"Procédé et appareil pour la coulée sous vide"
La présente invention est relative , d'une façon générale, à un procédé et à un appareil pour la coulée continue sous
vide et plus particulièrement à un procédé et à un appareil pour
augmenter la vitesse de coulée d'un procédé de coulée sous vide
en continu et pour améliorer l'homogénéité du produit coulé.
On connatt d'une manière générale des procédés et des
appareils pour la coulée en continu, avec utilisation de la pros-sion atmosphérique mais aussi avec utilisation d'un vide. Un procédé de coulée en continu peut être défini comme étant un procédé dans lequel la matière fondue, par exemple le métal en fusion ,
est solidifiée dans un moule de coulée d'une forme désirée et est retirée du moule sous la forme d'un lingot continu. La forme habi- tuelle du moule de coulée en continu ne comporte pas de paroi inférieure , Au^ début de l'opération de coulée, un bouchon amovible est utilisé pour obturer le fond du moule. Le métal en fusion est déversé dans le moule et refroidi, habituellement par circula- tion d'un fluide réfrigérant à travers la paroi latérale du moule,
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moule de manière continue ou semi-continue , des quantités addi- tionnelles de métal en fusion étant ajoutées dans le moule au fur et à mesure que le lingot solidifié est abaissé. Le lingot solidi- fié se trouvant dans la partie inférieure du moule supporte la masse du métal en fusion se trouvant dans la partie supérieure de ce moule. Le moule doit avoir une longueur suffisante de paroi latérale pour que le lingot soit pratiquement solidifié lorsqu'il sort du moule. Ceci est évidemment nécessaire pour maintenir le noyau encore en fusion dans le lingot,
Tel qu'on l'utilise ici, le terme "métal" est destiné à englober tous les métaux et leurs alliages, ainsi que d'autres �matières qui peuven�tre coulées dans des procédés de coulée sous
vide en continu.
Pour que l'on obtienne une vitesee de débit intéressante, dans un procédé de coulée en continu, le métal en fusion devrait être solidifié aussi rapidement que possible dans le moule de coulée, et le lingot devrait être retiré de façon continue de ce moule
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d'addition du métal en fusion dans le moule. La vitesse de solidification du métal en fusion dans le moule de codée dépend de la vitesse de transfert de chaleur à la surface intermédiaire entre les parois du moule et la matière se trouvant dans ce moule, et également de la vitesse de conduction thermique depuis le noyau central du lingot vers la surface de celui-ci à l'endroit de la surface intermédiaire entre ce lingot et la paroi latérale du moule. La vitesse de transfert de chaleur à la surface intermédiaire entre la paroi du moule et le métal se trouvant dans celui-ci dépend du degré de contact entre cette paroi latérale et la matière. Le contact entre la paroi latérale et le métal est réduit au fur et à mesure que le métal se solidifie et se contracte durant le refroidissement.
Lorsque l'opération de coulée en continu est réalisée
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face intermédiaire entre la paroi latérale du moule et la surface
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de transfert de chaleur, La vitesse de l.'enlèvement de chaleur depuis le noyau de lingot vers sa surface est accrue dans des pro- cédés à la pression atmosphérique par pulvérisation de la surface
du lingot avec de l'eau, dès que le lingot sort du moule, en assu- . rant ainsi une différence importante de températures entre le noyau et la surface du lingot, ce qui donne ainsi une vitesse élevée de façon correspondante, de conduction thermique.
Dans des procédés à la pression atmosphérique, la combinaison de la vitesse accrue de transfert de chaleur , due aux gaz présents à la surface intermédiaire entre la paroi du moule et la surface du lingot, et de la vitesse accrue de conduction thermique obtenue par pulvérisation du lingot au fur et à mesure qu'il sort
du moule donne un refroidissement suffisant de ce lingot de sorte que les moules de coulée utilisés dans des procédés de coulée en continu à la pression atmosphérique peuvent avoir une longueur de paroi latérale relativement courte. En outre, le lingot est refroi-
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coulées de façon continue aux conditions atmosphériques des vitesses de débit intéressantes.
Dans les procédés de coulée sous vide, dans lesquels un métal est coulé et solidifié dans une zone à vide, il n'y a pratiquement pas de gaz présents à la surface intermédiaire entre la paroi latérale du moule et la surface du lingot, pour aider au transfert de la chaleur entre cette paroi et cette surface, En outre, il est difficile - et ce n'est pas praticable du point de vue industriel - d'utiliser une pulvérisation directe d'eau de refroidissoment du lingot au fur et à mesure que celui-ci sort du moule. Dans certains cas, il pourrait être possible d'alimenter des gaz à la surface intermédiaire entre le moule et le lingot, mais les quantités de ces gaz qui peuvent être tolérées dans un système à vide sont faibles, et l'addition de gaz n'est pas très
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troduction de gaz dans le système à vide exige une capacité plus élevée de pompage pour la mise sous vide de la zone 4 vide. Les
gaz peuvent également provoquer une souillure du lingot que l'on coule et, lorsque des métaux réactifs sont traités, il faut utili- ser des gaz inertes.
A cause de ces problèmes, la coulée sous vide en con- tinu a été plus difficile jusqu'à présent et beaucoup plus lente que la coulée continue aux conditions atmosphériques. La coulée sous vide en continu a généralement exigé des moules de coulée d'une longueur sensiblement plus grande de paroi latérale que les moules de coulée pour des procédés à la pression atmosphérique, à cause de l'incapacité d'obtenir une solidification rapide du métal en fusion dans un procédé sous vide. Les faibles vitesses
de coulée obtenues dans les procédés de coulée sous vide sont,
dans certains cas, les critères déterminants utilisés pour le calibrage des appareils de coulée sous vide en continu , et elles peuvent rendre sans intérêt du point de vue économique un procédé de coulée sous vide. Si la vitesse de coulée des procédés de <EMI ID=9.1>
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de coulée sous vide,
Il est connu, d'une manière générale, d'ajouter une ma- tière en particules au métal en fusion à titre d'agent de nucléa- tion dans les procédés de coulée statiques à la pression atmosphé- rique. La matière en particules est choisie de manière qu'elle agisse comme agent de nucléation, en créant des centres pour la croissance de cristaux, ce qui modifie ainsi la structure granulaire du produit coulé. La quantité d'agent de nucléation que l'on ajoute est faible, habituellement inférieure à 1% en poids, sui- vant la structure granulaire désirée du produit.
Un but principal de la présente invention est de pré- voir un procédé et un appareil pour la coulée sous vide en continu. Un autre but de l'invention est de prévoir un procédé et un appareil pour augmenter la vitesse de coulée d'un procédé de coulée sous vide en continu. Un autre but encore de l'invention est de prévoir un procédé et un appareil pour la coulée sous vide en continu , per- mettant l'utilisation de moules plus courts de coulée sans diminu- tion de la vitesse de coulée du procédé.
Ces buts et d'autres encore de l'invention apparattront mieux de la description détaillée suivante donnée avec référence
aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en coupe schématique montrant une surface intermédiaire typique liquide-solide dans un moule de coulée sous vide en continu, lorsqu'on utilise des techniques courantes de coulée en continu, La figure 2 est une vue en coupe schématique montrant une surface intermédiaire typique liquide-solide dans un moule de . coulée sous vide en continu , lorsqu'on utilise la présente in- vention. La figure 3 est une vue en élévation et en coupe schéma-tique d'une forme de réalisation d'un appareil suivant la présente invention. La figure 4 est une vue en plan prise suivant la ligne 4-4 de la figure 3. La figure 5 est une vue d'extrémité prise suivant la ligne 5-5 de la figure 3.
D'une manière très générale, la présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour la coulée en continu d'un métal en fusion sous un vide, ce procédé et cet appareil suppo- sant l'introduction du métal en fusion dans un moule de coulée en continu dans une zone à vide, la solidification d'une portion
du métal en fusion sous la forme de particules distinctes dans une zone à vide, et l'addition du métal en particules au métal en fusion dans le moule de coulée, sans exposition du métal en particules à une atmosphère réactive. L'appareil de l'invention comprend, d'une façon générale, un moule de coulée en continu, disposé dans une chambre à vide, et des moyens pour introduire le métal en fusion dans ce moule de coulée. Des moyens sont prévus dans une cham- ' bre à vide pour solidifier un métal en fusion sous la forme de particules distinctes, et des moyens sont prévus pour ajouter le métal en particules au métal en fusion se trouvant dans le moule.
Suivant l'invention, on a découvert que la vitesse de coulée que l'on peut obtenir dans un procédé de coulée sous vide peut être sensiblement accrue en extrayant de la chaleur depuis
la masse du métal en fusion dans la portion supérieure du moule
de coulée. Ceci réduit la quantité de chaleur qui doit être enlevée à travers la paroi latérale du moule et augmente la vitesse de solidification du métal en fusion se trouvant dans le moule. On a trouvé que des quantités importantes de chaleur peuvent être extraites de façon commode depuis la masse en fusion de la matière se trouvant dans la partie supérieure du moule, en ajoutant des particules distinctes de la matière à la masse fondue se trouvant dans le moule de coulée.
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pas fondues à un degré important quelconque mais agissent plutôt comme agents d'absorption de chaleur pour refroidir rapidement la matière fondue jusqu'à sa température de solidification. Les particules ajoutées servent également comme sites pour la croissance des cristaux et, comme telles, elles améliorent la structura cris- talline du lingot coulé, en procurant une structure à grains équité axiaux au lieu d'une structure à grains radialement basaltiques que l'on rencontre normalement dans des lingots coulés en continu.
Cependant, le but de l'addition du métal en particules est d'absorber la chaleur et la quantité de cette matière en particules que l'on ajoute pour assurer une vitesse de coulée accrue dépasse largement la quantité de matière normalement ajoutée dans des opé- rations de coulée statiques pour améliorer la structure granulaire,
En se référant à la figure 1, on y a montré une vue en coupe schématique d'une surface intermédiaire typique liquide- solide d'un lingot coulé dans un moule de coulée sous vide en con-' tinu, lorsqu'on utilise une technologie courante de coulée sous
vide. On peut voir qu'il y a un noyau profond de métal en fusion, s'étendant sur une distance importante dans le lingot , ce qui nécessite ainsi l'utilisation d'un moule assez long et des vitesses de coulée relativement lentes pour que l'on soit certain que le lingot sera suffisamment solidifié avant qu'il ne sorte de l'extrémité inférieure du moule.
La figure 2 est une représentation schématique d'une surface intermédiaire typique liquide-solide d'un lingot coulé dans un moule de coulée en continu suivant la présente invention. L'addition de métal en particules au métal en fusion dans la partie supérieure du moule extrait de la chaleur depuis la masse en fusion, ce qui amène ainsi le métal en fusion à se solidifier plus rapide- ment. La solidification plus rapide de la matière en fusion élève la(
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la surface supérieure du moule, et amène le noyau central du lingot à se solidifier plus rapidement. Ceci permet l'utilisation du moule plus court représenté par la figure 2 et permet également
une vitesse plus élevée de coulée.
On a déterminé qu'il est important que le métal en particules, que l'on ajoute au métal en fusion dans le moule de coulée, soit formé dans une zone de vide élevé et ajouté dans le moule de coulée sans exposition à une atmosphère réactive, par exemple à une atmosphère contenant de l'oxygène ou de l'azote. Lorsque les parti- cules sont formées sous un vide et ne sont pas exposées à une at- mosphère réactive, ces particules sont totalement dégazées et ne contiennent pas d'inclusions gazeuses qui pourraient souiller le lingot.
En outre, si les particules sont formées de métaux qui sont sujets à une réaction lors d'une exposition à une atmosphère réac- tive, la formation d'un film d'oxyde ou de nitrure sur les particu- les est sensiblement empêchée par formation de ces particules sous un vide et leur addition au métal en fusion sans qu'elles ne soient exposées à l'atmosphère. Si les particules sont exposées à l'atmos- phère avant d'être ajoutées à la matière en fusion dansée moule de coulée, des gaz absorbés par les particules pouvaient provoquer la formation de soufflures ou d'inclusions dans le lingot au cours du procédé de coulée sous vide, tout en provoquant aussi des éclaboussures et une éruption violente du métal en fusion dans le moule durant l'addition des particules. Cependant, si les particules sont maintenue dans une zone à vide durant leur formation et ce jusqu'
au moment où elles sont ajoutées dansle moule de coulée, ces particules seront pratiquement exemptes de gaz absorbés et ne provoqueront pas une souillure du lingot.
L'addition du métal en particules formées sous un vide
et non exposées à une'atmosphère réactive, au métal en fusion se trouvant dans le moule de coulée, n'affecte pas les caractéristiques physiques du lingot et peut, '; par contre, en rehausser certaines.
On peut ajouter une quantité allant jusqu'à 35 à 50% en poids de matière en particules par tonne de métal coulé suivant les circons- tances, dans affecter les caractéristiques du produit coulé. Le contact presque parfait entre les particules et le métal en fusion,
à cause de l'absence de gaz occlus, amène le lingot à être prati- quement aussi homogène que s'il n'y avait pas eu d'addition de particules. Toute microporosité quelconque pouvant exister dans le lingot, du fait de la contraction des particules durant la solidification du métal en fusion, sera exempte de gaz du fait de la formation de ces particules sous unvide, et toute porosité quelconque de ce genre pourra être éliminée lorsque le lingot sera travail lé.
Si le moule de coulée a une section transversale irrégu- lière, les moules de coulée sous vide courants peuvent comporter
des plans de faiblesse dans certaines de leurs parties, du fait
de la manière dont croissent les cristaux durant la solidification du métal en fusion. Les plans de faiblesse peuvent être éliminés
par une distribution convenable des particules sur la surface du métal en fusion se trouvant dans le moule de coulée. En outre, si
la matière que l'on coule est un alliage qui est sujet à une ségré-
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liage en fusion dans le moule de coulée peut réduire fortement ou pratiquement éliminer la tendance de l'alliage à une ségrégation lors de la solidification.
En se référant maintenant en détails aux destins, on peut voir sur la figure 3 une'vue schématique en élévation et en coupe d'un appareil convenant pour la mise en oeuvre de la présente invention. L'appareil comprend, d'une façon générale, une enceinte
11 définissant une chambre à vide 12 dans laquelle on a une zone de vide élevé. Un moule de coulée en continu 13, qui peut être d'une conception courante, est disposé dans cette enceinte. Ce moule de coulée 13 peut avoir une section transversale circulaire
<EMI ID=15.1> porter des passages convenables, non représentés, pour la circula- tion d'un agent de refroidissement à travers le moule en vue du
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on prévoit , dans la chambre à vide 12, des moyens pour chauffer
le métal à couler afin de maintenir la matière sous la forme fondue, ainsi que des moyens pour introduire le métal en fusion dans le moule de coulée 13. Dans la forme de réalisation illustrée de l'invention, le métal en fusion est contenu dans un creuset ou sole convenable 15. Un bac réfractaire ou chenal de coulée 17 est prévu pour transférer le métal en fusion depuis la sole 15 vers le moule de coulée 13. Des moyens, non représentés, peuvent être prévus
pour l'admission continue ou discontinue du métal dans la sole 15. Ce métal peut être introduit dans cette sole 15 sous la forme solide ou en fusion, et il peut être impur ou sensiblement purifié suivant le traitement précédent auquel ce métal a été soumis.
Le métal se trouvant dans cette sole 15 peut être chauffé par des moyens quelconques appropriés et, dans la forme de réalisation illustrée, ce chauffage peut être réalisé par des canons à faisceau électronique 21, montés à des endroits appropriés dans l'enceinte 11. On peut aussi bien utiliser un chauffage à résistance ou par induction.
On peut envisager que l'enceinte à vide illustrée 11 peut faire partie d'un four à faisceau électronique tel que décrit dans la demande de brevet U.S.A. n[deg.] 183.841 du 30 mars 1962 de la demanderesse. Il sera entendu que l'appareil décrit ici n'est destiné qu'à permettre une description générale d'un appareil approprié pouvant être utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention, mais que l'appareil de l'invention pourra être combiné ou incorporé à d'autres formes d'appareil de coulée sous vide pour le traitement de diverses matières.
On prévoit, dans la chambra à vide 12 , un dispositif
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forme de particules distinctes. Ce dispositif peut prendre diverses
on /formes, comme/en connaît d'une façon générale dans la technique
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la forme de réalisation illustrée, ce dispositif comprend un bac réfractaire ou chenal de coulée 23 'qui dirige une portion du métal en fusion depuis la sole 15 vers le dispositif de formation de particules , désigné d'une manière générale par la référence 25,
Le métal en fusion est solidifié en particules distinctes dans le dispositif de formation de particules 25, Dans la forme de réalisation illustrée, ce dispositif de formation de particules comprend une série de chicanes 27, 29 , 31, qui sont habituellement refroidies par de l'eau, Le métal en fusion est débité depuis la sole 15 vers le chenal de coulée 23 et se déverse depuis l'extrémité de ce chenal sur les chicanes 27, 29 et 31. Le choc du métal
en fusion frappant les chicanes amène le métal en fusion à se rompre en globules distincts de métal fondu et assure le refroidissement rapide de ces globules et leur solidification sous la forme
de particules distinctes. Le dispositif particulier de formation
de particules , que l'on choisit, devrait être capable de procurer des particules distinctes de la matière, qui sont refroidies jusqu'en dessous de leur température de frittage durant leur passage
à travers ce dispositif de formation de particules, afin que ces particules ne s'agglomèrent pas lorsqu'elles sont récoltées du dispositif de formation 25,
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la sole 15 sur le chenal de coulée 23 et, de là, dans la dispositif de formation de particules 25. Lorsqu'on utilise un chauffage à faisceau électronique, la quantité de métal descendant dans le <EMI ID=21.1>
chenal de coulée 23 peut être contrôlée de façon commode en réglant l'intensité du faisceau électronique qui est dirigé sur le métal
en fusion se trouvant sur le chenal de coulée. L'intensité du faisceau électronique est une fonction de la quantité de chaleur ajoutée au métal en fusion. Lorsqu'on ajoute une quantité moindre de chaleur, l'épaisseur du fond de poche de métal solidifié, se formant sur le chenal de coulée refroidi, est augmentée et, de la sorte, l'aire transversale disponible pour la coulée du métal en fusion est réduite. De môme, lorsque l'intensité du faisceau électronique est accrue , on ajoute une plus grande quantité de chaleur , qui fond une partie du fond de poche et permet une circulation plus importante de métal en fusion le long du chenal da coulée
23.
La circulation de métal en fusion vers le dispositif de formation de particules 25 peut également être contrôlée grâce à
un barrage amovible prévu entre la sole 15 et le chenal de coulée
23, La circulation du métal en fusion depuis la sole 15 vers le moule de coulée 13 peut également être contrôlée d'une manière similaire au contrôle du métal en fusion débité vers le dispositif de formation de particules 25.
Il est évident que le métal en fusion débité au dispositif de formation de particules 25 ne doit pas nécessairement s'écouler depuis la même sole que celle prévue pour le métal débité dans le moule de coulée 13, A titre d'exemple, on peut envisager qu�une sole séparée soit utilisée , dans laquelle le métal est fondu et débité au dispositif de formation de particules 25.Ces particules peuvent également être formées dans une enceinte à vide distincte, si on le désire. Les particules peuvent alors être transférées à l'enceinte à vide contenant le moule da coulée, par exemple par l'intermédiaire d'un canal sous vide reliant les deux enceintes, sans exposition à une atmosphère réactive.
La manière particulière suivant laquelle le métal est fondu et débité au dispositif de formation de particules est sans importance pour autant que les par-ticules aient une pureté suffisante pour qu'elles ne souillent pas le lingot que l'on coule dans le moule 13.
Le métal en particules solidifiées est débité depuis le dispositif de formation de particules 25 à un dispositif de classement approprié pour séparer les agglomérats indésirables et les particules de trop grosses dimensions, par rapport aux particules désirées. Dans la forme de réalisation illustrée, le dispositif de classement peut être sous la forme d'un tamis incliné 33 qui re- tient les agglomérats importants et les particules de trop grosses dimensions. Le tamis 33 peut être un tamis vibrant, si on le désire. La fraction indésirable est débitée depuis le tamis 33 dans uh réceptacle approprié 35 pour l'enlèvement de cette fraction hors de
la chambre à vide 12 par un canal à vide approprié, non représenté, en vue du retour de cette fraction vers le procédé sous la forme
de matières premières. Le métal en particules traversant le tamis
33 est récolté dans un compartiment approprié 37. La dimension des particules du métal en particules , débité dans le compartiment
37, n'est pas particulièrement critique pour l'obtention du résultat désiré de l'invention. Evidemment, il y a lieu d'éviter des agglo- mérats importants de particules frittées pour assurer une homogé- néité dans le lingot coulé. D'une manière générale, on peut utiliser des particules allant depuis des fines très petites jusqu'à
un diamètre de l'ordre de 0,5 pouce, bien que, dans la plupart des cas, les particules ayant un diamètre dépassant environ 0,3 pouce soient enlevées par le système de classement. La dimension maximum des particules acceptables ne peut pas être établie de façon spé- cifique et il sera entendu que, dans certains cas, en considérant les caractéristiques particulières de la matière que l'on coule
et les conditions générales du procédé, on pourra utiliser une matière en particules ayant une dimension dépassant 0,5 pouce de diamètre.
La matière en particules est tranférée depuis le compartiment 37 vers une trémie 39 disposée au-dessus du moule de coulée <EMI ID=22.1>
13. Dans la forme de réalisation illustrée, cette matière en parti-, cules est tranférée depuis le compartiment 37 vers cette trémie 39 grâce à un transporteur approprié 41 qui peut prendre n'importe quelle forme désirée, convenant pour le transfert de cette matière ;
-en particules. A titre d'exemple, le transporteur 41 peut être un transporteur vibrant ou un transporteur à vis. Suivant une variante de réalisation de l'invention, la matière en particules peut être formée à un endroit se situant au-dessus, de la trémie 39 et trans- <EMI ID=23.1>
le transporteur peut être supprimé,
La trémie 39 comporte une sortie de décharge 40 disposée au-dessus du moule 13. Un dispositif de contrôle approprié, non représenté , qui peut être d'une conception courante, est prévu pour contrôler la quantité de métal en particules à introduire
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ticules sur la surface du métal en fusion se trouvant dans le moule. Le dispositif de contrôle peut prendre la forme d'une plaque fendue ou peut consister en un appareil vibrant, Le métal en particules est de préférence distribué sur la surface du métal en fusion se trouvant dans le moule de coulée afin d'obtenir la vitesse maximum de solidification de ce métal en fusion. Sous ce rapport, et en se référant aux figures 1 et 2, le noyau fondu du lingot est généralement localisé centralement le long de l'axe de symétrie du moule En conséquence, il est désirable de concentrer l'addition du métal en particules dans la zone centrale du moule afin d'absorber de façon préférentielle la chaleur depuis le métal en fusion se trou*vant dans cette zone centrale du moule. Ceci peut être réalisé
en utilisant une trémie 39 ayant une sortie de décharge 40 d'un diamètre moindre que celui du moule et en localisant cette trémie de façon coaxiale au-dessus du moule, Ou bien, la trémie peut comporter une sortie d'un diamètre égal à celui du moule et peut être pourvue d'un dispositif approprié de distribution pour concentrer 'l'addition du métal en particules dans la zone centrale du moule de coulée. Pour obtenir une solidification maximum, il est habituel- lement désirable d'ajouter une quantité comprise entre environ 50 i et environ 90% du métal en particules à la zone centrale du moule,
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trouvant dans le moule, qui est définie d'une façon générale par un cercle concentriique ayant un rayon égal à la moitié de celui du moule. Lorsque le moule a une section transversale non circulaire, le rayon peut être considéré comme étant la dimension transversale moyenne.
Il est évident que l'addition de la proportion majeure du métal en particules dans une aire circulaire du centre du moule peut être modifiée suivant le métal particulier que l'on coule, le degré de surchauffe et la vitesse de coulée. Bien qu'il soit avantageux d'ajouter la proportion majeure du métal en particules dans la zone centrale du moule, on envisage également de distribuer de façon uniforme ce métal en particules sur l'entièreté de la surface de la masse en fusion se trouvant dans le moule, si cette façon de procéder est désirée.
Le dispositif de contrôle pour la trémie 39 est mis en oeuvre de manière que le métal en particules soit ajouté au métal en fusion sec, trouvant dans le moule à une allure désirée, soit de façon continue, soit de façon semi-continue, suivant les désirs.
D'une façon générale, le métal en particules que l'on ajoute dans
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en fusion que l'on ajoute également dans ce moule. Dans la plupart des cas, une quantité comprise entre environ 5 et environ 20% en poids de métal en particules assure de bons résultats. Les limites "supérieures et inférieure de la quantité de la matière en particu- les que l'on ajoute ne sont pas critiques et, dans certains cas,
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Le procédé et l'appareil de la présente invention con- viennent particulièrement bien pour la coulée sous vide en continu
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métaux réfractaires et de leurs alliages, qui ne peuvent pas être coulés de façon commode dans des procédés à la pression atmosphérique, pour donner des lingots ultrapurs,du fait de la réaction du métal en fusion avec l'atmosphère. Des exemples de métaux et alliages de ce genre sont le titane et le niobium, ainsi que leurs alliages. D'autres matières que l'on peut couler dans un procédé de coulée sous vide en continu suivant la présente invention sont les alliages à base de nickel, les aciers inoxydables et les aciers
au carbone.
EXEMPLE
Un échantillon d'acier inoxydable 304 a été fondu et coulé dans un four de coulée sous vide en continu. Une portion du métal a été coulée en utilisant une technologie courante de coulée sous vide, tandis qu'un autre échantillon du métal a été coulé en utilisant la technologie de la présente invention.
Le four de coulée sous vide avait une sole d'une prof on-" deur de 4 pouces, d'une largeur de 7 pouces et d'une longueur de
20 pouces. On a utilisé un moule de coulée continu circulaire ayant un diamètre de 6 pouces et une longueur de paroi latérale de 9 pouces. Ce moule a été refroidi en faisant passer de l'eau par des passages prévus dans la paroi latérale . On a introduit
800 livres de l'acier inoxydable 304 dans le four et on a fondu cet acier par six canons à faisceau électronique.
En,[deg.]utilisant la technologie courante de coulée sous vide, l'acier inoxydable en fusion a été débité depuis la sole dans le moule de coulée', où il était solidifié et retiré de façon continue hors de ce moule On alimentait de façon continue environ
400 livres par heure d'acier inoxydable en fusion dans le moule
et un lingot d'un diamètre de 6 pouces était retiré du fond du moule par le canal à vide à une allure d'environ 50 pouces par heure, <EMI ID=29.1>
Un enlèvement du lingot à des vitesses dépassant sensiblement 50 pouces par heure avait pour résultat une rupture du lingot et une perte de métal en fusion.
On a alors utilisé l'appareil suivant la présente inven- tion pour couler un échantillon similaire d'acier inoxydable. On
a transformé environ 25% de l'acier inoxydable en fusion se trouvant dans la sole, en particules distinctes, dans la chambre du four à vide en faisant couler le métal en fusion sur une série de chicanes refroidies par eau. Les particules solidifiées d'acier <EMI ID=30.1>
les particules ont été débitées grâce à un transporteur vibrant vers une trémie disposée au-dessus du moule de coulée. Ces particu- les avaient une dimension allant de fines très petites jusqu'à 0,25 pouce. Cette matière en particules a été ajoutée de façon continue à l'acier inoxydable en fusion se trouvant dans le moule de coulée. On introduit environ 600 livres par heure d'acier inoxy- dable fondu dans le moule de coulée et on a également introduit dans celui-ci environ 100 livres par heure d'acier inoxydable en particu-
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nal à vide � raison d'environ 80 pouces par heure. Ce lingot a été découpé en deux et examiné, et on a trouvé qu'il présente une bonne homogénéité et une structure à grains équiaxiaux au centre du lingot, celui-ci convenant tout à fait bien pour un traitement ulté- rieur.
Des résultats similaires et des vitesses accrues de cou- lée peuvent être obtenus en utilisant d'autres métaux et alliages.
On peut voir de ce qui précède que l'on a ainsi décrit
un procédé et un appareil assurant une vitesse accrue de coulée
pour les procédés de coulée sous vide en continu. Le procédé et l'appareil décrits peuvent être utilisés conjointement avec des procédés de purification sous vide, ou bien on peut-les utiliser pour couler des métaux purifiés dans des procédés à pression atmosphérique. Bien que certaines caractéristiques particulières aient été décrites pour mettre l'invention en évidence, il est bien entendu que celle-ci n'est nullement limitée aux détails donnés , car de nombreuses variantes et modifications peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
l.Un procédé de coulée sous vide en continu, comprenant l'introduction continue d'un métal en fusion dans un moule de coulée en continu se trouvant dans une zone à vide, la conformation d'une portion de ce métal en particules distinctes dans une zone à vide, et la distribution du métal en particules sur la surface du métal en fusion se trouvant dans le moule de coulée sans exposition des particules de métal à une atmosphère réactive, la quantité . de la matière en particules que l'on ajoute à la matière en fusion étant comprise entre environ 5 et environ 35% en poids du produit coulé.