CA1203070A - Procede et dispositif de coulee de metaux dans lequel on fait agir des champs - Google Patents
Procede et dispositif de coulee de metaux dans lequel on fait agir des champsInfo
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- B22D11/11—Treating the molten metal
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- B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
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Abstract
Procédé et dispositif de coulée de métaux caractérisés en ce que l'on applique simultanément au métal en cours de solidification, un champ magnétique stationnaire et un champ magnétique variable colinéaires. L'invention trouve son application dans tous les cas où on cherche à améliorer la structure et l'état de surface des produits moulés ou coulés en continu, et notamment dans l'industrie de l'aluminium.
Description
~lZ~3~7~
La présente invention concerne un procédé de cou-lée de métaux dans lequel on fait agir des champs magnéti-ques en vue dlaméliorer la structure et l'état de surface des produits obtenus et un dispositif y relatif Il est connu de couler des métaux tels que llacier, llaluminium et ses alliages, sous forme de billettes, de plaques ou de lingots, soit par moulage, soit par coulee continue verticale.
Dans le premier cas, on remplit le moule d'une quantite connue de metal liquide et assure la solidification à llintérieur du moule par échange thermique avec la paroi de ce dernier.
Dans le deuxieme cas, on verse le métal en fusion dans un moule ayant généralement un axe de symétrie verti-cal, ouvert a ses deux e~trémités et dont les parois laté-rales sont refroidies par un fluide. Au contact du moule, le métal se solidifie pour former une croûte qui slépaissit graduellement a mesure que le lingot progresse à travers le moule de sorte qulà llextremite inférieure du moule son ~paisseur est suffisante pour retenir la partie centrale encore liquide. Apr~s avoir quitté le moule, la paroi du lingot est refroidie directement par une projection dleau et on obtient ainsi assez rapidement une solidification complète de la masse métallique.
Dans les deux procédés, le lingot obtenu est très hétérogène car il présente a la fois une zone corticale qui slest formée par solidification rapide au contact du moule, et une zone centrale résultant dlun refroidissement plus lent par échange avec la paroi du moule ou avec l'eau au travers de la zone corticale. Ces zones ayant cristalli-sé à des vitesses différentes, nlont pas du tout la même structure ni la même composition. De plus, la peau du lin-got qui slest formée au contact du moule est généralement irréguliere. Aussi, est on obligé le plus souvent de sou-~Z~3~7~
vent de soumettre ces lingots ~ des opérations supplémen-taires de scalpage ou d'écroû-tage pour eliminer les zones perturbées et éviter ainsi liapparition de défauts qui en résulteraient au cour des stades de transformation ulté-rieurs du lingot.
C'est pourquoi l'homme de l'art, dans le but no-tamment d'améliorer la qualité des produits fabriqués par coulée, a cherché des solu-tions pour résoudre ces problè-mes d'hétérogénéi-té de surface e~ de structure. Il s'est tourné le plus souvent vers l'utilisation de champs magné-tiques destinés à agiter la partie liquide du lingot en cours de formation, et, plus particulièrement, vers des champs tournants.
C'est ainsi que, dans le brevet US 2.963.758, on revendique un procédé pour diminuer le développement de grains basaltiques, et qui consiste à soumettre le métal en fusion à un champ magnétique dans la direction de gra-dient thermique de refroidissement du lingot et à déplacer ledit champ en continu dans une direction sensiblement per-pendiculaire à la direction dudit gradient. L'obtention de ce champ nécessite la mise en place d'un stator à six pôles, relié à une source de courant électrique multiphase.
D'o~ une installation assez compliquée et dont l'efficacité
se limite à la taille des gralns.
Dans le brevet US 3.153.820, l'invention concer-ne un appareil pour améliorer la structure et l'homogénéité
physique et chimique du métal coulé en controlant le phé-nomène de solidification. Cet appareil comprend, en combi-~ naison, une pluralité d'agi-tateurs externes fonctionnant de façon indépendante, parmi lesquels on trouve des électro-aimants et des transducteurs électromécaniques de vibration disposés à l'extérieur de la masse de métal, régulièrement espacés et placés près de la zone de refroidissement du métal, lesdits agitateurs produisant une pluralité de
La présente invention concerne un procédé de cou-lée de métaux dans lequel on fait agir des champs magnéti-ques en vue dlaméliorer la structure et l'état de surface des produits obtenus et un dispositif y relatif Il est connu de couler des métaux tels que llacier, llaluminium et ses alliages, sous forme de billettes, de plaques ou de lingots, soit par moulage, soit par coulee continue verticale.
Dans le premier cas, on remplit le moule d'une quantite connue de metal liquide et assure la solidification à llintérieur du moule par échange thermique avec la paroi de ce dernier.
Dans le deuxieme cas, on verse le métal en fusion dans un moule ayant généralement un axe de symétrie verti-cal, ouvert a ses deux e~trémités et dont les parois laté-rales sont refroidies par un fluide. Au contact du moule, le métal se solidifie pour former une croûte qui slépaissit graduellement a mesure que le lingot progresse à travers le moule de sorte qulà llextremite inférieure du moule son ~paisseur est suffisante pour retenir la partie centrale encore liquide. Apr~s avoir quitté le moule, la paroi du lingot est refroidie directement par une projection dleau et on obtient ainsi assez rapidement une solidification complète de la masse métallique.
Dans les deux procédés, le lingot obtenu est très hétérogène car il présente a la fois une zone corticale qui slest formée par solidification rapide au contact du moule, et une zone centrale résultant dlun refroidissement plus lent par échange avec la paroi du moule ou avec l'eau au travers de la zone corticale. Ces zones ayant cristalli-sé à des vitesses différentes, nlont pas du tout la même structure ni la même composition. De plus, la peau du lin-got qui slest formée au contact du moule est généralement irréguliere. Aussi, est on obligé le plus souvent de sou-~Z~3~7~
vent de soumettre ces lingots ~ des opérations supplémen-taires de scalpage ou d'écroû-tage pour eliminer les zones perturbées et éviter ainsi liapparition de défauts qui en résulteraient au cour des stades de transformation ulté-rieurs du lingot.
C'est pourquoi l'homme de l'art, dans le but no-tamment d'améliorer la qualité des produits fabriqués par coulée, a cherché des solu-tions pour résoudre ces problè-mes d'hétérogénéi-té de surface e~ de structure. Il s'est tourné le plus souvent vers l'utilisation de champs magné-tiques destinés à agiter la partie liquide du lingot en cours de formation, et, plus particulièrement, vers des champs tournants.
C'est ainsi que, dans le brevet US 2.963.758, on revendique un procédé pour diminuer le développement de grains basaltiques, et qui consiste à soumettre le métal en fusion à un champ magnétique dans la direction de gra-dient thermique de refroidissement du lingot et à déplacer ledit champ en continu dans une direction sensiblement per-pendiculaire à la direction dudit gradient. L'obtention de ce champ nécessite la mise en place d'un stator à six pôles, relié à une source de courant électrique multiphase.
D'o~ une installation assez compliquée et dont l'efficacité
se limite à la taille des gralns.
Dans le brevet US 3.153.820, l'invention concer-ne un appareil pour améliorer la structure et l'homogénéité
physique et chimique du métal coulé en controlant le phé-nomène de solidification. Cet appareil comprend, en combi-~ naison, une pluralité d'agi-tateurs externes fonctionnant de façon indépendante, parmi lesquels on trouve des électro-aimants et des transducteurs électromécaniques de vibration disposés à l'extérieur de la masse de métal, régulièrement espacés et placés près de la zone de refroidissement du métal, lesdits agitateurs produisant une pluralité de
- 2 -~2~3~7~
de champs de forces d'agitation concentrés à l'intérieur du métal. Un tel appareil incluant plusieurs types d'appa-reils d'une conception assez complexe, bien qu'il réduise les phénomènes de ségrégation ~ l'intérieur du métal, ne résoud pas les problèmes d'état de surface.
C'est pourquoi, la demanderesse, soucieuse d'améliorer la technique de coulée en vue d'obtenir à la fois des structures plus homogènes, et des états de surface s'accommodant directement aux opérations ultérieures de transformation dimensionnelle sans passer par une phase d'écroutage, a cherché et mis au point un procédé mettant en oeuvre un matériel simple mais utilisé dans des conditions telles que l'efficacité
en est exacerbée.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé de coulée de métaux dans lequel on fait agir sur le métal en cours de solidification dans une lingo-tière, simultanément un champ magnétique stationnaire et un champ magnétique périodique afin de créer des vibrations radiales et d'affiner ainsi le grain du métal, caracterisé en ce que le champ variable est périodique uniquement dans le temps, que sa direction est fixe dans le temps et qu'il est colinéaire avec le champ stationnaire et l'axe de symétrie vertical de la lingo-tière.
Selon la présente invention il est égalementprévu un dispositif de coulee de métaux, comprenant un moule refroidi par une ci.rculation d'eau, moule au moyen duquel on forme, à partir d'un métal liquide, un lingot, dispositif comprenant:
- des premiers moyens pour créer un champ stationnaire, - des deuxièmes moyens pour créer un champ variable, l'action combinée de ces deux champs créant des vibrations à l'intérieur du métal liquide.
~ .
~3~7C~
Le champ magnétique uniforme peut ê~re créé
par au moins une bobine alimentée en courant continu.
Cette bobine peut etre constituée par un fil électrique enroulé sur un cadre dont la section par un plan horizon-tal a un contour semblable à celui de la section supérieuredu moule et elle est placée au-dessus du moule.
Sous l'action du courant continu, cette bobine crée un champ uniforme de direction générale paral-lèle à l'axe de symétrie du moule, c'est-à-dire sensible-ment verticale et orientée indifféremment vers le basou vers le /
-3a-` ` ~i 30~
haut. Les lignes de ce champ ~euvent être modifiées en incor-porant à l'interieur de la bobine un noyau de fer qui épouse son contour tout en laissant en son centre un espace suffi-sant pour l'alimentation en métal liquide du moule.
Le champ magnétique variablepeut être creé par un in-ducteur annulaire de géométrie voisine, mais alimenté en courant périodique de fréquence N. Cet inducteur peut être placé
au-dessus du moule, soit au-dessous de la bobine alimentée en courant continu, soit entre cette dernière et le moule.
Il peut encore être mis au niveau du moule. Dans ce dernier cas, lorsqu'il ~ a deux bobines alimentées en courant con-tinu, il est situé entre elles. Sous l'action du courant périodique, l'inducteur crée un champ variable colinéaire avec le champ stationnaire qui produit dans le métal un courant induit. Le vecteur densité est situe dans un plan généraleme~t horizontal et dirigé perpendiculairement a une droite de ce plan passant par l'axe du moule. L'ensem-ble de ces vecteurs forme donc des cercles concentriques.
L'action combinee de ces champs colinéaires gé-2~ nère dans le métal des vibrations qui ont une origine double.
D'une part, le champ stationnaire et le courant développent une ~orce perpendiculaire au plan constitué par le vecteur densite de courant et le vecteur direction du champ station-naire. Cette force est donc contenue dans un plan horizon-tal et dirigée vers l'axe du moule. Cette force a une in-tensité qui varie périodiquement avec la même fréquence N
que le champ variable et provoque donc des vibrations dans le métal.
D'autre part, en raison de l'interaction du champ variable et du courant induit tous deux de fréquence N, se développe une autre force radiale, elle aussi variable, mais dont la fréquence est 2 N. Ainsi, le métal est soumis à deux forces radiales de frequence N et 2 N d'où resulte une mise en vibrations generalisée de la masse de metal liquide.
!` `'
de champs de forces d'agitation concentrés à l'intérieur du métal. Un tel appareil incluant plusieurs types d'appa-reils d'une conception assez complexe, bien qu'il réduise les phénomènes de ségrégation ~ l'intérieur du métal, ne résoud pas les problèmes d'état de surface.
C'est pourquoi, la demanderesse, soucieuse d'améliorer la technique de coulée en vue d'obtenir à la fois des structures plus homogènes, et des états de surface s'accommodant directement aux opérations ultérieures de transformation dimensionnelle sans passer par une phase d'écroutage, a cherché et mis au point un procédé mettant en oeuvre un matériel simple mais utilisé dans des conditions telles que l'efficacité
en est exacerbée.
Selon la présente invention, il est prévu un procédé de coulée de métaux dans lequel on fait agir sur le métal en cours de solidification dans une lingo-tière, simultanément un champ magnétique stationnaire et un champ magnétique périodique afin de créer des vibrations radiales et d'affiner ainsi le grain du métal, caracterisé en ce que le champ variable est périodique uniquement dans le temps, que sa direction est fixe dans le temps et qu'il est colinéaire avec le champ stationnaire et l'axe de symétrie vertical de la lingo-tière.
Selon la présente invention il est égalementprévu un dispositif de coulee de métaux, comprenant un moule refroidi par une ci.rculation d'eau, moule au moyen duquel on forme, à partir d'un métal liquide, un lingot, dispositif comprenant:
- des premiers moyens pour créer un champ stationnaire, - des deuxièmes moyens pour créer un champ variable, l'action combinée de ces deux champs créant des vibrations à l'intérieur du métal liquide.
~ .
~3~7C~
Le champ magnétique uniforme peut ê~re créé
par au moins une bobine alimentée en courant continu.
Cette bobine peut etre constituée par un fil électrique enroulé sur un cadre dont la section par un plan horizon-tal a un contour semblable à celui de la section supérieuredu moule et elle est placée au-dessus du moule.
Sous l'action du courant continu, cette bobine crée un champ uniforme de direction générale paral-lèle à l'axe de symétrie du moule, c'est-à-dire sensible-ment verticale et orientée indifféremment vers le basou vers le /
-3a-` ` ~i 30~
haut. Les lignes de ce champ ~euvent être modifiées en incor-porant à l'interieur de la bobine un noyau de fer qui épouse son contour tout en laissant en son centre un espace suffi-sant pour l'alimentation en métal liquide du moule.
Le champ magnétique variablepeut être creé par un in-ducteur annulaire de géométrie voisine, mais alimenté en courant périodique de fréquence N. Cet inducteur peut être placé
au-dessus du moule, soit au-dessous de la bobine alimentée en courant continu, soit entre cette dernière et le moule.
Il peut encore être mis au niveau du moule. Dans ce dernier cas, lorsqu'il ~ a deux bobines alimentées en courant con-tinu, il est situé entre elles. Sous l'action du courant périodique, l'inducteur crée un champ variable colinéaire avec le champ stationnaire qui produit dans le métal un courant induit. Le vecteur densité est situe dans un plan généraleme~t horizontal et dirigé perpendiculairement a une droite de ce plan passant par l'axe du moule. L'ensem-ble de ces vecteurs forme donc des cercles concentriques.
L'action combinee de ces champs colinéaires gé-2~ nère dans le métal des vibrations qui ont une origine double.
D'une part, le champ stationnaire et le courant développent une ~orce perpendiculaire au plan constitué par le vecteur densite de courant et le vecteur direction du champ station-naire. Cette force est donc contenue dans un plan horizon-tal et dirigée vers l'axe du moule. Cette force a une in-tensité qui varie périodiquement avec la même fréquence N
que le champ variable et provoque donc des vibrations dans le métal.
D'autre part, en raison de l'interaction du champ variable et du courant induit tous deux de fréquence N, se développe une autre force radiale, elle aussi variable, mais dont la fréquence est 2 N. Ainsi, le métal est soumis à deux forces radiales de frequence N et 2 N d'où resulte une mise en vibrations generalisée de la masse de metal liquide.
!` `'
3~70 Par suite de certains defauts de ~éométrie du système, on peut avoir des effets de bord plus ou moins importants, d'où résultent des vibrations verticales, mais ces dernières ont relativement peu d'importance par rapport aux vibrations radiales.
Le courant périodique qui alimente l'inducteur à
champ variable peut avoir une forme purement sinusoldale, mais tout autre forme convient également a la realisation de l'invention.
Quant à la fréquence, elle peut couvrir toute une gamme de valeurs allant de 5 à 100 000 hertz. Toutefois, il y a lieu de faire une distinction entre les fréquences dites basses situees entre 5 et 100 Hert~ et les frequences supérieures, dites moyennes.
Dans le premier cas, l'effet dit de peau du champ variable est reduit, c'est-à-dire que le courant in-duit exerce son action sur une epaisseur de metal telle qu'il y a interaction suffisante de ce courant avec le champ sta-tionnaire pour developper des vibrations dans toute la masse de metal. On dit alors qu'on travaille en vibrations forcees.
Par contre, à mesure que la frequence du champ variable au~-mellte, l'effet de peau devient important et l'interaction clu courant induit avec le champ stationnaire devient de plus en plus Eaible. Il faut alors que les vibra-tions émises, 2S pour avoir une efficacité convenable, puissent entrer en resonance avec les vibrations propres du mëtal liquide, des dendrites en cours de formation ou de la masse solide. Or, ces vibrations propres dépendent du ~ormat du produit coulé, de la vitesse de coulee, de la nature du métal, et des condi-tions de refroidissement. Il faudra donc choisir la fréquen-ce du courant en fonction des conditions opératoires, ce qui peut etre deduit du calcul ou de mesures faites à l'aide de capteurs adéquats.
Il est certain que, dans le cas des basses fré-3~70 quences, la technologie et le mode opératoire son-t plus simples et que les nuisances resultant du bruit dû aux vibrations sont relativement faibles.
Dans une variante du procédé appliqué notamment à la coulée continue d'acier, il est intéressant de créer des champs magnétiques stationnaire et variable au moyen d'une série de bobines et d'inducteurs qui se succèdent alternativement tout au long de la partie du métal en cours cle solidification. En effet, dans ce cas, ce-tte partie du lingot peut être relativement longue et l'efficacite des champs est alors obtenue en mul-tipliant le nombre de bobines et d'inducteurs.
Pour accroltre encore cette efficacité, il est préferable, lorsque le champ variable a une frequence infe-rieure à 100 hertz d'alimenter les inducteurs sous une fre-quence décroissante à mesure que la solidification proyresse.
On atténue ainsi d'autant l'effet de peau et permet de deve-lopper les vibrations au coeur du lingot. On peut avoir par exemple au niveau du moule un inducteur alimente en 50 hertz puis en-dessous, et separes chaque fois par une bobine à
courant continu, une serie d'inducteurs alimentes successive-ment en 20, 10, et 5 hertz par exemple.
La présente invention sera mieux comprise en se réferant au dessin annexé sur lequel la figure 1 représente une coupe vexticale passant par l'a~e d'un moule de coulée continue auquel on applique un champ variable et un champ uni~orme suivant l'invention.
La figure 2 est une vue de dessus du métal dans le moule.
Sur la figure 1, on distingue un moule 1 refroidi par une circulation d'eau 2 au moyen duquel on forme, à
partir d'un métal liquide 3, un lingot ~. Suivant l'inven-tion, le moule a éte equipé sur le dessus d'une ~obine 5 qui crée un champ stationnaire dont les lignes de force peu-vent etre modifiées par le noyau 6. Au niveau du moule est ~Z~3~:D7~
` place un inducteur 7 qui cree un champ variable. Sous l'action combinee des champs, se développe dans le liquide des vibrations dont le sens de propagation est reprësente par les fleches 8.
Sur la figure 2, on voit le dessin du metal li-quide vibrant suivant les directions 8.
L'invention peut être illustree a l'aide de l'exemple non limitatif qui suit.
On a coule en continu un alliage d'aluminium du type 202~ prealablement affine par ajout de 0,1~ en poids D'AT5B sous forme d'une plaque de section 300 x 800 mm.
La premiere partie a ete realisee dans une lingo-tière classique, puis on a continue la coulee dans les mêmes conditions de vitesse et de refroidissement, mais en appliquant à proximite de la surface libre du metal, d'une part, un champ magnetique stationnaire de 0,04 tesla, crée au moyen d'une bobine annulaire alimentee par un courant continu de 17 500 ampere-tours, sous une tension de 24 volts, d'autre part, un champ magnetique variable de fre-quence 50 hertz, crée au moyen d'une bobine annulaire placée en-dessous de la précédente, et au niveau du moule e-t alimen-tee par un courant alternatif de 3800 ampere-tours sous une tension de 75 volts.
A l'examen micrographique de surfaces d'echantil-lons préleves dans les deux parties de la plaque, on a constaté que le nombre de grains était huit fois plus grand quand on appliquait le procéde selon l'invention.
De plus, les defauts de surface tels que arrache-ment, peau d'oxyde, qui apparaissent sur la premiere partie avaient pratiquement disparu sur la deuxieme.
L'inven~ion trouve son application dans tous les cas ou on cherche a ameliorer la structure et l'état de surface des produits moulés ou coules en continu, et notam-ment dans l'industrie de l'aluminium.
Le courant périodique qui alimente l'inducteur à
champ variable peut avoir une forme purement sinusoldale, mais tout autre forme convient également a la realisation de l'invention.
Quant à la fréquence, elle peut couvrir toute une gamme de valeurs allant de 5 à 100 000 hertz. Toutefois, il y a lieu de faire une distinction entre les fréquences dites basses situees entre 5 et 100 Hert~ et les frequences supérieures, dites moyennes.
Dans le premier cas, l'effet dit de peau du champ variable est reduit, c'est-à-dire que le courant in-duit exerce son action sur une epaisseur de metal telle qu'il y a interaction suffisante de ce courant avec le champ sta-tionnaire pour developper des vibrations dans toute la masse de metal. On dit alors qu'on travaille en vibrations forcees.
Par contre, à mesure que la frequence du champ variable au~-mellte, l'effet de peau devient important et l'interaction clu courant induit avec le champ stationnaire devient de plus en plus Eaible. Il faut alors que les vibra-tions émises, 2S pour avoir une efficacité convenable, puissent entrer en resonance avec les vibrations propres du mëtal liquide, des dendrites en cours de formation ou de la masse solide. Or, ces vibrations propres dépendent du ~ormat du produit coulé, de la vitesse de coulee, de la nature du métal, et des condi-tions de refroidissement. Il faudra donc choisir la fréquen-ce du courant en fonction des conditions opératoires, ce qui peut etre deduit du calcul ou de mesures faites à l'aide de capteurs adéquats.
Il est certain que, dans le cas des basses fré-3~70 quences, la technologie et le mode opératoire son-t plus simples et que les nuisances resultant du bruit dû aux vibrations sont relativement faibles.
Dans une variante du procédé appliqué notamment à la coulée continue d'acier, il est intéressant de créer des champs magnétiques stationnaire et variable au moyen d'une série de bobines et d'inducteurs qui se succèdent alternativement tout au long de la partie du métal en cours cle solidification. En effet, dans ce cas, ce-tte partie du lingot peut être relativement longue et l'efficacite des champs est alors obtenue en mul-tipliant le nombre de bobines et d'inducteurs.
Pour accroltre encore cette efficacité, il est préferable, lorsque le champ variable a une frequence infe-rieure à 100 hertz d'alimenter les inducteurs sous une fre-quence décroissante à mesure que la solidification proyresse.
On atténue ainsi d'autant l'effet de peau et permet de deve-lopper les vibrations au coeur du lingot. On peut avoir par exemple au niveau du moule un inducteur alimente en 50 hertz puis en-dessous, et separes chaque fois par une bobine à
courant continu, une serie d'inducteurs alimentes successive-ment en 20, 10, et 5 hertz par exemple.
La présente invention sera mieux comprise en se réferant au dessin annexé sur lequel la figure 1 représente une coupe vexticale passant par l'a~e d'un moule de coulée continue auquel on applique un champ variable et un champ uni~orme suivant l'invention.
La figure 2 est une vue de dessus du métal dans le moule.
Sur la figure 1, on distingue un moule 1 refroidi par une circulation d'eau 2 au moyen duquel on forme, à
partir d'un métal liquide 3, un lingot ~. Suivant l'inven-tion, le moule a éte equipé sur le dessus d'une ~obine 5 qui crée un champ stationnaire dont les lignes de force peu-vent etre modifiées par le noyau 6. Au niveau du moule est ~Z~3~:D7~
` place un inducteur 7 qui cree un champ variable. Sous l'action combinee des champs, se développe dans le liquide des vibrations dont le sens de propagation est reprësente par les fleches 8.
Sur la figure 2, on voit le dessin du metal li-quide vibrant suivant les directions 8.
L'invention peut être illustree a l'aide de l'exemple non limitatif qui suit.
On a coule en continu un alliage d'aluminium du type 202~ prealablement affine par ajout de 0,1~ en poids D'AT5B sous forme d'une plaque de section 300 x 800 mm.
La premiere partie a ete realisee dans une lingo-tière classique, puis on a continue la coulee dans les mêmes conditions de vitesse et de refroidissement, mais en appliquant à proximite de la surface libre du metal, d'une part, un champ magnetique stationnaire de 0,04 tesla, crée au moyen d'une bobine annulaire alimentee par un courant continu de 17 500 ampere-tours, sous une tension de 24 volts, d'autre part, un champ magnetique variable de fre-quence 50 hertz, crée au moyen d'une bobine annulaire placée en-dessous de la précédente, et au niveau du moule e-t alimen-tee par un courant alternatif de 3800 ampere-tours sous une tension de 75 volts.
A l'examen micrographique de surfaces d'echantil-lons préleves dans les deux parties de la plaque, on a constaté que le nombre de grains était huit fois plus grand quand on appliquait le procéde selon l'invention.
De plus, les defauts de surface tels que arrache-ment, peau d'oxyde, qui apparaissent sur la premiere partie avaient pratiquement disparu sur la deuxieme.
L'inven~ion trouve son application dans tous les cas ou on cherche a ameliorer la structure et l'état de surface des produits moulés ou coules en continu, et notam-ment dans l'industrie de l'aluminium.
Claims (26)
1. Procédé de coulée de métaux dans lequel on fait agir sur le métal en cours de solidification dans une lingo-tière, simultanément un champ magnétique stationnaire et un champ périodique afin de créer des vibrations et d'affiner ainsi le grain du métal, caractérisé en ce que le champ va-riable est périodique uniquement dans le temps, que sa di-rection est fixe dans le temps et qu'il est colinéaire avec le champ stationnaire et l'axe de symétrie vertical de la lingotière.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractéri-sé en ce que le champ magnétique stationnaire a une valeur inférieure à 0,5 tesla.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce que le champ stationnaire est modifié par la présen-ce d'un noyau en fer.
en ce que le champ stationnaire est modifié par la présen-ce d'un noyau en fer.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le champ variable a une fréquence comprise entre 5 et 100 000 hertz.
en ce que le champ variable a une fréquence comprise entre 5 et 100 000 hertz.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé
en ce que lorsque la fréquence est supérieure à 100 hertz, on choisit des valeurs de fréquence qui entrent en résonan-ce avec les fréquences propres du métal liquide, des den-trites en cours de formation ou de la masse solide.
en ce que lorsque la fréquence est supérieure à 100 hertz, on choisit des valeurs de fréquence qui entrent en résonan-ce avec les fréquences propres du métal liquide, des den-trites en cours de formation ou de la masse solide.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le champ stationnaire est créé par au moins une bobine annulaire.
en ce que le champ stationnaire est créé par au moins une bobine annulaire.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le champ variable est créé par au moins un induc-teur annulaire.
en ce que le champ variable est créé par au moins un induc-teur annulaire.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé
en ce que les bobines et les inducteurs créant le champ sta-tionnaire et le champ variable se succèdent alternativement le long du métal en cours de solidification.
en ce que les bobines et les inducteurs créant le champ sta-tionnaire et le champ variable se succèdent alternativement le long du métal en cours de solidification.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé
en ce que lorsque les inducteurs créent un champ variable de fréquence inférieure à 100 hertz, ils sont alimentés sous une fréquence décroissante à mesure que la solidification progresse.
en ce que lorsque les inducteurs créent un champ variable de fréquence inférieure à 100 hertz, ils sont alimentés sous une fréquence décroissante à mesure que la solidification progresse.
10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé
en ce que les bobines et les inducteurs créant le champ stationnaire et le champ variable se succèdent alternative-ment le long du métal en cours de solidification.
en ce que les bobines et les inducteurs créant le champ stationnaire et le champ variable se succèdent alternative-ment le long du métal en cours de solidification.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé
en ce que lorsque les inducteurs créent un champ variable de fréquence inférieure à 100 hertz, ils sont alimentés sous une fréquence décroissante à mesure que la solidifica-tion progresse.
en ce que lorsque les inducteurs créent un champ variable de fréquence inférieure à 100 hertz, ils sont alimentés sous une fréquence décroissante à mesure que la solidifica-tion progresse.
12. Dispositif de coulée de métaux, comprenant un moule refroidi par une circulation d'eau, moule au moyen duquel on forme à partir d'un métal liquide, un lingot, dispositif comprenant:
- des premiers moyens pour créer un champ station-naire, - des deuxièmes moyens pour créer un champ variable, l'action combinée de ces deux champs créant des vibrations à l'intérieur du métal liquide.
- des premiers moyens pour créer un champ station-naire, - des deuxièmes moyens pour créer un champ variable, l'action combinée de ces deux champs créant des vibrations à l'intérieur du métal liquide.
13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel lesdits premiers moyens comprennent une bobine alimentée en courant continu, bobine qui crée un champ magnétique uniforme.
14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel ladite bobine alimentée en courant continu est constituée par un fil électrique enroulé sur un cadre dont la section par un plan horizontal a un contour semblable à celui de la section supérieure du moule, cette bobine étant placée au-dessus du moule, et créant un champ uniforme de direction générale parallèle à l'axe de symétrie du moule, c'est-à-dire sensiblement verticale et orientée indifféremment vers le bas ou vers le haut.
15. Dispositif selon la revendication 14, dans lequel un noyau en fer est place à l'intérieur de ladite bobine alimentée en courant continu, ce noyau épousant le contour de la bobine alimentée en courant continu tout en laissant en son centre un espace suffisant pour l'alimentation en métal liquide du moule, ce noyau pouvant modifier les lignes dudit champ stationnaire.
16. Dispositif selon la revendication 15, dans lequel lesdits deuxièmes moyens comprennent un inducteur annulaire alimenté en courant périodique de fréquence N.
17. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel ledit inducteur est placé au-dessus du moule.
18. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel ledit inducteur est placé au-dessous de la bobine alimentée en courant continu.
19. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel ledit inducteur est placé entre la bobine alimentée en courant continu et le moule.
20. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel ledit inducteur est placé au niveau du moule.
21. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel il y a deux bobines alimentées en courant continu, ledit inducteur étant placé entre ces deux bobines.
22. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel, sous l'action dudit courant périodique, un champ variable est créé par ledit inducteur, champ variable qui est colinéaire avec le champ stationnaire, créant ainsi dans le métal un courant induit.
23. Dispositif selon la revendication 22, dans lequel le courant périodique qui alimente l'inducteur à
champ variable a une forme sinusoîdale.
champ variable a une forme sinusoîdale.
24. Dispositif selon la revendication 23, dans lequel ledit courant périodique a une fréquence variant de 5 à 100 Hertz dite basse fréquence et de 100 à 100.000 Hertz dite moyenne fréquence.
25. Dispositif selon la revendication 16, comprenant une série de bobines et d'inducteurs qui se succèdent alternativement tout au long de la partie du métal en cours de solidification.
26. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel au niveau du moule est prévu un inducteur alimenté
en 50 Hertz puis au-dessous, séparés chaque fois par une bobine à courant continu, une série d'inducteurs alimentés successivement en 20, 10 et 5 Hertz.
en 50 Hertz puis au-dessous, séparés chaque fois par une bobine à courant continu, une série d'inducteurs alimentés successivement en 20, 10 et 5 Hertz.
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