly reduced to 315 cm3 per minute originally used, which brought back the normal undulations. - = the surface areas evenly spaced on the casting being released, In the course * of additional production *,
this increase vt this reduction in the rate of introduction of ga was repeated many times and the same results were obtained. Subsequently, during other manufacturing paunchies, the rate of gas introduction was adjusted so as to produce the disposition at will.
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the previously cited irregularity of irregularities, glass-smooth surface, small viable surface erosions and tears, checkerboard arrangements, as well as evenly spaced corrugations on the surface of the emerging casting.
Additional fabric passes were made at speeds ranging from 76.2 cm per minute up to 162.56 cm per minute; at the highest speed, the heat removal required for the mold was close to the maximum heat removal or removal capacity of the mold used.
The ratio of the reciprocating frequency and the casting speed was varied from 8 to 1 to 14 to 1 during these runs. No limitation was found to the lapa of time during which the casting process could be carried out continuously at these speeds and it was found that the rate of gas introduction could be regulated so as to produce. at will the evenly spaced corrugation, the irregular arrangement of irregularities, as well as the glass-smooth surface, as well as small erosions or tears on the surface of the billet.
In addition, it has been found that when the rate of gas introduction is adjusted to produce the normal corrugations evenly spaced across the surface of the casting at a given speed, the speed can subsequently be varied over a range. comparatively wide range without having to carry out other adjustments of the rate of introduction of the gas while preserving this kind of surface on the casting the Dammderse supposed that a pronounced taper reduces or prevents the port of hydrogen in the reduced pressure zone located at the bottom! of the mold and which is created there because of the belly effect given by the nozzles 89 and 87.
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The process of Example II was repeated,
but in this case, the mold was provided with the devices shown in figs 8 and 9 for the introduction of the hydrogenated gas, using apertures 132 which had a diameter of 0.25 mm to 0.30 mm. found that the rate of introduction of the gas could be adjusted to produce at will the irregular arrangement of the irregularities, as well as the smooth surface like glass, the faint visible traces of surface erosion, or else surface tears and also the corrugated surface with uniform spacing which is normal on the outgoing castings.
Example v
The procedure of Example II was repeated using the devices illustrated in Figs. 6 and 7 for the introduction of gas; the perforations 126, facing down, had a diameter of 0.25 mm. Since the mold was not protected from outside air, gas combustion occurred at the top of the mold. It has been found that the rate of gas introduction can be controlled to produce visible surface scuffs and tears as desired, as well as evenly spaced corrugations on the surface of the casting.
However, it was not possible to introduce the gas at a sufficiently high rate to produce the irregular arrangement of irregularities on the billet being taken out. the Applicant assumes that this impossibility was due to the effect of dilution of the combustion products and / or of the air.
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E: 1type YI The process of Example II was repeated using
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state the to-and-fro and speed ratio
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casting d. 11. 1. After the operating speed of 10196 cm per minute had been reached, casting was continued for 2 hvuruo # while introducing 1 industrially pure hydrogen gas into the mold, as described in the example. II, in order to produce the normal uniformly spaced corrugation on the supercar of the billet, as previously described * Next * the hydrogen gas introduced was pr4grsrr- level diluted with nitrogen gas.
As a result of the decrease in concentration of hydrogen in the a4lM; w gas, there was no apparent change in the character of the wavy surface until. that the concentration of hydrogen in the gas has been reduced to about 79% by volume. After which the ripples became * proressi- vemet monk pronounced When the concentration of hydrogen
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When the gas reached about btw in flight., the billet surface had the liana-like appearance of glass which, as noted in Example III, preceded deep tears and final breakage of the part casting in the moula,
and it has not been possible to improve the surface of the billet in the course of exit by increasing the rate of introduction of the gas thus diluted. The manufacturing procedure was repeated using helium as the diluent gas and the best results were obtained. The results obtained with these manufacturing runs illustrate the critical importance of the concentration of hydrogen due to the gas introduced in the practice of the present invention.
Example VII
The procedure set forth for Example II was repeated, using a ratio of 11 to 1, for the ratio of the reciprocating speed and the casting speed *. After
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avior reaches the casting speed of 101.6 cm per minute the casting is continued for 3 hours tnut by Introducing the pure industrial hycrogen gas into the mold at the rate of 315 cm3 per minute, to produce the corrugations uniformly entwined on the surface of the outgoing casting, as described for Example II * Next,
an equal flow of industrial pure carbon monoxide was substituted for the industrially pure hydrogen. Within the 15 minutes which had elapsed, the introduction of the gnzuux carbon monoxide had to be ceased due to the rapid deterioration of the surface of the billet and the introduction of pure hydrogen was immediately recommenced at the rate of. 315 cc per minute to make the normal wavy surface of the casting reappear. The process was repeated with variations in the casting conditions, as described for Example I, using various rates of carbon monoxide introduction in an attempt to extend the casting period. operation.
In all these tests, it was necessary to cease the introduction of carbon monoxide within 15 minutes due to the deterioration of the curface of the bil- luttu and no adjustment of the conditions could be found. operation or gas introduction rates which could have allowed the carbon monoxide gas to maintain the evenly spaced corrugations of the surface of the casting given by the use of the hydrogenated gas of the present invention.
The process just described was repeated by using, instead of hydrogen, various gases, such as, for example, nitrogen, helium, air, carbon dioxide, steam, etc. and mixtures of these gases.
In all cases, we had to stop the introduction of gas
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substituted after a period of time comprised between 15 minutes and 1 1/2 hours and no operating setting could be found which would allow a substituted gas to maintain the corrugations uniformly spaced on the aurfaoe of the cast part. when the above test was carried out with steam, it was found that the steam condensed in the passage 121 and in the grooves 110 to II, *;
. This is why the steam was introduced using the introduction devices shown in figs 6 and 7. The introduction of steam had to be stopped within 15 minutes due to the risk of explosion from the steam. Codnation of Steam Against the Cold Walls of the Mold * The results of the aforementioned manufacturing runs of this example further illustrate the exceptional and critical importance of the hydrogenated gas of the present invention.
Example VIII
The procedure of Example II was repeated using the 11 to 1 ratio of the back-and-forth frequency and the casting rate. After reaching the operating speed of 40 inches per minute, the casting process was continued for 2 hours, while the pure hydrogen gas was fed into the mold at the rate of 315 cc per minute, as described. in example II, to produce the billet surface which was described in liedit exmep, Then the level of the metal in the mold was raised and lowered, from the norsal level do 38 mm from
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the upper part of the mold. f) .. rJ n: 1.vù: .u-:
1 * .: 3. "1. = b, produced a larger surface brocaièrvrac, 4it r .wx" .. of the bil1tto being released, the effect being whatever we have * .. "1 ! \ "1 eugmontant the introductory pace of c-5 f" 1 r * '- n! Ïr .., 1
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38 mm from the top of the mold. The lowering of the level below the normal level produced a progressive weakening of the undulations of the surface; the effect produced was that which the reduction in the rate of introduction of the gas would have produced.
When the level of the Batai has been lowered to the lower limit of the effective diffusion zone of hydrogen in the mold and below this lower limit (this lower limit occurring below the level of the throat 113 and above from that of the groove 114 of the mold shown in fig 4), the effect was the same as that which had been obtained when no hydrogen was introduced into the mold. These results further illustrate the critical importance of introducing the hydrogenated gas of the present invention to the area of the mold wall where solidification of the introduced metal begins.
It goes without saying that the description which has just been given was purely illustrative and non-limiting and that it is possible to add various variants and modifications thereto without departing from the general scope of the present invention,