CA2033232A1 - Procede et dispositif pour la coulee continue de composites a matrice metallique renforcee par des particules d'un materiau ceramique refractaire - Google Patents
Procede et dispositif pour la coulee continue de composites a matrice metallique renforcee par des particules d'un materiau ceramique refractaireInfo
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- CA2033232A1 CA2033232A1 CA002033232A CA2033232A CA2033232A1 CA 2033232 A1 CA2033232 A1 CA 2033232A1 CA 002033232 A CA002033232 A CA 002033232A CA 2033232 A CA2033232 A CA 2033232A CA 2033232 A1 CA2033232 A1 CA 2033232A1
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Abstract
Procédé et dispositif pour la coulée continue de composites à matrice métallique renforcée par des particules d'un matériau céramique réfractaire. Le procédé consiste à couler le métal liquide contenant les particules céramique dans un moule obturé par un fond mobile et constitué d'une zone amont chaude réalisée en matériau isolant et d'une zone aval refroidie dans laquelle le composite se solidifie, tout en pratiquant à l'intérieur de ce moule un brassage électromagnétique assurant des mouvements de mélange dans des plans contenant l'axe de coulée. L'invention s'applique en particulier à l'obtention de plaques et de billettes en composite à base d'alliage d'aluminium renforcé par des particules de carbure de silicium.
Description
. ' _ 2 0 3 3 2 3 2 P~OCEDE ET DISPOSITIF POU~ I,A COULEE CONTINUE DE COMPOSITES
A MAT~ICE MET~LLIQUE RENFORCEE PAR DES PARTICULES D ' UN
MATERIAU CE~AMIQUE REF~ACTAIRE.
Do~aine de l'invention.
L'invention concerne un procede de coulee en continu d'un composite liguide à matrioe metallique renforcee par des particules d'un materiau ceramique réfractaire.
..
Ces materiaux ceramiques réfractaires sont constitues par des substances non metalliques, ayant une temperature de fusion superieure ~ celle de la matrice à laquelle ils sont incorporés,et qui sont inattaquables ou peu attaquables par le metal en fusion de la matrice.
.
Ce sont,par exemple, du graphite, des carbures,oxydes, nitrures,borures de metaux ou de certains métalloides,mais aussi des composes tels gue silicates, aluminosilicates etc...
Ces materiaux peuvent avoir la forme de fibres longues ou courtes ou encore de particules ou ~e whiskerq de granulometrie convenable.L'invention s'adresse à la fabrication de composites ~ base de particules ou de whiskers.
~ .
La fabrication de ces composites ~ matrice metallique particulaires peut se faire par deux types de procedes:
. .
-des proced8s ressortissant de la metallurgie des poudres dans lesquels le metal melange aux particules est mis en orme,fritte,puis éventuallement file ou forgé.
-des procédes ressortissant des techniques de fonderie dans lesquels les particules 50nt melangees au metal en fusion.
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A MAT~ICE MET~LLIQUE RENFORCEE PAR DES PARTICULES D ' UN
MATERIAU CE~AMIQUE REF~ACTAIRE.
Do~aine de l'invention.
L'invention concerne un procede de coulee en continu d'un composite liguide à matrioe metallique renforcee par des particules d'un materiau ceramique réfractaire.
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Ces materiaux ceramiques réfractaires sont constitues par des substances non metalliques, ayant une temperature de fusion superieure ~ celle de la matrice à laquelle ils sont incorporés,et qui sont inattaquables ou peu attaquables par le metal en fusion de la matrice.
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Ce sont,par exemple, du graphite, des carbures,oxydes, nitrures,borures de metaux ou de certains métalloides,mais aussi des composes tels gue silicates, aluminosilicates etc...
Ces materiaux peuvent avoir la forme de fibres longues ou courtes ou encore de particules ou ~e whiskerq de granulometrie convenable.L'invention s'adresse à la fabrication de composites ~ base de particules ou de whiskers.
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La fabrication de ces composites ~ matrice metallique particulaires peut se faire par deux types de procedes:
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-des proced8s ressortissant de la metallurgie des poudres dans lesquels le metal melange aux particules est mis en orme,fritte,puis éventuallement file ou forgé.
-des procédes ressortissant des techniques de fonderie dans lesquels les particules 50nt melangees au metal en fusion.
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2 ~033232 ~'in~ention s'adresse ~ ce deuxième type et en particulier ~
un procédé de coulee continue de composites preparés sulvant une technique de fonderie.
Le prlncipal problbme rencontre dans les procédés d'élaboration de composites ~ matrice métalliqua ( qui seront désignés dans ce qui sui~ par CMM ) est celui du mouillage des particules cl~ramiques par le métal,mouillage gui conditionne la compacité des CMM et leur homogénéit~
c'est-~-dire finalement leurs caractéristiques d'usage De nombreuses méthodes ont eté proposees pour résoudre ce problème.
Une de ces méthodes a fait l'objet de la demande de brevet français n 89-16000 déposée le 27 novembre 1989 par la demanderesse.Cette demande concerne un procédé de fabrication en continu d'un CMM renforcé par des partlcules d'un matériau céramique caractérisé en ce que:
-on met en oeuvre dans une poche de coulée une masse déterminée d'une dispersion homog~ne de particules dans un bain de métal liquide,cette dispersion,qualifiée d'initiale,ayant la composition du composite ~ fabriguer et étant soumise à un brassage.
-on alimente en continu et avec un débit déterminé,un ou - plusieurs postes de coulée à partir de la poche dont on maintient le niveau constant par addition simultanée des particules a l'état solide et du métal ~ l'état liquide dans une proportion correspondant ~ celle du CMM à fabriquer,tout en maintenant le brassage.
~ 3~ E~pos~ de l'invantion Le caractere continu de l'élaboration du CMM exposée ci-dessus se prete particulierement bien à la coulée continue.
On peut ainsi réaliser une ligne de fabrication continue intégrant 1'élaboration du CMM et sa coulee en demi-- produits L'obiet de l'invention est de proposer un proced~ Qt un , :-.:. : . - . - - . -: --. . ::
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un procédé de coulee continue de composites preparés sulvant une technique de fonderie.
Le prlncipal problbme rencontre dans les procédés d'élaboration de composites ~ matrice métalliqua ( qui seront désignés dans ce qui sui~ par CMM ) est celui du mouillage des particules cl~ramiques par le métal,mouillage gui conditionne la compacité des CMM et leur homogénéit~
c'est-~-dire finalement leurs caractéristiques d'usage De nombreuses méthodes ont eté proposees pour résoudre ce problème.
Une de ces méthodes a fait l'objet de la demande de brevet français n 89-16000 déposée le 27 novembre 1989 par la demanderesse.Cette demande concerne un procédé de fabrication en continu d'un CMM renforcé par des partlcules d'un matériau céramique caractérisé en ce que:
-on met en oeuvre dans une poche de coulée une masse déterminée d'une dispersion homog~ne de particules dans un bain de métal liquide,cette dispersion,qualifiée d'initiale,ayant la composition du composite ~ fabriguer et étant soumise à un brassage.
-on alimente en continu et avec un débit déterminé,un ou - plusieurs postes de coulée à partir de la poche dont on maintient le niveau constant par addition simultanée des particules a l'état solide et du métal ~ l'état liquide dans une proportion correspondant ~ celle du CMM à fabriquer,tout en maintenant le brassage.
~ 3~ E~pos~ de l'invantion Le caractere continu de l'élaboration du CMM exposée ci-dessus se prete particulierement bien à la coulée continue.
On peut ainsi réaliser une ligne de fabrication continue intégrant 1'élaboration du CMM et sa coulee en demi-- produits L'obiet de l'invention est de proposer un proced~ Qt un , :-.:. : . - . - - . -: --. . ::
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3 2~33232 appareillage de coulee continue adaptés à la coulée de CMM,c'est-~-dire dans lesquels le brassage nécessaire à la mise en suspension des particules de céramique dans la matrice liquide se poursu:Lt pendant la coulée du demi-produit dans la partie encore liquide de ce demi-produit que les spécialistes appellent le "marais".
Cependant le procédé de l'invention n'est pas limité ~ la coulée d'un CMM liquide obtlsnu par le procédé de la demande : lo de brevet francais 89-16000;il s'appligue ~ la coul~e de tout CMM liquide préparé par un procédé quelconque.
Le procédé consiste à créer un brassage d'orig~ne électromagnétique qui assure des mouvements de mélange caractérisés par le fait qu'ils sont situés dans des plans - méridiens contenant l'axe de coulée.Pour pouvoir assurer ce brassage dans de bonnes conditions de mise ~n suspension et de dispersion des particules,il faut que la zône brassee soit suffisante.Pour cela,il est nécessaire ds faire précéder la partie "lingotière" telle que l'on peut la rencontrer de manière classique dans une coulée continue par une partie amont isolée thermi~uement,qui constitue une zône chaude et gui a pour effet d'accroitre le volume du marais.
2s Description de l'invention.
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La figure 1 représente un exemple de realisation de - l'invention.
On décrira successivement le dispositif destiné ~ la coulée,a la solidification et à 1'extraction du CMM puis les - trois types de dispositifs électromagneti~ues destin~s assurer le brassage du métal.
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La figure 1 et la description des dispositifs de coulee,de solidification et des trois types de brassage électromagnétique sont relatifs à un mode particulier de réalisation de l'invention:celui de la coulée verticale.Des dispositifs analogues,ayant la même fonction se retrouvent dans un autre mode de r~alisation de 1'invention:celui de la ` :.. : :.: : : ' : ---' ~ . , .-' , , .
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~ 2~332S^~C~
coulée horizontale.
Le dispositif de coulée,solidification et extraction est proche de celui utilisé potlr la coulée continue en charge (ou avec rehausse) de~ métaux et en particulier de l'aluminium.Il comprend:
a) une partie chaude r~alisée en matériau isolant thermiqu~ 1 qui renferme le m~tal liquide 2.Le mat~riau isolant est du type utilisé couramment en fondarie pour la confection de goulottes et de busettes.
b) une partie froide reliée à la partie chaude de manière étanche au métal liquide.Cette partie froide comprend comme élément essentiel une lin~otière 3 en métal conducteur de la chaleur refroidie extérieurement.Ce refroidissement peut être assuré par un film de fluide de refroidissement ,généralement de l'eau, 5 provenant d'une boite à eau 6,tel que représenté sur la figure l.Il peut aussi être assuré
directement par une chambre d'eau accolée de mani~re connue à la lingotière.Dans ce dernier cas,on formera de préférence des ~ets ou une lame d'eau au bas de l'ensemble chambre d'eau-lingotière qui viendront assurer par ruissellement le refroidissement direct du produit en cours de coulée..Cette lingotière peut être munie,à sa partie supérieure d'un anneau de graphite 4 ~ouant un rôle de lubrifiant vis-à-vis du métal coulé,en complément d'un agent de lubrification dont 11 s'avère parfois n~cessaire de revêtir la paroi interne de la partie aval pour faciliter la coulée de certains métaux.Suivant une technique de l'art ant~rieur,il est aussi possible d'amener en continu par la lingoti~re un agent de lubrification qui traverse 1'anneau de graphite et assure ainsi une lubrification en continu.Tou~ours dans la perspective de lubrifier en continu,on peut,au lieu - 35 d'utiliser un anneau de graphite,ins~rer dans la lingotière ~-des crayons de graphite qui débouchent sur la ~ace interne de la lingotière et sont connectés ~ leur autre extrêmlté
; une chambre où le lubrifiant est mis sous pression.
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- . . . ~ . . -.... : . -~ - 2~3r~32 c) le syst~me d'extraction constitu~ d'un fond obturant la partie inférieure ds la lingoti~re au demarrage,port~ dans le cas d'une coulée verticale, par un plateau anime d'un mouvement régulier vertica]. et vers le bas,réglable selon les alliages et le format des produits coulés.Dans le cas de la coulée horizontale,ce système est porté soit par un tapis motoris~,soit par une table ~ rouleaux dont l'un eqt motor~s~,un rouleau presseur venant garantir l'entrainement.
Après le démarrage,le produit dé~à solidifi~ sert de moule pour la solidification du métal aliment~ en continu et l'on arrive ~ un état d'équilibre représenté sur la figure 1:
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A partir de la lingotière se développe une enveloppe extérieure solidifiée tandis qu'à l'interieur du produit coul~ s'établit un front de solidification 7 ayant la forme approximative représentee sur la figure.Au-dessous de ce front,le métal est complètement solide;au-dessus,dans ce que l'on appelle le "marais",il y a un mélange de liquide et de particules céramiques.
C'est en w e d'assurer une meilleure homogénéit~ de la distribution des particules au sein du metal liquide qu'un brassage électromagné-tique,provoquant des mouvements dans le ` 25 marais suivant des plans méridiens,est ad~oint.
- Le dispositif électromagnétique de brassage dont la comblnaison avec le dispositif de coulée constitue 1'invention est préférentiellement l'un des trois d~crits - 30 ci-après.
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Le premier type consiste à faire passer un courant electrique monophasé de fréquence ~nférieure ou egale à la fr~quence industrielle au sein de la lingoti~re constitu~e,au moins part~ellement par un ma~riau conducteur - de l'électricité.La paroi de cette lingotiere doi~ alors - . .
pr~senter sur toute son épaisseur et suivant au moins une -génératrice un insert isolant ~lectrigue de part et d'autre duquel sont fix~s les amenées de courant.Ainsi cette .:
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6 2~3'~'~3~
lingoti~re ~oue le rôle d'une spire et le courant qui la traverse g~nère un champ magn~tique qui développe des forces électromagn~tiques engendrant le mouYement souhaité.La paroi lnterne de cette lingoti~re doit ~tre recouverte d'un film lsolant pour éviter les courts-circuits par le m~tal coulé.
Les forces electromagnétiqu~s étant fonction de l'intensité
de courant,on choisira pour la confection de la lingotière un metal bon conducteur du courant.Ce peut atre,par exemple le culvre ou l'aluminium ou leurs allla~ss pour la coul~e lo d'aluminium.
On peut aussi utiliser des assemblages de différents matériaux dans lesquels la portion la plus proche de la - partie amont est faite sinon en matériau isolant du moins avec un matériau moins bon conducteur de l'~lectricité tel un acier inoxydable.Dans ce cas, le mouvement du liquide est amplifié.
- Le film isolant peut etre constitué d'une couche d'oxyde obtenue par anodisation dans le cas de l'aluminium,d'un émail,ou d'une résine fluocarbonéa.L'épaisseur d~ ce film dépend de la tension de la paroi de la lingoti~re par rapport au métal coulé.Une épaisseur d'oxyde de 1 microm~tre convient pour une tension de l~O volts.
Dans le cas où la lingotière est munie d'une ba~ue en graphite,cette bague peut ~tre partagée en au moins deux secteurs pour évlter tout effet Joule dans une zône qu2 l'on souhaite refroidir et une réduction de l'~nerg$e qui limiterait les mouvements du métal.
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En particulier,on peut utiliser une bague présentant un insert plac~ en regard de l'insert de la lingotibre ;dans ce - cas,on évite également l'effet Joule et on peut alors fretter directement la bague sur la paroi lnterne de la lingotière sans avoir besoin d'un film isolant intermédiaire.
Le deuxi~me type de dispositif de brassage (figure 1) , . . , .- . ., . ~ .
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~33232 consiste ~ placer ~ l~extérieur de la lingotlere au moins une spire métalllque 9 d'axe sensiblement parallèle ~ l'axe du moula dans laquelle on ~ait passer un courant monophas~
de fréquence inférieure ou égale ~ la frequence industrielle.Cette spire,isolée ~lectriquement de la paroi de la lingotière crée un c~amp magnet~que parallè}e ~ l'axe du moule qui d~veloppe des ~orces ~lectromagnétiques e~gendrant le brassage selon les fl~ches 10 et ll.Ce br~ssag~ est plus ou moins ample en or.rtion æa 1~ intensite lo du courant dans la spire et selon d'autres facteur~ tels que la compositlon et la structure de la llngotlère.En ce qul concerne la composltion,il est préférable d'utiliser un -matériau ayant une résistlvlté supérieure à 5 microohm.cm,par exemple un acier inoxydable amagn~tique,du `-15 tltane,ou une céramlque ayant une conductibillté thermique suffisante,ou encore un mat~riau composite tel un acier inoxydable revêtu d'une mince couche d'aluminium.En ce qui concerne la structure,on peut,afin de réduire l'intensité
n~cessaire au brassage,partager la lingoti~re suivant ses génératrices en au moins deux secteurs séparés les uns des autrss par un isolant électrlque tel le mica,ces secteurs ~tant assemblés entre eux par des goupilles en acier lnox et des chevilles isolantes.
Tous ces types de lingotières peuvent ~galement être garnies sur leur paroi interne au voislnage de la z8ne chaude d'une bague en graphite coaxiale partag~e de préf~rence sulvant `- ses génératrices en au molns deux sections,cela en vue d'am~llorer l'efflcacité du courant électrigue pour le brassage.
~ Les spires qui entourent la iingo~ière sont conçues et mont~es de manière ~ s'adapter à n'lmporte quelle forme de llngotière et ~ optlmiser le rendement courant-force et la distribution des forces dans le métal afin de r~partir le brassage ~ur toute la section et la hauteur du moule et - obtenir la plus grande homog~néit~ pos~ible des particules au sein du m~tal liquide.C'est ainsi que les spires peuvent etre d~placées parallèlement ~ l'axe du moule ou ~tre formées par un assemblage d'éléments démontables capables de .; .
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8 2~33232 : circonscrire des moules de toute section de façon ~quidistante,ou à des distances differentes.Ces assemblages conviennent parfaitement aux sections rectangulaires.
Il est encore possible,selon l'lnvention,d'améllorer l'efficacité du brassage par ad~onction autour de la zône chaude d'une ou plusieurs ~spires parcourues par un courant électri~ue et alimentées en serie ou en parallèle avec celles de la zône. ~roide ou par un génér2teur de courant lo d'intensité,de fréquence et/ou de phase dlff~rentes de celles du courant alimentant les spires de la zône froide.
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En vue de canaliser 18 champ magnétique créé par la ou les spires,la zône froide peut être entourée d'él~ments de ` 15 culasse magnétique formés de feuilles métalliques isolées : - les unes des autres et situées dans des plans passant par l'axe du moule.
La zône chaude ou au moins sa partie la plus voisine de la zône roide peut être entourée d'une gaine dans laquelle circule un gaz sous presion et inerte chimquement vis-~ vis du métal coulé;on constate alors que le produit coulé
présente un meilleur état de surface.
Le troisieme type de dispositif de brassage se compose de un ou plusieurs inducteurs alimentés en courant polyphasé
entourant 1'ensemble du dispositi de coulée,z~ne chaude et z~ne froide.En principe,on peut utiliser n'importe quel type de courant ~ n phases;en pratique on utilisera évidemment le courant triphasé:c'est ce qui est illustré sur la figure 2.
- -Sur cette figure,six bob~nages successis: A, B, C, D, E, F
- ont été représentes de haut en bas de la figure.Ces bobinages sont placés dans des plans perpend1culalres l'axe de coulée.Ils sont alimentes d'une façon analogue ~
Gelle de l'alimentation des moteurs l~néaires A induction respectivement par les phases 1 ,-2 ,3 ,-1 ,2 ,-3 de manière ~ créer ~m champ glissant vertical ascendant,descendant ou périodiguement ascendant puis descendant,suivan~ l'ordre dans lequel sont allment~es les trois phases.De mani~re :: -- .. :.: - . :
, ;.:: ,;, .. ,,: .: .. .:: : : . ~ , . : : , . . . - . - . : , 9 ~3~232 classique,on utilise gênéralement une longueur de bobinage qui soit un multiple du pas polaire,le pas polaira ~tant la longueur des trois bobinage!~ de la sé~uence ~lêmentaira 1,-2,3.Cela signifie en prati~ua qu'on utilisera 6, ~, 12, 15....bobinages mais rien n'interdit en theorie de couper une sê~uence au milieu.De plus,des moyens sont connus de 1'homme de 1'art en êlectrotechnique consistant ~ utiliser des bobinages particuliers ~lux extremitês en vue d'éliminer les effets de bord dans les moteurs linêaires.L'interaction de ce champ glissant avec les courants induits dans le métal engendre des forces qui générent des mouvements dans des plans passant par l'axe de la lingotière et donc du produit coulé.Ces mouvements sont reprêsentes schématiquement sur la figure 2 par les flèches lO et 11.
Il est clair que ces mouvements permettent l'entrainement des particules cêramigues noyées dans le mêtal encore liquide vers la partie supêrieure plus chaude du marais ce qui assure une bonne homogênêisation des particules céramiques.
Les inducteurs triphasés A ~ F décrits ci-dessus peuvent ~tra réalisés de deux façons:
- 25 1) de façon classique avec des bobinages sous forme de galettes en fil de cuivre ou en tube de cuivre refroidi,les diffêrentes galettes étant superposées et de pr~férence placées dans les encoches d'une culasse magnétique feuilletée 12 destinée a canaliser les lignes ds force du champ magnetique.~figure 3 ).Les feuilles - mêtalliques,isolêes êlectriquement les unes des autres,sont -situêes dans des plans passant par l'axe du moule.Dans le - cas où une chambre est accolêe a la lingotiere pour assurer le refrolclissement de celle-ci,on peut placer les bobinages à l'intérieur de cette chambre.Ils sont alors efflcacement`
refroiclis.
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2) selon l'invention telle que représentée sur la ficJure 4:
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- '~J~3323~
Le bobinage est constitu~ de disques mlnces d'épaisseur de 1'ordre du mm en metal bon conducteur,du cuivre par exemple.Chaque disque 13 en orme d'anneau et muni d'~ne fenta 14 constitue une spire du bobinage(figure 4a).Pour constituer le bobinage,on empile les disques en d~calant deux disques successi~s d'un angle donn~.Une feuille d'isolant 15 est interpos~ entre deux disques de cuivre successifs sauf dans la z~r,e entre les fentes de CQS deux disque~ successifs.Ii y a donc dans cette ~ e une plage de - 10 contact assurant la liaison ~lectri~ue entre deux disques successifs et la continuit~ du bobinage.(~igure 4b).
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Pour assurer le refroidissement des disques de cuivre,on a imagine deux solutions selon le mode de refroidissement de lS la lingotière.
Dans le cas de refroidissement de la lingotière par film d'eau, on place les bobinages selon l'invention d~crite ci-dessus dans une chambre d'eau annulaire entourant les - parties amont et aval et laissant le passage pour le ~ilm d'eau au niveau de la lingotière.Une demi-coupe de cette chambre est representee sur la figure 5:
La chambre est constituée d'une paroi intarieure,cylindrique ou prismatique,selon la forme du produit coul~,en matière de préference isolante ou faiblement conductrice de l'electricite,mais en tout cas amagnetique 16 et d'une paroi extérieure,à surface interne également cylindrique ou prismatique,qui peut être constitu~e d'une culasse masnétique 12.
La chambre d'eau ast fermée à ses parties sup~rieure et inf~rieure par deux pièces 18 et 19 reunies entre elles par un tirant fileté ~0 dont le rale est d'assurer également le serrage des disques formant le bobinage gr~ce ~ de~x ~crous 21 et 22.Sa partie centrale,au contact avec les disques de cuivre est isol~e.
Une arrivee d'eau 23 et une sortie 24 sont dispos~es - respectivement en bas et en haut de la chambre. Les empilages de disques de cuivre 13 e~ d'isolant 15 sont dispos~s 1'interieur de la chambre.Les disques de cuivre et d'lsolant sont percés de trous,~udicieusement répartis pour constituer :: '. .' . -: ' :
:. :. , ,: . -1 1 2 ~ 3 3 2d 3 2 les conduits de refroidissement 25 et permettre le passage des tirants.
Dans le cas où le refroidissement de la lingoti~re est assure par une chambre d'eau,on peut tirer profit de cette solution en plaçant les bobinages directement dans ~ette chambre.( Figure 6 ) La paroi interne de la chambre est dans ce cas la lingotibre elle-m~me 26 qui. est rev~tue en amont (Partle chaude ) d'un -1o matériau isolant thermiquement 27 et en aval (Partie froide) d'un anneau en graphite 28.On retrouve la partie solide 29 du produit en cours de coulee délimitée par la front - 30.L'eau qui arrive en 31 sert non seulement à refroidir les bobinages 32 par l'intermédiaire des perçages 33,et la lingotière par passage dans l'interstice 34,mais aussi ~
former la lame d'eau 35 qui ruisselle sur le produit 36.Une vanne 37 situee sur le circuit de sorff e 38 du refroidissement du bobinage permet de contrôler les guantités respectives circulant dans chacun des passages.Le reste de la technologie est similaire à ce qui a été décrit pour la figure S.
Exemple Une billette de diamètre 75 mm en alliage AS7Go,6 contenant 15% en volume de particules de SiC de 10 micromètres environ a été coulée selon le procede décrit ci-dessus: --la lingotière était surmontée d'une zane chaude réaliséa i d'un anneau en matériau isolant MONALITE de hauteur 70 mm.
-la lingotière étai~ entourée d'une sp~re aliment~e sous ~ une ~ension de 6,3 volts.
-la vi~esse de coulée etait de 200 mm/minute.
. . .
; Dans ces conditions,la billette obtenue pr~sentait,à
}'exception de l'extrême périphérie,ce qui est classique en coulée continue d'alliage d~aluminium,une structure homogène avec une bonne dlspersion -des particules au sein de la -~ matrice,alors qu'en l'absence de brassage électromagn~tique selon l~invention décri~e,de larges plages de matrice sanc .; - .
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- . ~ ~ . -12 2 ~3 2 32 particules,ces plages pouvant atteindre 200 micromètres,ont~tb observees.
Un lopin de cette billette a étb ~crouté puis filé pour S ~ormer de la barre de dlam~tre 20 mm.Dans cette barre ont êté tirées des éprouvettes pour essais mecaniques qui,après trempe et revenu(état T6) ont donn~ les resultats suivants:
Module d'~ lc1te: 97 ~Pa ~ Limite d'élastlcité ~ 0,2 % d'allongement: 312 MPa .
Charge de rup~ure: 374 MPa .
. 15 Allongement a la rupture: 6 %
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Cependant le procédé de l'invention n'est pas limité ~ la coulée d'un CMM liquide obtlsnu par le procédé de la demande : lo de brevet francais 89-16000;il s'appligue ~ la coul~e de tout CMM liquide préparé par un procédé quelconque.
Le procédé consiste à créer un brassage d'orig~ne électromagnétique qui assure des mouvements de mélange caractérisés par le fait qu'ils sont situés dans des plans - méridiens contenant l'axe de coulée.Pour pouvoir assurer ce brassage dans de bonnes conditions de mise ~n suspension et de dispersion des particules,il faut que la zône brassee soit suffisante.Pour cela,il est nécessaire ds faire précéder la partie "lingotière" telle que l'on peut la rencontrer de manière classique dans une coulée continue par une partie amont isolée thermi~uement,qui constitue une zône chaude et gui a pour effet d'accroitre le volume du marais.
2s Description de l'invention.
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La figure 1 représente un exemple de realisation de - l'invention.
On décrira successivement le dispositif destiné ~ la coulée,a la solidification et à 1'extraction du CMM puis les - trois types de dispositifs électromagneti~ues destin~s assurer le brassage du métal.
: . .
La figure 1 et la description des dispositifs de coulee,de solidification et des trois types de brassage électromagnétique sont relatifs à un mode particulier de réalisation de l'invention:celui de la coulée verticale.Des dispositifs analogues,ayant la même fonction se retrouvent dans un autre mode de r~alisation de 1'invention:celui de la ` :.. : :.: : : ' : ---' ~ . , .-' , , .
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~ 2~332S^~C~
coulée horizontale.
Le dispositif de coulée,solidification et extraction est proche de celui utilisé potlr la coulée continue en charge (ou avec rehausse) de~ métaux et en particulier de l'aluminium.Il comprend:
a) une partie chaude r~alisée en matériau isolant thermiqu~ 1 qui renferme le m~tal liquide 2.Le mat~riau isolant est du type utilisé couramment en fondarie pour la confection de goulottes et de busettes.
b) une partie froide reliée à la partie chaude de manière étanche au métal liquide.Cette partie froide comprend comme élément essentiel une lin~otière 3 en métal conducteur de la chaleur refroidie extérieurement.Ce refroidissement peut être assuré par un film de fluide de refroidissement ,généralement de l'eau, 5 provenant d'une boite à eau 6,tel que représenté sur la figure l.Il peut aussi être assuré
directement par une chambre d'eau accolée de mani~re connue à la lingotière.Dans ce dernier cas,on formera de préférence des ~ets ou une lame d'eau au bas de l'ensemble chambre d'eau-lingotière qui viendront assurer par ruissellement le refroidissement direct du produit en cours de coulée..Cette lingotière peut être munie,à sa partie supérieure d'un anneau de graphite 4 ~ouant un rôle de lubrifiant vis-à-vis du métal coulé,en complément d'un agent de lubrification dont 11 s'avère parfois n~cessaire de revêtir la paroi interne de la partie aval pour faciliter la coulée de certains métaux.Suivant une technique de l'art ant~rieur,il est aussi possible d'amener en continu par la lingoti~re un agent de lubrification qui traverse 1'anneau de graphite et assure ainsi une lubrification en continu.Tou~ours dans la perspective de lubrifier en continu,on peut,au lieu - 35 d'utiliser un anneau de graphite,ins~rer dans la lingotière ~-des crayons de graphite qui débouchent sur la ~ace interne de la lingotière et sont connectés ~ leur autre extrêmlté
; une chambre où le lubrifiant est mis sous pression.
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- . . . ~ . . -.... : . -~ - 2~3r~32 c) le syst~me d'extraction constitu~ d'un fond obturant la partie inférieure ds la lingoti~re au demarrage,port~ dans le cas d'une coulée verticale, par un plateau anime d'un mouvement régulier vertica]. et vers le bas,réglable selon les alliages et le format des produits coulés.Dans le cas de la coulée horizontale,ce système est porté soit par un tapis motoris~,soit par une table ~ rouleaux dont l'un eqt motor~s~,un rouleau presseur venant garantir l'entrainement.
Après le démarrage,le produit dé~à solidifi~ sert de moule pour la solidification du métal aliment~ en continu et l'on arrive ~ un état d'équilibre représenté sur la figure 1:
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A partir de la lingotière se développe une enveloppe extérieure solidifiée tandis qu'à l'interieur du produit coul~ s'établit un front de solidification 7 ayant la forme approximative représentee sur la figure.Au-dessous de ce front,le métal est complètement solide;au-dessus,dans ce que l'on appelle le "marais",il y a un mélange de liquide et de particules céramiques.
C'est en w e d'assurer une meilleure homogénéit~ de la distribution des particules au sein du metal liquide qu'un brassage électromagné-tique,provoquant des mouvements dans le ` 25 marais suivant des plans méridiens,est ad~oint.
- Le dispositif électromagnétique de brassage dont la comblnaison avec le dispositif de coulée constitue 1'invention est préférentiellement l'un des trois d~crits - 30 ci-après.
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Le premier type consiste à faire passer un courant electrique monophasé de fréquence ~nférieure ou egale à la fr~quence industrielle au sein de la lingoti~re constitu~e,au moins part~ellement par un ma~riau conducteur - de l'électricité.La paroi de cette lingotiere doi~ alors - . .
pr~senter sur toute son épaisseur et suivant au moins une -génératrice un insert isolant ~lectrigue de part et d'autre duquel sont fix~s les amenées de courant.Ainsi cette .:
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6 2~3'~'~3~
lingoti~re ~oue le rôle d'une spire et le courant qui la traverse g~nère un champ magn~tique qui développe des forces électromagn~tiques engendrant le mouYement souhaité.La paroi lnterne de cette lingoti~re doit ~tre recouverte d'un film lsolant pour éviter les courts-circuits par le m~tal coulé.
Les forces electromagnétiqu~s étant fonction de l'intensité
de courant,on choisira pour la confection de la lingotière un metal bon conducteur du courant.Ce peut atre,par exemple le culvre ou l'aluminium ou leurs allla~ss pour la coul~e lo d'aluminium.
On peut aussi utiliser des assemblages de différents matériaux dans lesquels la portion la plus proche de la - partie amont est faite sinon en matériau isolant du moins avec un matériau moins bon conducteur de l'~lectricité tel un acier inoxydable.Dans ce cas, le mouvement du liquide est amplifié.
- Le film isolant peut etre constitué d'une couche d'oxyde obtenue par anodisation dans le cas de l'aluminium,d'un émail,ou d'une résine fluocarbonéa.L'épaisseur d~ ce film dépend de la tension de la paroi de la lingoti~re par rapport au métal coulé.Une épaisseur d'oxyde de 1 microm~tre convient pour une tension de l~O volts.
Dans le cas où la lingotière est munie d'une ba~ue en graphite,cette bague peut ~tre partagée en au moins deux secteurs pour évlter tout effet Joule dans une zône qu2 l'on souhaite refroidir et une réduction de l'~nerg$e qui limiterait les mouvements du métal.
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En particulier,on peut utiliser une bague présentant un insert plac~ en regard de l'insert de la lingotibre ;dans ce - cas,on évite également l'effet Joule et on peut alors fretter directement la bague sur la paroi lnterne de la lingotière sans avoir besoin d'un film isolant intermédiaire.
Le deuxi~me type de dispositif de brassage (figure 1) , . . , .- . ., . ~ .
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~33232 consiste ~ placer ~ l~extérieur de la lingotlere au moins une spire métalllque 9 d'axe sensiblement parallèle ~ l'axe du moula dans laquelle on ~ait passer un courant monophas~
de fréquence inférieure ou égale ~ la frequence industrielle.Cette spire,isolée ~lectriquement de la paroi de la lingotière crée un c~amp magnet~que parallè}e ~ l'axe du moule qui d~veloppe des ~orces ~lectromagnétiques e~gendrant le brassage selon les fl~ches 10 et ll.Ce br~ssag~ est plus ou moins ample en or.rtion æa 1~ intensite lo du courant dans la spire et selon d'autres facteur~ tels que la compositlon et la structure de la llngotlère.En ce qul concerne la composltion,il est préférable d'utiliser un -matériau ayant une résistlvlté supérieure à 5 microohm.cm,par exemple un acier inoxydable amagn~tique,du `-15 tltane,ou une céramlque ayant une conductibillté thermique suffisante,ou encore un mat~riau composite tel un acier inoxydable revêtu d'une mince couche d'aluminium.En ce qui concerne la structure,on peut,afin de réduire l'intensité
n~cessaire au brassage,partager la lingoti~re suivant ses génératrices en au moins deux secteurs séparés les uns des autrss par un isolant électrlque tel le mica,ces secteurs ~tant assemblés entre eux par des goupilles en acier lnox et des chevilles isolantes.
Tous ces types de lingotières peuvent ~galement être garnies sur leur paroi interne au voislnage de la z8ne chaude d'une bague en graphite coaxiale partag~e de préf~rence sulvant `- ses génératrices en au molns deux sections,cela en vue d'am~llorer l'efflcacité du courant électrigue pour le brassage.
~ Les spires qui entourent la iingo~ière sont conçues et mont~es de manière ~ s'adapter à n'lmporte quelle forme de llngotière et ~ optlmiser le rendement courant-force et la distribution des forces dans le métal afin de r~partir le brassage ~ur toute la section et la hauteur du moule et - obtenir la plus grande homog~néit~ pos~ible des particules au sein du m~tal liquide.C'est ainsi que les spires peuvent etre d~placées parallèlement ~ l'axe du moule ou ~tre formées par un assemblage d'éléments démontables capables de .; .
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8 2~33232 : circonscrire des moules de toute section de façon ~quidistante,ou à des distances differentes.Ces assemblages conviennent parfaitement aux sections rectangulaires.
Il est encore possible,selon l'lnvention,d'améllorer l'efficacité du brassage par ad~onction autour de la zône chaude d'une ou plusieurs ~spires parcourues par un courant électri~ue et alimentées en serie ou en parallèle avec celles de la zône. ~roide ou par un génér2teur de courant lo d'intensité,de fréquence et/ou de phase dlff~rentes de celles du courant alimentant les spires de la zône froide.
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En vue de canaliser 18 champ magnétique créé par la ou les spires,la zône froide peut être entourée d'él~ments de ` 15 culasse magnétique formés de feuilles métalliques isolées : - les unes des autres et situées dans des plans passant par l'axe du moule.
La zône chaude ou au moins sa partie la plus voisine de la zône roide peut être entourée d'une gaine dans laquelle circule un gaz sous presion et inerte chimquement vis-~ vis du métal coulé;on constate alors que le produit coulé
présente un meilleur état de surface.
Le troisieme type de dispositif de brassage se compose de un ou plusieurs inducteurs alimentés en courant polyphasé
entourant 1'ensemble du dispositi de coulée,z~ne chaude et z~ne froide.En principe,on peut utiliser n'importe quel type de courant ~ n phases;en pratique on utilisera évidemment le courant triphasé:c'est ce qui est illustré sur la figure 2.
- -Sur cette figure,six bob~nages successis: A, B, C, D, E, F
- ont été représentes de haut en bas de la figure.Ces bobinages sont placés dans des plans perpend1culalres l'axe de coulée.Ils sont alimentes d'une façon analogue ~
Gelle de l'alimentation des moteurs l~néaires A induction respectivement par les phases 1 ,-2 ,3 ,-1 ,2 ,-3 de manière ~ créer ~m champ glissant vertical ascendant,descendant ou périodiguement ascendant puis descendant,suivan~ l'ordre dans lequel sont allment~es les trois phases.De mani~re :: -- .. :.: - . :
, ;.:: ,;, .. ,,: .: .. .:: : : . ~ , . : : , . . . - . - . : , 9 ~3~232 classique,on utilise gênéralement une longueur de bobinage qui soit un multiple du pas polaire,le pas polaira ~tant la longueur des trois bobinage!~ de la sé~uence ~lêmentaira 1,-2,3.Cela signifie en prati~ua qu'on utilisera 6, ~, 12, 15....bobinages mais rien n'interdit en theorie de couper une sê~uence au milieu.De plus,des moyens sont connus de 1'homme de 1'art en êlectrotechnique consistant ~ utiliser des bobinages particuliers ~lux extremitês en vue d'éliminer les effets de bord dans les moteurs linêaires.L'interaction de ce champ glissant avec les courants induits dans le métal engendre des forces qui générent des mouvements dans des plans passant par l'axe de la lingotière et donc du produit coulé.Ces mouvements sont reprêsentes schématiquement sur la figure 2 par les flèches lO et 11.
Il est clair que ces mouvements permettent l'entrainement des particules cêramigues noyées dans le mêtal encore liquide vers la partie supêrieure plus chaude du marais ce qui assure une bonne homogênêisation des particules céramiques.
Les inducteurs triphasés A ~ F décrits ci-dessus peuvent ~tra réalisés de deux façons:
- 25 1) de façon classique avec des bobinages sous forme de galettes en fil de cuivre ou en tube de cuivre refroidi,les diffêrentes galettes étant superposées et de pr~férence placées dans les encoches d'une culasse magnétique feuilletée 12 destinée a canaliser les lignes ds force du champ magnetique.~figure 3 ).Les feuilles - mêtalliques,isolêes êlectriquement les unes des autres,sont -situêes dans des plans passant par l'axe du moule.Dans le - cas où une chambre est accolêe a la lingotiere pour assurer le refrolclissement de celle-ci,on peut placer les bobinages à l'intérieur de cette chambre.Ils sont alors efflcacement`
refroiclis.
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2) selon l'invention telle que représentée sur la ficJure 4:
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. : . .. . - . : ......................... ..
. : . - . . . .
- '~J~3323~
Le bobinage est constitu~ de disques mlnces d'épaisseur de 1'ordre du mm en metal bon conducteur,du cuivre par exemple.Chaque disque 13 en orme d'anneau et muni d'~ne fenta 14 constitue une spire du bobinage(figure 4a).Pour constituer le bobinage,on empile les disques en d~calant deux disques successi~s d'un angle donn~.Une feuille d'isolant 15 est interpos~ entre deux disques de cuivre successifs sauf dans la z~r,e entre les fentes de CQS deux disque~ successifs.Ii y a donc dans cette ~ e une plage de - 10 contact assurant la liaison ~lectri~ue entre deux disques successifs et la continuit~ du bobinage.(~igure 4b).
,: .
Pour assurer le refroidissement des disques de cuivre,on a imagine deux solutions selon le mode de refroidissement de lS la lingotière.
Dans le cas de refroidissement de la lingotière par film d'eau, on place les bobinages selon l'invention d~crite ci-dessus dans une chambre d'eau annulaire entourant les - parties amont et aval et laissant le passage pour le ~ilm d'eau au niveau de la lingotière.Une demi-coupe de cette chambre est representee sur la figure 5:
La chambre est constituée d'une paroi intarieure,cylindrique ou prismatique,selon la forme du produit coul~,en matière de préference isolante ou faiblement conductrice de l'electricite,mais en tout cas amagnetique 16 et d'une paroi extérieure,à surface interne également cylindrique ou prismatique,qui peut être constitu~e d'une culasse masnétique 12.
La chambre d'eau ast fermée à ses parties sup~rieure et inf~rieure par deux pièces 18 et 19 reunies entre elles par un tirant fileté ~0 dont le rale est d'assurer également le serrage des disques formant le bobinage gr~ce ~ de~x ~crous 21 et 22.Sa partie centrale,au contact avec les disques de cuivre est isol~e.
Une arrivee d'eau 23 et une sortie 24 sont dispos~es - respectivement en bas et en haut de la chambre. Les empilages de disques de cuivre 13 e~ d'isolant 15 sont dispos~s 1'interieur de la chambre.Les disques de cuivre et d'lsolant sont percés de trous,~udicieusement répartis pour constituer :: '. .' . -: ' :
:. :. , ,: . -1 1 2 ~ 3 3 2d 3 2 les conduits de refroidissement 25 et permettre le passage des tirants.
Dans le cas où le refroidissement de la lingoti~re est assure par une chambre d'eau,on peut tirer profit de cette solution en plaçant les bobinages directement dans ~ette chambre.( Figure 6 ) La paroi interne de la chambre est dans ce cas la lingotibre elle-m~me 26 qui. est rev~tue en amont (Partle chaude ) d'un -1o matériau isolant thermiquement 27 et en aval (Partie froide) d'un anneau en graphite 28.On retrouve la partie solide 29 du produit en cours de coulee délimitée par la front - 30.L'eau qui arrive en 31 sert non seulement à refroidir les bobinages 32 par l'intermédiaire des perçages 33,et la lingotière par passage dans l'interstice 34,mais aussi ~
former la lame d'eau 35 qui ruisselle sur le produit 36.Une vanne 37 situee sur le circuit de sorff e 38 du refroidissement du bobinage permet de contrôler les guantités respectives circulant dans chacun des passages.Le reste de la technologie est similaire à ce qui a été décrit pour la figure S.
Exemple Une billette de diamètre 75 mm en alliage AS7Go,6 contenant 15% en volume de particules de SiC de 10 micromètres environ a été coulée selon le procede décrit ci-dessus: --la lingotière était surmontée d'une zane chaude réaliséa i d'un anneau en matériau isolant MONALITE de hauteur 70 mm.
-la lingotière étai~ entourée d'une sp~re aliment~e sous ~ une ~ension de 6,3 volts.
-la vi~esse de coulée etait de 200 mm/minute.
. . .
; Dans ces conditions,la billette obtenue pr~sentait,à
}'exception de l'extrême périphérie,ce qui est classique en coulée continue d'alliage d~aluminium,une structure homogène avec une bonne dlspersion -des particules au sein de la -~ matrice,alors qu'en l'absence de brassage électromagn~tique selon l~invention décri~e,de larges plages de matrice sanc .; - .
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~....... . : . .
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- . ~ ~ . -12 2 ~3 2 32 particules,ces plages pouvant atteindre 200 micromètres,ont~tb observees.
Un lopin de cette billette a étb ~crouté puis filé pour S ~ormer de la barre de dlam~tre 20 mm.Dans cette barre ont êté tirées des éprouvettes pour essais mecaniques qui,après trempe et revenu(état T6) ont donn~ les resultats suivants:
Module d'~ lc1te: 97 ~Pa ~ Limite d'élastlcité ~ 0,2 % d'allongement: 312 MPa .
Charge de rup~ure: 374 MPa .
. 15 Allongement a la rupture: 6 %
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Claims (35)
1) Procédé de fabrication par coulée continue de demi-produits en composite à matrice métallique renforce par des particules de matériau céramique réfractaire dans lequel on verse le métal liquide contenant les particules céramiques dans un moule obturé à sa partie aval par un fond mobile et constitué de deux parties de même axe :
une partie amont dite zône chaude dont la paroi est réalisée en matériau isolant thermique au moins sur sa face interne, une partie aval, une lingotière dont la paroi,réalisée en matériau conducteur thermique est refroidie par un fluide de refroidissement de façon à provoquer à son contact la formation d'une croûte solide et d'un front de solidification permettant l'extraction progressive du produit composite à l'aide du fond mobile, c a r a c t é r i s é en ce que:
l'on applique à toute la zône située en amont du front de solidification et qui contient le mélange de métal liquide et de particules un brassage électromagnétique assurant des mouvements de mélange situés dans des plans méridiens contenant l'axe de la coulée.
une partie amont dite zône chaude dont la paroi est réalisée en matériau isolant thermique au moins sur sa face interne, une partie aval, une lingotière dont la paroi,réalisée en matériau conducteur thermique est refroidie par un fluide de refroidissement de façon à provoquer à son contact la formation d'une croûte solide et d'un front de solidification permettant l'extraction progressive du produit composite à l'aide du fond mobile, c a r a c t é r i s é en ce que:
l'on applique à toute la zône située en amont du front de solidification et qui contient le mélange de métal liquide et de particules un brassage électromagnétique assurant des mouvements de mélange situés dans des plans méridiens contenant l'axe de la coulée.
2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la matrice métallique est un alliage d'aluminium.
3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la coulée continue se fait verticalement.
en ce que la coulée continue se fait verticalement.
4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que la coulée continue se fait horizontalement.
en ce que la coulée continue se fait horizontalement.
5) Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé
en ce que le composite métallique liquide que l'on verse dans le moule de coulée continue provient d'une poche de coulée alimentée de façon simultanée et continue en métal liquide et en particules céramiques solides en proportion déterminée, et dans laquelle on pratique un brassage énergique.
en ce que le composite métallique liquide que l'on verse dans le moule de coulée continue provient d'une poche de coulée alimentée de façon simultanée et continue en métal liquide et en particules céramiques solides en proportion déterminée, et dans laquelle on pratique un brassage énergique.
6) Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé
en ce que le mouvement est obtenu par passage d'un courant électrique monophasé de fréquence inférieure ou égale à la fréquence industrielle dans la lingotière dont la paroi présente sur toute son épaisseur et suivant au moins une génératrice un insert en matériau isolant de l'électricité
de part et d'autre duquel sont fixées des amenées de courant, la lingotière étant revêtue intérieurement d'un film isolant de l'électricité.
en ce que le mouvement est obtenu par passage d'un courant électrique monophasé de fréquence inférieure ou égale à la fréquence industrielle dans la lingotière dont la paroi présente sur toute son épaisseur et suivant au moins une génératrice un insert en matériau isolant de l'électricité
de part et d'autre duquel sont fixées des amenées de courant, la lingotière étant revêtue intérieurement d'un film isolant de l'électricité.
7) Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé
en ce que le mouvement est obtenu au moyen d'au moins une spire métallique placée à l'extérieur de la lingotière dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe de la lingotière et parcourue par un courant monophasé de fréquence inférieure ou égale à la fréquence industrielle.
en ce que le mouvement est obtenu au moyen d'au moins une spire métallique placée à l'extérieur de la lingotière dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe de la lingotière et parcourue par un courant monophasé de fréquence inférieure ou égale à la fréquence industrielle.
8) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'on déplace la ou les spires parallèlement à l'axe du moule.
9) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'on règle la distance de la ou des spires par rapport à la paroi externe de la lingotière.
10) Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérise en ce que le brassage électromagnétique est obtenu par une série d'inducteurs constitués de bobinages annulaires ayant pour axe l'axe du moule,disposés autour des zônes chaude et froide du moule et alimentés en courant polyphasé avec un ordre des phases tel que s'établisse à l'intérieur du moule un champ glissant parallèle à l'axe du moule se déplaçant dans un sens ou dans l'autre ou alternativement dans un sens puis dans l'autre,engendrant des forces électromagnétiques qui entraînent le composite liquide dans des mouvements dans des plans méridiens passant par l'axe du moule et assurant ainsi une répartition homogène des particules au sein du métal liquide.
11) Procédé selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on injecte un gaz sous pression au niveau de la zône froide.
12) Dispositif pour la coulée continue de produits composites à matrice métallique comportant un moule obturé à
sa partie aval par un fond mobile et constitué de deux parties de même axe :
une partie amont,dite zône chaude dont la paroi est réalisée en matériau isolant thermique au moins sur sa face interne une partie aval,dite zône froide dont la paroi, réalisée en matériau conducteur thermique est refroidie par un fluide de refroidissement un système de déplacement du fond mobile permettant l'extraction progressive du produit c a r a c t é r i s é en ce que sont disposés autour des zônes chaude et froide du moule des moyens de brassage électromagnétique assurant des mouvements de mélange situés dans des plans méridiens contenant l'axe de coulée.
sa partie aval par un fond mobile et constitué de deux parties de même axe :
une partie amont,dite zône chaude dont la paroi est réalisée en matériau isolant thermique au moins sur sa face interne une partie aval,dite zône froide dont la paroi, réalisée en matériau conducteur thermique est refroidie par un fluide de refroidissement un système de déplacement du fond mobile permettant l'extraction progressive du produit c a r a c t é r i s é en ce que sont disposés autour des zônes chaude et froide du moule des moyens de brassage électromagnétique assurant des mouvements de mélange situés dans des plans méridiens contenant l'axe de coulée.
13) Dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que le moyen de brassage est constitué par la lingotière elle-même,dont la paroi présente sur toute son épaisseur et suivant au moins une génératrice un insert en matériau isolant de l'électricité de part et d'autre duquel sont fixées des amenées de courant,ladite partie étant revêtue intérieurement d'un film isolant de l'électricité.
14) Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que la paroi interne de la lingotière est recouverte sur toute sa périphérie et au moins au voisinage de la zône chaude d'une bague en graphite de même axe que lesdites zônes.
15) Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que la bague en graphite est partagée suivant ses génératrices en au moins deux secteurs.
16) Dispositif selon la revendication 12 caractérise en ce que le moyen de brassage est constitué d'au moins une spire métallique placée à l'extérieur de la lingotière dont l'axe est sensiblement parallèle à l'axe de la lingotière.
17) Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que la lingotière est constituée par un matériau ayant une résistivité supérieure à 5 microohm.cm.
18) Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que la lingotière est partagée suivant ses génératrices en au moins deux secteurs séparés par un isolant électrique.
19) Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que la lingotière est constituée par l'assemblage de différents matériaux.
20) Dispositif selon l'une des revendications 13 à 19 caractérisé en ce que la zône chaude renferme au moins une spire métallique alimentée en courant électrique;
21) Dispositif selon la revendication 20 caractérisé en ce que la spire est reliée à l'alimentation électrique de la zône froide.
22) Dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que le moyen de brassage est constitué par une série d'inducteurs constitués de bobinages annulaires ayant pour axe l'axe du moule,disposés autour des zônes chaude et froide du moule et alimentés en courant polyphasé avec un ordre des phases tel que s'établisse à l'intérieur du moule un champ glissant parallèle à l'axe du moule se déplaçant alternativement dans un sens puis dans l'autre,engendrant des forces électromagnétiques situées dans des plans méridiens passant par l'axe du moule.
23) Dispositif selon la revendication 22 caractérisé en ce que les bobinages sont alimentés en courant triphasé.
24) Dispositif selon la revendication 22, caractérisé en ca que la longueur totale des bobinages est un multiple du pas polaire.
25) Dispositif selon l'une des revendications 12 à 24 caractérisé en ce que le système de refroidissement de la partie aval est constitué d'un film provenant d'une boite à
eau.
eau.
26) Dispositif selon l'une des revendications 12 à 24 caractérisé en ce que le système de refroidissement de la partie aval est constitué par une chambre d'eau accolée à la lingotière et formant à sa base des jets ou une lame d'eau venant ruisseler sur le produit coulé.
27) Dispositif selon l'une des revendications 22 à 24 caractérisé en ce que les bobinages sont réalisés sous forme de galettes superposées en fil de cuivre ou en tube de cuivre refroidi.
28) Dispositif selon la revendication 27 caractérisé en ce que les galettes sont placées dans les encoches d'une culasse magnétique feuilletée formée de feuilles métalliques isolées les unes des autres et situées dans des plans passant par l'axe du moule.
29) Dispositif selon l'une des revendications 22 à 24 caractérisé en ce que les bobinages sont constitués de disques métalliques annulaires minces,de préférence en cuivre,chacun d'eux étant muni d'une fente radiale,ces disques étant empilés avec à chaque disque successif un décalage d'un angle donné de la fente et avec interposition entre deux disques voisins d'une feuille d'isolant sauf dans la zone entre les fentes de deux disques voisins de façon à
créer une plage de contact entre ces deux disques et assurer ainsi la continuité du bobinage.
créer une plage de contact entre ces deux disques et assurer ainsi la continuité du bobinage.
30) Dispositif selon la revendication 29 caractérisé en ce que les bobinages ainsi constitués sont placés à l'intérieur d'une chambre parcourue par une circulation d'eau,de forme annulaire entourant le moula de coulée,dont la paroi cylindrique intérieure est un isolant électrique,munie de moyens de serrage de l'empilement de disques de cuivre et de feuilles d'isolant et en ce que ces disques de cuivre et d'isolant sont percés de trous alignés parmettant la circulation de l'eau de refroidissement.
31) Dispositif selon la revendication 30 caractérisé en ce que la paroi cylindrique extérieure de la chambre est constituée d'une culasse magnétique formée de feuilles métalliques isolées les unes des autres et situées dans des plans passant par l'axe du moule.
32) Dispositif selon la revendication 26, en ce que pour assurer leur refroidissement les bobinages sont placés à l'intérieur de la chambre d'eau accolée à la lingotière.
33) Dispositif selon la revendication 29, caractérisé en ce que la chambre destinée au refroidissement des empilements de disques de cuivre et d'isolant est constituée par la chambre d'eau destinée au refroidissement du produit coulé,dont la paroi interne est la lingotière elle-même revêtue en amont d'un matériau isolant thermique.
34) Dispositif selon la revendication 27, caractérisé en ce que pour assurer leur refroidissement les bobinages sont places à l'intérieur de la chambre d'eau accolée à la lingotière.
35) Dispositif selon la revendication 30 ou 31, caractérisé
en ce que la chambre destinée au refroidissement des empilements de disques de cuivre et d'isolant est constituée par la chambre d'eau destinée au refroidissement du produit coule, dont la paroi interne est la lingotière elle-même revêtue en amont d'un matériau isolant thermique.
en ce que la chambre destinée au refroidissement des empilements de disques de cuivre et d'isolant est constituée par la chambre d'eau destinée au refroidissement du produit coule, dont la paroi interne est la lingotière elle-même revêtue en amont d'un matériau isolant thermique.
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