Procédé pour la fabrication d'une pièce de métal de forme allongée. La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication d'une pièce de métal de forme allongée, par exemple d'une bande, d'un fil ou d'un tube métallique.
Tous les procédés connus proposés jus qu'ici sont caractérisés par le fait qu'un moule dans lequel le métal fondu se solidifie est disposé à l'extérieur du métal coulé. Con trairement à ces procédés, celui faisant l'ob jet due. l'invention est caractérisé en ce qu'on fait passer un noyau métallique de forme allongée à travers un bain contenant du mé tal de même composition que ledit noyau, à l'état fondu, la température dudit bain et la.
vitesse de passage dudit noyau à travers ce bain étant telles que le noyau quitte le bain entouré d'un dépôt notable de métal du bain solidifié sur ce noyau, et en ce qu'on réduit ensuite l'épaisseur de la pièce ainsi obtenue.
De préférence, on nettoie au préalable la surface dudit noyau et on fait passer le noyau à travers ledit bain alors que la température de ce noyau est relativement basse.
Lorsqu'un noyau de métal relativement froid est immergé dans un bain du même métal à l'état fondu, de la chaleur se trans met immédiatement à partir des parties voi sines du métal fondu jusque dans ce noyau de métal froid et une partie du métal liquide se solidifie et forme une croûte qui entoure ce noyau. A ce stade, le noyau de métal doit être retiré du bain, car, si davantage de cha leur s'écoulait jusque dans ce noyau à partir du métal liquide, la croûte qui vient de se former fondrait à nouveau et le noyau de métal lui-même pourrait éventuellement fon dre.
Le procédé spécifié ci-dessus utilise ce phénomène d'accroissement de l'épaisseur d'un noyau par formation d'une croûte sur ce noyau en le rendant continu, ainsi qu'on s'en rendra compte d'après la description ci dessous.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une installation pour la mise en ouvre du procédé et illustre une forme d'exé cution de celui-ci. La figure unique de ce des sin est une élévation latérale schématique, partie en coupe, -de ladite installation.
On décrira la mise en oeuvre du procédé pour la production d'une pièce d'acier de forme allongée, mais il est évident que ce procédé est également applicable à d'autres métaux. Le noyau utilisé est constitué par une bande d'acier 10 qu'on vient de libérer de scories et de nettoyer au moyen d'un acide, par exemple d'acide sulfurique. Le noyau 10 est acheminé à partir d'une bobine 11 qui est desmodromiquement entraînée et passe entre des galets d'entraînement 13 qui com mandent la vitesse à laquelle cette bande 10 est avancée jiusqite dans un four ou bain 17 qui contient de l'acier fondu.
Une boucle est formée dans le noyau 10, entre des galets de guidage 12, pour absorber tout mou ou dé faut,de tension pouvant résulter d'une diffé rence entre la vitesse avec laquelle le noyau est déroulé de la bobine 11 et celle à laquelle il passe entre les galets d'entraînement 13.
La partie du noyau 10 qui quitte les ga lets d'entraînement 13 est tirée à travers le four 17 par des galets d'entraînement. 11. Les galets 13 et 14 sont reliés les uns aux autres, comme indiqué de façon schématique par une liaison 15, par exemple mécaniquement ou électriquement et de manière à commander la longueur d'une boucle formée par le noyau et qui plonge dans l'acier fondu se trouvant dans le four 17.
Le four 17 est muni d'un barrage 17a des tiné à empêcher les scories de parvenir jusque dans une chambre de fonte 17b. La chambre 17b est surmontée d'une enceinte<B>17e</B> conte nant du gaz et à travers laquelle le noyau 1.0 pénètre dans le four. Des dispositifs étanches ali gaz convenables 17d sont prévus entre le noyau 10 et. des ouvertures au travers des quelles ce noyau pénètre dans le four 17 et en ressort.
Au cours de son passage à travers le mé tal fondu du bain, le noyau 10 est recouvert d'une croûte ainsi qu'on l'a expliqué plus haut. La, température du noyau et du bain et la vitesse de passage du noyau à travers le bain sont réglées de façon que, lorsque ce noyau quitte le four, il est entouré d'un dé pôt notable de métal du bain solidifié sur lui. La température du bain doit. naturellement être maintenue suffisamment supérieure à la température à laquelle le contenu de ce bain fond, de manière à empêcher tout risque de formation d'une croûte à la surface du bain ou contre les parois de celui-ci.
II n'y a, cepen dant pas d'avantage à maintenir cette tempé rature à une valeur plus élevée. La durée maximum de l'immersion d'une partie quel conque du noyau dans le métal fondu est celle au cours de laquelle un dépôt maximum est. obtenu sans qu'il y ait danger de refonte de la croûte déposée. Cette durée dépend évi demment du métal utilisé, de la plus petite dimension de la section du noyau et de la dif férence de température entre le métal fondu du bain et le noyau.
A titre d'exemple, pour une bande d'acier de 3,2 mm d'épaisseur et de n'importe quelle largeur susceptible d'être obtenue au moyen d'un laminoir, cette bande ; étant avancée dans un bain d'acier fondu à 1600 C, une durée d'immersion d'environ 0,5 seconde assure la production d'une bande de 6,4 mm d'épaisseur. Dans ce cas particu lier, la bande d'acier est déplacée à travers ; le four à une vitesse de 183 m par minute et. se déplace d'environ 1,.50 m à travers le bain. Dans ces conditions, l'intérieur de la. bande atteint une température de 1l.00 C.
On a constaté que la durée de l'immersion, croît environ avec le carré de la plus faible dimension de la. section du noyau. Ainsi, pour une bande de 4,8 mm d'épaisseur, la. durée de l'immersion serait supérieure à une se conde. , Après avoir quitté les galets d'entraîne ment 14 au moyen desquels le noyau 10 re couvert d'un dépôt de métal du bain solidi fié sur lui est tiré hors .du four 17, la bande forme une seconde boucle entre des galets de guidage 16. Lorsque la matière passe entre les galets 16, elle peut être refroidie si on désire la stocker provisoirement, ou au contraire être réchauffée si on désire réduire son épaisseur par travail à chaud.
Dans l'installation repré sentée, la matière est acheminée au moyen de galets d'entraînement 22 jusqu'à sui lami noir 23 dans lequel son épaisseur est réduite, et elle est ensuite enroulée pour former une bobine 24. Bien qu'un seul laminoir 23 ait été représenté, la bande passe effectivement généralement au travers d'une série de lami noirs. On pourrait évidemment aussi utiliser d'autres procédés pour la. réduction de l'épais seur de la bande obtenue.
Au cours des opérations de fonte, de tra vail et ,de refroidissement à la température ambiante, la structure cristalline du métal est modifiée. De nouveaux grains eristallins croissent à l'intérieur du métal et ces grains, sont librement répartis en travers de la, sur face de jonction entre le noyau primitif et. le métal déposé sur ce noyau. Une soudure homogène est ainsi obtenue entre le noyau et. le métal déposé sur ce noyais, de soie que la, surface de jonction entre ces deux parties de la bande ne présente aucune faiblesse.
Si la bande métallique recouverte d'un dépôt. de métal est ramenée à son épaisseur primitive, par exemple par laminage, une par tie de cette bande peut à nouveau être utilisée comme noyau et être repassée à travers le bain pour être recouverte d'un nouveau dé pôt. La partie restante de ladite bande équi vaut en fait à une nouvelle quantité de bande directement produite à partir du métal fondu.
Un avantage particulier du procédé qu'on vient de décrire consiste en ce que la vitesse à laquelle du métal solide peut être produit à partir du métal fondu peut être très élevée. Avec les procédés connus de fonte continue utilisant des moules extérieurs, la vitesse de pro duction est limitée par le temps qui est néces saire pour retirer suffisamment de chaleur du v ohune relativement grand de métal fondu contenu dans le moule.
Jusqu'ici, cette cir constance a restreint l'application de ces pro cédés connus à l'industrie des métaux non ferreux, dans laquelle les vitesses de produc tion sont très inférieures à celles qui sont usuelles dans l'industrie des métaux ferreux.
Le procédé spécifié n'est pas uniquement applicable à la production de métal sous forme de bandes. Toute forme de métal tra vaillé continu, par exemple des fils ou des tubes, peut être obtenue au moyen de la même technique de fonte utilisée en combinaison avec des opérations continues de réduction d'épaisseur.
Ainsi qu'on l'a déjà dit, l'importance du dépôt dépend de la différence de température entre le métal fondu du bain et le noyau, de sorte qu'il serait possible d'accroître l'impor tance maximum du dépôt par refroidissement préalable du noyau. Cependant, en général, cela ne serait pas économique.
Process for the manufacture of an elongated piece of metal. The present invention relates to a process for the manufacture of an elongated piece of metal, for example of a strip, a wire or a metal tube.
All the known methods proposed heretofore are characterized in that a mold in which the molten metal solidifies is placed outside the cast metal. Contrary to these procedures, the one being the object due. the invention is characterized in that a metal core of elongated shape is passed through a bath containing metal of the same composition as said core, in the molten state, the temperature of said bath and the.
speed of passage of said core through this bath being such that the core leaves the bath surrounded by a significant deposit of metal from the solidified bath on this core, and in that the thickness of the part thus obtained is then reduced.
Preferably, the surface of said core is cleaned beforehand and the core is passed through said bath while the temperature of this core is relatively low.
When a relatively cold metal core is immersed in a bath of the same molten metal, heat is immediately transferred from adjacent parts of the molten metal into that cold metal core and part of the metal. liquid solidifies and forms a crust that surrounds this core. At this point, the metal core should be removed from the bath, because if more heat flowed into this core from the liquid metal, the newly formed crust would melt again and the metal core would melt away. -even could possibly melt.
The process specified above uses this phenomenon of increasing the thickness of a core by forming a crust on this core making it continuous, as will be appreciated from the description below. .
The accompanying drawing represents, by way of example, an installation for implementing the method and illustrates one embodiment thereof. The single figure of this figure is a schematic side elevation, partly in section, of said installation.
The operation of the process for the production of an elongated piece of steel will be described, but it is obvious that this process is also applicable to other metals. The core used consists of a steel strip 10 which has just been freed from slag and cleaned with an acid, for example sulfuric acid. The core 10 is fed from a reel 11 which is desmodromically driven and passes between drive rollers 13 which control the speed at which this strip 10 is fed jiusqite into a furnace or bath 17 which contains steel. molten.
A loop is formed in the core 10, between guide rollers 12, to absorb any slack or stress, which may result from a difference between the speed with which the core is unwound from the spool 11 and that at which it passes between the drive rollers 13.
The part of the core 10 which leaves the drive rollers 13 is pulled through the oven 17 by drive rollers. 11. The rollers 13 and 14 are connected to each other, as shown schematically by a link 15, for example mechanically or electrically and so as to control the length of a loop formed by the core and which plunges into the core. molten steel in furnace 17.
The furnace 17 is provided with a barrier 17a for preventing the slag from reaching a melting chamber 17b. The chamber 17b is surmounted by an enclosure <B> 17th </B> containing gas and through which the core 1.0 enters the furnace. Suitable gas-tight devices 17d are provided between the core 10 and. openings through which this core enters the oven 17 and leaves it.
During its passage through the molten metal of the bath, the core 10 is covered with a crust as explained above. The temperature of the core and the bath and the rate of passage of the core through the bath are controlled so that when this core leaves the furnace it is surrounded by a substantial deposit of metal from the bath solidified on it. The bath temperature must. naturally be kept sufficiently higher than the temperature at which the contents of this bath melt, so as to prevent any risk of a crust forming on the surface of the bath or against the walls thereof.
There is, however, no advantage in maintaining this temperature at a higher value. The maximum duration of immersion of any part of the core in the molten metal is that during which a maximum deposit is. obtained without there being any danger of remelting the deposited crust. This duration obviously depends on the metal used, on the smallest dimension of the section of the core and on the temperature difference between the molten metal of the bath and the core.
By way of example, for a steel strip 3.2 mm thick and of any width likely to be obtained by means of a rolling mill, this strip; Being advanced through a bath of molten steel at 1600 C, an immersion time of about 0.5 seconds ensures the production of a strip 6.4 mm thick. In this particular case, the steel strip is moved through; the oven at a speed of 183 m per minute and. moves about 1.50 m through the bath. Under these conditions, the interior of the. tape reaches a temperature of 1l.00 C.
It was found that the duration of the immersion increases approximately with the square of the smallest dimension of the. section of the core. Thus, for a strip 4.8 mm thick, the. duration of the immersion would be greater than one second. After leaving the drive rollers 14 by means of which the core 10 covered with a deposit of metal from the solidified bath on it is pulled out of the furnace 17, the strip forms a second loop between guide rollers 16. When the material passes between the rollers 16, it can be cooled if one wishes to store it temporarily, or on the contrary be reheated if one wishes to reduce its thickness by hot working.
In the plant shown, the material is conveyed by means of drive rollers 22 to the black strip 23 in which its thickness is reduced, and it is then wound up to form a coil 24. Although only one rolling mill 23 has been shown, the strip actually passes generally through a series of black friends. One could obviously also use other methods for the. reduction of the thickness of the band obtained.
During melting, working and cooling to room temperature, the crystal structure of the metal is changed. New eristalline grains grow inside the metal and these grains are freely distributed across the, on the junction face between the primitive core and. the metal deposited on this core. A homogeneous weld is thus obtained between the core and. the metal deposited on this cores, silk that the junction surface between these two parts of the strip does not exhibit any weakness.
If the metal strip covered with a deposit. of metal is brought back to its original thickness, for example by rolling, part of this strip can again be used as a core and be passed through the bath again to be covered with a new deposit. The remaining part of said strip is in fact equal to a new quantity of strip produced directly from the molten metal.
A particular advantage of the process just described is that the rate at which solid metal can be produced from molten metal can be very high. With known continuous melting processes using external molds, the production rate is limited by the time that is required to remove sufficient heat from the relatively large amount of molten metal contained in the mold.
Hitherto, this constancy has restricted the application of these known processes to the non-ferrous metal industry, in which the production speeds are much lower than those which are usual in the ferrous metal industry.
The specified process is not only applicable to the production of metal in strip form. Any form of continuously worked metal, for example wires or tubes, can be obtained by means of the same melting technique used in combination with continuous thickness reduction operations.
As already stated, the size of the deposit depends on the temperature difference between the molten metal in the bath and the core, so that it would be possible to increase the maximum size of the deposit by cooling. prior to the kernel. However, in general, this would not be economical.