EP0289433A1 - Method of solidifying liquid metal in a casting wheel - Google Patents

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EP0289433A1
EP0289433A1 EP88420123A EP88420123A EP0289433A1 EP 0289433 A1 EP0289433 A1 EP 0289433A1 EP 88420123 A EP88420123 A EP 88420123A EP 88420123 A EP88420123 A EP 88420123A EP 0289433 A1 EP0289433 A1 EP 0289433A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
improvement according
groove
wheel
inductor
metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88420123A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Luc Meyer
Jean-Pierre Riquet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rio Tinto France SAS
Original Assignee
Aluminium Pechiney SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Aluminium Pechiney SA filed Critical Aluminium Pechiney SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0602—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a casting wheel and belt, e.g. Properzi-process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to an improvement to the process for solidifying liquid metal in a casting wheel.
  • This holding is achieved by means of a cooled metal strip which moves at the same speed as the groove and which is applied against it using suitably arranged return pulleys.
  • One of the objectives of those skilled in the art of casting is to obtain products having the best possible physical and chemical homogeneity, this in order to avoid the appearance of certain defects during the subsequent processing of these products. in threads, sheets, etc ...
  • the invention consists in subjecting the metal being solidified in the groove to electromagnetic forces. It is known that the liquid metal, admitted at a point in the groove by means of a nozzle, does not solidify instantaneously over the entire section of the groove but, that this solidification relates first of all to the part of the metal which is located the periphery of the groove and in contact with the tape. This solidification gradually gains the heart of the section so that, depending on the direction of rotation of the wheel, liquid metal may still be present in a wheel with a diameter of 140 cm more than 1 m from the point where it was admitted.
  • this period is linked to the speed of rotation V and to the radius R of the wheel and must be between 0.04R / V and 0.4R / V
  • the forces exerted in one direction have a radius of action which covers at least a groove length of 20 cm.
  • electromagnetic forces of maximum value per unit volume between 5,000 and 120,000 N / m3 are suitable. But preferably, we limit ourselves to values between 18,000 and 80,000 N / m3.
  • the invention also relates to a means for creating the electromagnetic forces necessary for carrying out the method.
  • This means consists in associating at least one sliding field inductor with the groove of the wheel in the zone where the metal is solidifying and more particularly a linear motor.
  • linear motors are generally constituted by two plane and stationary magnetic armatures, called inductors in the air gap of which a conductive or armature strip can slide.
  • the corresponding magnetic flux passing through the air gap generates electromagnetic forces and consequently currents in the armature; the magnetic flux deriving from these currents slides relative to the inductor and the armature, but remains immobile relative to the main flux.
  • Such linear motors are characterized according to the number of windings which they comprise, the frequency of the electric currents which supply them and by their polar pitch which is equal to the half wavelength of induction.
  • Linear motors can have different structures from that described above.
  • Those used in the present invention have only one inductor, that is to say that there is no magnetic return circuit and that the induction lines close in the air and in metal.
  • Such an inductor in which the armature consists of the metal being solidified in the groove of a casting wheel, has the effect of causing a thrust on the liquid part of the metal and therefore of displacing it relative to the he occupied in the absence of an engine.
  • the inductor or inductors with sliding field or motor (s) are designed so as to lengthen substantially in the direction of movement of the blank and above the strip which closes the groove by matching the curvature of the wheel. .
  • these inductors be placed as close as possible to the strip so that the forces generated are exerted effectively on the metal.
  • the inductor (s) are supplied with polyphase alternating current and the linear motor (s) with three-phase alternating current.
  • the frequency of these currents is between 3 and 1000 Hz and more precisely between 16 and 500 Hz.
  • the motors have a polar pitch between 3 and 12 cm, this pitch being variable in space.
  • the inductor (s) can have their thrust directed in the direction of rotation of the wheel so that the liquid metal flows in the same direction near the ribbon and in the opposite direction near the bottom of the groove. It is obvious that these directions circulation are reversed in the case where the inductors have their thrust directed in the opposite direction.
  • the invention also leads to good results in the case where several inductors are used simultaneously exerting their thrust in a direction opposite to that of their neighbor (s).
  • the notches and the windings have a direction perpendicular to the direction of the thrust, that is, in the case of the present invention, the direction of the casting.
  • a wheel 1 provided at its periphery with a groove 2 rotating in the direction of arrow 3 around the axis 4.
  • the groove is closed over a fraction of its length by a tape 5 which is guided at the entrance on the machine by a pulley 6 and at the outlet by a pulley 7.
  • Liquid metal 8 is introduced into the groove by means of a feed nozzle 9 and gradually solidifies in contact with the groove and the ribbon along a front 10 to give the solid blank 11.
  • the cooling of the ribbon is obtained by a projection 12 of water 13 emanating from the boxes 14 and 15 and from the linear motors 16 and 17.
  • These motors are supplied with three-phase current 18 having the effect of creating in the metal 19 during solidification of the electromagnetic forces acting in the direction of arrow 20 so that the metal moves in the direction of rotation of the wheel in the vicinity of the strip and in the opposite direction in the vicinity of the bottom of the groove.
  • These motors were supplied with three-phase current of frequency 50 Hz, at an inter-phase voltage of 7.5 volts; they had a 7.2 cm pole pitch and were each provided with 36 notches.
  • the maximum electromagnetic forces per unit volume exerted by each of the motors were close to 36,000 N / m3.
  • the invention finds its application in particular in the manufacture of machine wires or of wires for electrical use or of wires for welding of aluminum alloys, containing no titanium boride and having better wire drawing and better ductility than those of the prior art.

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Abstract

An improvement to the method of solidifying liquid metal in a casting wheel. The method consists in subjecting the metal (19), during solidification in the groove (2) of the wheel (1), to electromagnetic forces (20) of variable intensity and whose principal direction of action is parallel to the direction of displacement of the blank. The electromagnetic forces may be created by means of a sliding- field inductor (16, 17) or, more particularly, a linear motor placed above the strip (10, 11) which closes the groove in the zone where the metal is solidifying. This invention makes it possible to obtain blanks having a fine- grained structure and, if appropriate, which are free from segregations and porosities without having recourse to the addition of refining agents. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un perfectionnement au procédé de solidifi­cation de métal liquide dans une roue de coulée.The present invention relates to an improvement to the process for solidifying liquid metal in a casting wheel.

Il est connu de fabriquer en continu des ébauches de laminage, notamment en aluminium ou en ses alliages, au moyen de machines où le métal est coulé dans une gorge usinée sur la périphérie d'une roue métallique tournant autour d'un axe horizontal et maintenu dans ladite gorge sur une partie de son parcours pendant le temps nécessaire à une solidification au moins partielle.It is known to continuously manufacture rolling blanks, in particular aluminum or its alloys, by means of machines where the metal is cast in a machined groove on the periphery of a metal wheel rotating around a horizontal axis and maintained in said groove over part of its course for the time necessary for at least partial solidification.

Ce maintien est réalisé au moyen d'un ruban métallique refroidi qui se déplace à la même vitesse que la gorge et qui est appliqué contre elle à l'aide de poulies de renvoi convenablement disposées.This holding is achieved by means of a cooled metal strip which moves at the same speed as the groove and which is applied against it using suitably arranged return pulleys.

La description d'une telle machine est faite dans le brevet français n° 1 551 447.The description of such a machine is made in French Patent No. 1,551,447.

L'un des objectifs de l'homme de l'art de la coulée est d'obtenir des produits ayant la meilleure homogénéité physique et chimique possible, ceci afin d'éviter l'apparition de certains défauts lors de la transforma­tion ultérieure de ces produits en fils, feuilles, etc...One of the objectives of those skilled in the art of casting is to obtain products having the best possible physical and chemical homogeneity, this in order to avoid the appearance of certain defects during the subsequent processing of these products. in threads, sheets, etc ...

Or, la plupart des procédés de coulée donne lieu lors du passage du métal liquide à l'état solide à la formation de défauts d'homogénéité plus ou moins importants dus essentiellement à des conditions de refroidissement hétérogènes d'un point à l'autre des produits coulés.However, most casting methods give rise during the passage of liquid metal to the solid state to the formation of more or less significant homogeneity defects due essentially to heterogeneous cooling conditions from one point to another of the cast products.

Il en est ainsi pour le procédé de coulée dans une roue où le métal, qui est amené à l'état liquide au moyen d'une busette en un point de la gorge, se solidifie progressivement le long de ladite gorge en cédant ses calories simultanément à la roue et au ruban refroidi par de l'eau pulvérisée par des boîtes.
En effet, on observe que dans ces conditions les ébauches obtenues présentent à coeur une structure cristalline équiaxe tandis qu'à la périphérie cette structure est colonnaire, hétérogénéité qui donne lieu à la formation de criques préjudiciables à la qualité des produits obtenus par la suite.This is so for the method of casting in a wheel where the metal, which is brought to the liquid state by means of a nozzle at a point in the groove, gradually solidifies along said groove while yielding its calories simultaneously wheel and ribbon cooled by water sprayed from boxes.
In fact, it can be observed that, under these conditions, the blanks obtained have an equiaxial crystal structure at the heart, while at the periphery this structure is columnar, heterogeneity which gives rise to the formation of cracks detrimental to the quality of the products obtained subsequently.

En outre, dans ce type de coulée, le métal se rétracte et se décolle du ruban refroidi durant la solidification.In addition, in this type of casting, the metal shrinks and comes off from the ribbon cooled during solidification.

Il en résulte alors une dégradation des échanges thermiques de l'ébauche avec le ruban, qui se traduit par l'apparition au sein de l'ébauche de défauts tels que les ségrégations inverses et les porosités ouvertes ou non.This then results in a degradation of the heat exchanges of the blank with the ribbon, which results in the appearance within the blank of defects such as reverse segregations and open or unopened porosities.

Certes, des solutions ont été proposées pour remédier à ces inconvénients. Ainsi, en ce qui concerne l'hétérogénéité cristalline, l'ajout avant la coulée d'agents modificateurs tels que l'alliage aluminium-titane-­bore a pour effet d'affiner la taille des grains du métal et éventuellement de supprimer certains autres défauts.Certain solutions have been proposed to remedy these drawbacks. Thus, with regard to crystalline heterogeneity, the addition before casting of modifying agents such as the aluminum-titanium-boron alloy has the effect of refining the size of the grains of the metal and possibly eliminating certain other defects. .

Cependant, ces agents peuvent être nuisibles à la qualité de certaines ébauches. Ainsi, lorsqu'il s'agit de la coulée d'A-5L (Al à 99,5 %) ou autre métal destiné à être transformé en conducteurs électriques, la présence de certaines impuretés contenues dans l'agent modificateur peut être préjudiciable à la conductibilité du métal; de même, une mauvaise dispersion de l'agent dans un métal destiné à la fabrication de fil peut donner lieu, par formation d'inclusions, à des casses au moment du tréfilage ou tout au moins à une diminution locale de la résistance mécanique.However, these agents can be detrimental to the quality of some drafts. Thus, when it comes to the casting of A-5L (99.5% Al) or other metal intended to be transformed into electrical conductors, the presence of certain impurities contained in the modifying agent can be detrimental to the conductivity of the metal; similarly, a poor dispersion of the agent in a metal intended for the manufacture of wire can give rise, by the formation of inclusions, to breaks at the time of the drawing or at least to a local reduction in mechanical strength.

De plus, ces agents sont relativement chers et leur utilisation grève d'autant le prix de revient des produits fabriqués.In addition, these agents are relatively expensive and their use increases the cost price of the products produced.

C'est dans le but d'éviter l'utilisation des agents modificateurs et d'obtenir des ébauches ayant une structure à grains fins et éventuellement exemptes de ségrégations et de porosités, que la demanderesse a mis au point un procédé caractérisé en ce que l'on soumet le métal en cours de solidification dans la gorge de la roue d'une machine de coulée à des forces électromagnétiques d'intensité variable et dont la direction d'action principale est parallèle à la direction de déplacement de l'ébauche.It is with the aim of avoiding the use of modifying agents and of obtaining blanks having a fine-grained structure and possibly free of segregation and porosity, that the applicant has developed a process characterized in that the '' the metal being solidified in the groove of the wheel of a casting machine is subjected to electromagnetic forces of variable intensity and whose direction main action is parallel to the direction of movement of the blank.

Ainsi, l'invention consiste à soumettre le métal en cours de solidification dans la gorge à des forces électromagnétiques. On sait que le métal liquide, admis en un point de la gorge au moyen d'une busette, ne se solidifie pas instantanément sur toute la section de la gorge mais, que cette solidification concerne d'abord la partie du métal qui se trouve à la périphérie de la gorge et au contact du ruban. Cette solidification gagne progressivement le coeur de la section de sorte que, suivant le sens de rotation de la roue, du métal liquide peut encore être présent dans une roue de diamètre 140 cm à plus de 1 m du point où il a été admis. C'est le long de cette zone, où le métal liquide et le métal solide sont au contact suivant une surface dite "front de solidification", surface qui peut être plus ou moins floue dans le cas d'alliages en raison de la formation d'un mélange liquide­solide encore appelé "marais", que l'on applique les forces électromagnétiques. Ces forces, d'origine électriques comme leur nom l'indique, ont pour effet d'imprimer au métal liquide contenu dans la gorge un mouvement ayant une certaine vitesse et dont la direction d'action principale est parallèle à la direction du déplacement de l'ébauche, c'est-à-dire parallèle aux parois de la gorge. Ces forces étant d'intensité variable, on peut les régler pour donner au métal un mouvement dont la vitesse est adaptée à la nature du métal coulé, à la géométrie de la gorge et aux résultats recherchés. Ainsi, on peut par exemple augmenter l'intensité des forces en fonction directe de la profondeur de la gorge.Thus, the invention consists in subjecting the metal being solidified in the groove to electromagnetic forces. It is known that the liquid metal, admitted at a point in the groove by means of a nozzle, does not solidify instantaneously over the entire section of the groove but, that this solidification relates first of all to the part of the metal which is located the periphery of the groove and in contact with the tape. This solidification gradually gains the heart of the section so that, depending on the direction of rotation of the wheel, liquid metal may still be present in a wheel with a diameter of 140 cm more than 1 m from the point where it was admitted. It is along this zone, where the liquid metal and the solid metal are in contact according to a surface known as "solidification front", surface which can be more or less blurred in the case of alloys due to the formation of 'a solid liquid mixture also called "swamp", which we apply electromagnetic forces. These forces, of electrical origin as their name suggests, have the effect of imparting to the liquid metal contained in the throat a movement having a certain speed and whose main direction of action is parallel to the direction of movement of the 'blank, that is to say parallel to the walls of the groove. These forces being of variable intensity, they can be adjusted to give the metal a movement whose speed is adapted to the nature of the cast metal, to the geometry of the groove and to the desired results. Thus, one can for example increase the intensity of the forces as a direct function of the depth of the throat.

La composante principale de ces forces est appliquée aussi bien dans le sens du déplacement de l'ébauche, c'est-à-dire dans le sens de la rotation de la roue, que dans le sens opposé. Si dans certains cas, les forces sont appliquées dans le même sens tout au long de la coulée, il en est d'autres où ces forces sont inversées périodiquement dans le temps au cours d'une même coulée.The main component of these forces is applied both in the direction of movement of the blank, that is to say in the direction of rotation of the wheel, and in the opposite direction. If in some cases the forces are applied in the same direction throughout the casting, there are others where these forces are reversed periodically over time during the same casting.

De préférence, cette période est liée à la vitesse de rotation V et au rayon R de la roue et doit être comprise entre 0,04R/V et 0,4R/V Mais, on peut également, appliquer simultanément le long du métal en cours de solidification, en différents endroits de la gorge des forces dirigées dans un sens et dans l'autre. Dans ce cas, les forces exercées dans un sens ont un rayon d'action qui couvre au moins une longueur de gorge de 20 cm.Preferably, this period is linked to the speed of rotation V and to the radius R of the wheel and must be between 0.04R / V and 0.4R / V However, it is also possible to apply simultaneously along the metal being solidified, in different places of the groove, forces directed in one direction and in the other. In this case, the forces exerted in one direction have a radius of action which covers at least a groove length of 20 cm.

Pour faire face à la plupart de ces cas de figures, des forces électromagnétiques de valeur maximale par unité de volume comprises entre 5.000 et 120.000 N/m3 conviennent. Mais de préférence, on se limite à des valeurs comprises entre 18.000 et 80.000 N/m3.To cope with most of these cases, electromagnetic forces of maximum value per unit volume between 5,000 and 120,000 N / m3 are suitable. But preferably, we limit ourselves to values between 18,000 and 80,000 N / m3.

Dans ces conditions, on constate que si l'on coule un métal non affiné initialement par un agent modificateur, on obtient une ébauche ayant des ségrégations moins marquées, peu de porosités à coeur et surtout un grain de fonderie fin et homogène.Under these conditions, it can be seen that if a metal which is not initially refined by a modifying agent is poured, a blank is obtained having less marked segregations, few core porosities and above all a fine and homogeneous foundry grain.

L'invention concerne également un moyen pour créer les forces électromagnétiques nécessaires, à la réalisation du procédé.
Ce moyen consiste à associer au moins un inducteur à champ glissant à la gorge de la roue dans la zone où le métal est en cours de solidification et plus particulièrement un moteur linéaire.The invention also relates to a means for creating the electromagnetic forces necessary for carrying out the method.
This means consists in associating at least one sliding field inductor with the groove of the wheel in the zone where the metal is solidifying and more particularly a linear motor.

L'homme de l'art dans le domaine de l'électrotechnique connaît l'existence plus que centenaire des inducteurs à champ magnétique glissant et notamment du moteur linéaire qui n'a suscité d'intérêt que depuis quelques années seulement, notamment dans ses applications à la traction ferroviaire.Those skilled in the art of electrical engineering know the existence of more than a hundred years of inductors with a sliding magnetic field and in particular of the linear motor which has aroused interest only for a few years only, in particular in its applications. rail traction.

Ces moteurs linéaires sont de manière générale constitués par deux armatures magnétiques planes et immobiles, dites inducteurs dans l'entrefer desquelles peut glisser une bande conductrice ou induit.These linear motors are generally constituted by two plane and stationary magnetic armatures, called inductors in the air gap of which a conductive or armature strip can slide.

Plus précisément, les armatures ont une forme parallélépipédique et présentent sur leurs faces en regard des encoches dans lesquelles sont logés des enroulements électriques. Si ces enroulements, convenablement répartis, sont alimentés par un courant polyphasé, le champ magnétique principal et la force magnétomotrice se propagent suivant l'axe longitudinal de l'inducteur sous la forme d'une onde d'induction glissante à la vitesse linéaire Vc = ωk⁻¹ où k est le nombre d'ondes et ω la pulsation du courant. Le flux magnétique correspondant traversant l'entrefer engendre dans l'induit des forces électromagnétiques et par suite des courants; le flux magnétique dérivant de ces courants glisse par rapport à l'inducteur et à l'induit, mais reste immobile par rapport au flux principal.More specifically, the reinforcements have a parallelepiped shape and have notches on their opposite faces in which are housed electrical windings. If these windings, suitably distributed, are supplied by a polyphase current, the main magnetic field and the magnetomotive force propagate along the axis longitudinal of the inductor in the form of a sliding induction wave at linear speed V c = ωk⁻¹ where k is the number of waves and ω the pulsation of the current. The corresponding magnetic flux passing through the air gap generates electromagnetic forces and consequently currents in the armature; the magnetic flux deriving from these currents slides relative to the inductor and the armature, but remains immobile relative to the main flux.

L'intéraction de ces deux flux crée une poussée linéaire suivant l'axe longitudinal de l'inducteur qui est motrice lorsque la vitesse mécanique de l'induit est inférieure à celle Vc du champ.The interaction of these two flows creates a linear thrust along the longitudinal axis of the inductor which is driving when the mechanical speed of the armature is less than that V c of the field.

De tels moteurs linéaires sont caractérisés en fonction du nombre d'enroulements qu'ils comportent, de la fréquence des courants électriques qui les alimentent et par leur pas polaire qui est égal à la demi-longueur d'onde d'induction.Such linear motors are characterized according to the number of windings which they comprise, the frequency of the electric currents which supply them and by their polar pitch which is equal to the half wavelength of induction.

Les moteurs linéaires peuvent avoir des structures différentes de celle décrite ci-dessus.Linear motors can have different structures from that described above.

Ceux qui sont utilisés dans la présente invention ne comportent qu'un seul inducteur c'est-à-dire qu'il n'y a pas de circuit magnétique de retour et que les lignes d'induction se ferment dans l'air et dans le métal.Those used in the present invention have only one inductor, that is to say that there is no magnetic return circuit and that the induction lines close in the air and in metal.

Un tel inducteur, dans lequel l'induit est constitué par le métal en cours de solidfication dans la gorge d'une roue de coulée, a pour effet de provoquer une poussée sur la partie liquide du métal et donc de le déplacer par rapport à l'endroit qu'il occupait en l'absence de moteur.Such an inductor, in which the armature consists of the metal being solidified in the groove of a casting wheel, has the effect of causing a thrust on the liquid part of the metal and therefore of displacing it relative to the he occupied in the absence of an engine.

De préférence, le ou les inducteurs à champ glissant ou moteur(s) sont conçus de manière à s'allonger sensiblement suivant la direction de déplacement de l'ébauche et au-dessus du ruban qui ferme la gorge en épousant la courbure de la roue. Mais, il est nécessaire que ces inducteurs soient placés le plus près possible du ruban afin que les forces générées s'exercent avec efficacité sur le métal.Preferably, the inductor or inductors with sliding field or motor (s) are designed so as to lengthen substantially in the direction of movement of the blank and above the strip which closes the groove by matching the curvature of the wheel. . However, it is necessary that these inductors be placed as close as possible to the strip so that the forces generated are exerted effectively on the metal.

On a observé qu'une distance inducteur-ruban comprise entre 5 et 15 mm convenait parfaitement.It has been observed that an inductor-ribbon distance of between 5 and 15 mm is perfectly suitable.

Le ou les inducteurs sont alimentés en courant alternatif polyphasé et le ou les moteurs linéaires en courant alternatif triphasé. De préférence, la fréquence de ces courants est comprise entre 3 et 1000 Hz et plus précisément entre 16 et 500 Hz. Les moteurs ont un pas polaire compris entre 3 et 12 cm, ce pas pouvant être variable dans l'espace.The inductor (s) are supplied with polyphase alternating current and the linear motor (s) with three-phase alternating current. Preferably, the frequency of these currents is between 3 and 1000 Hz and more precisely between 16 and 500 Hz. The motors have a polar pitch between 3 and 12 cm, this pitch being variable in space.

Le ou les inducteurs peuvent avoir leur poussée dirigée dans le sens de rotation de la roue de sorte que le métal liquide circule dans le même sens près du ruban et dans le sens inverse à proximité du fond de la gorge.Il est évident que ces sens de circulation sont inversés dans le cas où les inducteurs ont leur poussée dirigée dans le sens opposé.The inductor (s) can have their thrust directed in the direction of rotation of the wheel so that the liquid metal flows in the same direction near the ribbon and in the opposite direction near the bottom of the groove. It is obvious that these directions circulation are reversed in the case where the inductors have their thrust directed in the opposite direction.

Mais il est aussi intéressant d'utiliser le ou les inducteurs de manière que la poussée s'exerce alternativement dans un sens puis dans l'autre. De même, l'invention conduit également à de bons résultats dans le cas où on utilise simultanément plusieurs inducteurs exerçant leur poussée dans un sens opposé à celui de leur(s) voisin(s).
Dans une configuration classique d'inducteur à champ glissant ou de moteur linéaire, les encoches et les enroulements ont une direction perpendiculaire à la direction de la poussée, soit, dans le cas de la présente invention, la direction de la coulée. Mais il est également possible de donner aux encoches et aux enroulements (qui restent toujours parallèles entre eux) une direction oblique par rapport à l'axe de la coulée. Il est clair que, dans ce cas également, la distance encoche-­ruban doit rester constante, d'où toujours une forme courbe de l'inducteur. Dans cette situation, il apparaît une composante annexe des forces électromagnétiques dirigée perpendiculairement aux parois latérales de la gorge. Cette composante, associée à la composante principale, dans la direction de déplacement de l'ébauche, engendre des mouvements à caractères hélicoïdaux dans la gorge.
On a toutefois constaté que l'angle aigu entre la direction des encoches et la direction de déplacement de la roue devrait être comprise entre 45° et 90°.But it is also advantageous to use the inductor (s) so that the thrust is exerted alternately in one direction then in the other. Likewise, the invention also leads to good results in the case where several inductors are used simultaneously exerting their thrust in a direction opposite to that of their neighbor (s).
In a conventional configuration of a sliding field inductor or a linear motor, the notches and the windings have a direction perpendicular to the direction of the thrust, that is, in the case of the present invention, the direction of the casting. But it is also possible to give the notches and the windings (which always remain parallel to each other) an oblique direction relative to the axis of the casting. It is clear that, in this case also, the notch-ribbon distance must remain constant, hence always a curved shape of the inductor. In this situation, an ancillary component of the electromagnetic forces appears, directed perpendicular to the side walls of the groove. This component, associated with the main component, in the direction of movement of the blank, generates movements with helical characters in the groove.
However, it has been found that the acute angle between the direction of the notches and the direction of movement of the wheel should be between 45 ° and 90 °.

Comme on l'a dit plus haut, les forces électromagnétiques sont d'autant plus efficaces que les inducteurs sont proches du ruban. Mais, la présence des boîtes à eau servant au refroidissement du ruban, empêche de réaliser cette disposition. C'est pourquoi, on a été obligé de supprimer certaines boîtes et de faire exercer aux inducteurs en plus de leur fonction électrique, une fonction de refroidissement du ruban.
Cela peut être obtenu en utilisant l'eau de refroidissement des inducteurs eux-mêmes ou encore en équipant les encoches des inducteurs avec des pulvérisateurs.As mentioned above, the electromagnetic forces are all the more effective the closer the inductors are to the ribbon. However, the presence of the water boxes used to cool the ribbon prevents this arrangement from being made. This is why, we were forced to remove certain boxes and to exercise the inductors in addition to their electrical function, a ribbon cooling function.
This can be achieved by using the cooling water of the inductors themselves or by equipping the inductor notches with sprayers.

De même, comme l'efficacité des forces électromagnétiques est d'autant plus grande que leur point d'application est proche de la busette, il est nécessaire dans certaines machines de coulée de supprimer la poulie de guidage du ruban à l'entrée et de la remplacer par un système de galets de manière à pouvoir placer l'inducteur le plus près possible de l'endroit où le métal liquide entre en contact avec la gorge.Likewise, since the effectiveness of electromagnetic forces is greater the closer their point of application is to the nozzle, it is necessary in certain casting machines to remove the guide pulley from the ribbon at the inlet and replace it with a system of rollers so that the inductor can be placed as close as possible to the place where the molten metal comes into contact with the groove.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la figure jointe qui représente suivant une coupe perpendiculaire à l'axe de rotation et passant par le milieu de la gorge, une roue sur laquelle a été appliquée l'invention.The invention will be better understood with the aid of the attached figure which represents a section perpendicular to the axis of rotation and passing through the middle of the groove, a wheel on which the invention has been applied.

On voit une roue 1 munie à sa périphérie d'une gorge 2 tournant dans le sens de la flèche 3 autour de l'axe 4. La gorge est fermée sur une fraction de sa longueur par un ruban 5 qui est guidé à l'entrée sur la machine par une poulie 6 et à la sortie par une poulie 7.
Du métal liquide 8 est introduit dans la gorge au moyen d'une busette 9 d'alimentation et se solidifie progressivement au contact de la gorge et du ruban suivant un front 10 pour donner l'ébauche solide 11.
Le refroidissement du ruban est obtenu par une projection 12 d'eau 13 émanant des boites 14 et 15 et des moteurs linéaires 16 et 17. Ces moteurs sont alimentés en courant triphasé 18 ayant pour effet de créer dans le métal 19 en cours de solidification des forces électromagnétiques s'exerçant suivant le sens de la flèche 20 de sorte que le métal se déplace dans le sens de la rotation de la roue au voisinage du ruban et dans le sens contraire au voisinage du fond de la gorge.We see a wheel 1 provided at its periphery with a groove 2 rotating in the direction of arrow 3 around the axis 4. The groove is closed over a fraction of its length by a tape 5 which is guided at the entrance on the machine by a pulley 6 and at the outlet by a pulley 7.
Liquid metal 8 is introduced into the groove by means of a feed nozzle 9 and gradually solidifies in contact with the groove and the ribbon along a front 10 to give the solid blank 11.
The cooling of the ribbon is obtained by a projection 12 of water 13 emanating from the boxes 14 and 15 and from the linear motors 16 and 17. These motors are supplied with three-phase current 18 having the effect of creating in the metal 19 during solidification of the electromagnetic forces acting in the direction of arrow 20 so that the metal moves in the direction of rotation of the wheel in the vicinity of the strip and in the opposite direction in the vicinity of the bottom of the groove.

Il est évident que suivant la vitesse de rotation, la nature du métal coulé, l'intensité du refroidissement,la zone où le métal est en cours de solidifcation peut être plus ou moins longue et nécessiter la présence d'un ou de plusieurs moteurs linéaires qui se substituent aux boites à eau.It is obvious that depending on the speed of rotation, the nature of the metal cast, the intensity of cooling, the area where the metal is being solidified can be more or less long and require the presence of one or more linear motors. which replace the water boxes.

L'invention peut être illustrée à l'aide de l'exemple d'application suivant :
On a équipé une roue de coulée de 140 cm de diamètre, ayant une gorge de forme trapézoïdale de 5 cm de profondeur et de 5 cm de largeur du côté du ruban en acier inoxydable, de trois moteurs linéaires de 44 cm de long chacun, placés l'un à la suite de l'autre à partir de la busette sur une longueur de 140 cm et à une distance du ruban voisine de 8 mm. Ces moteurs étaient alimentés en courant triphasé de fréquence 50 Hz, sous une tension entre phases de 7,5 volts; ils avaient un pas polaire de 7,2 cm et étaient munis chacun de 36 encoches.
Les forces électromagnétiques maximales par unité de volume exercées par chacun des moteurs étaient voisines de 36 000 N/m3.The invention can be illustrated using the following example of application:
A casting wheel 140 cm in diameter, having a trapezoidal groove 5 cm deep and 5 cm wide on the side of the stainless steel tape, was fitted with three linear motors, 44 cm long each, placed one after the other from the nozzle over a length of 140 cm and at a distance from the ribbon of around 8 mm. These motors were supplied with three-phase current of frequency 50 Hz, at an inter-phase voltage of 7.5 volts; they had a 7.2 cm pole pitch and were each provided with 36 notches.
The maximum electromagnetic forces per unit volume exerted by each of the motors were close to 36,000 N / m3.

On a coulé sur la roue ainsi équipée, un alliage d'aluminium à usage électrique contenant en poids 0,3 % Fe- 0,6 % Si et 0,7 % Mg. Un examen de l'ébauche a montré qu'elle ne présentait aucune ségrégation, ni porosité et que la taille des grains était de 80 µm en moyenne alors que par affinage à l'AT5B (alliage d'aluminium contenant en poids 5 % de titane et 1 % de bore) cette taille était de 110 µm en moyenne.
Cette ébauche a été transformée en fil sans aucun problème, ce qui montre l'intérêt du procédé selon l'invention.
Un autre intérêt de l'invention, c'est qu'on peut régler à volonté la taille des grains en jouant sur la valeur des forces électromagnétiques exercées.
Le tableau suivant en témoigne.

Figure imgb0001
Was poured onto the wheel thus equipped, an aluminum alloy for electrical use containing by weight 0.3% Fe- 0.6% Si and 0.7% Mg. Examination of the draft showed that it had no segregation or porosity and that the grain size was 80 µm on average, while by refining with AT5B (aluminum alloy containing by weight 5% titanium and 1% boron) this size was 110 µm on average.
This blank was transformed into wire without any problem, which shows the advantage of the method according to the invention.
Another advantage of the invention is that the size of the grains can be adjusted at will by varying the value of the electromagnetic forces exerted.
The following table shows this.
Figure imgb0001

L'invention trouve son application notamment dans la fabrication de fils machine ou de fils à usage électrique ou encore de fils pour la soudure en alliages d'aluminium, ne contenant pas de borure de titane et possédant une meilleure tréfilabilité et une meilleure ductilité que ceux de l'art antérieur.The invention finds its application in particular in the manufacture of machine wires or of wires for electrical use or of wires for welding of aluminum alloys, containing no titanium boride and having better wire drawing and better ductility than those of the prior art.

Claims (21)

1. Perfectionnement au procédé de solidification de métal liquide dans une roue de machine de coulée d'ébauches caractérisé en ce que l'on soumet le métal en cours de solidification dans la gorge de la roue à des forces électromagnétiques d'intensité variable et dont la direction d'action principale est parallèle à la direction du déplacement de l'ébauche.1. Improvement in the process of solidification of liquid metal in a wheel of a casting machine, characterized in that the metal being solidified in the groove of the wheel is subjected to electromagnetic forces of variable intensity and of which the main direction of action is parallel to the direction of movement of the blank. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on augmente l'intensité en fonction directe de la profondeur de la gorge.2. Improvement according to claim 1, characterized in that the intensity is increased as a direct function of the depth of the throat. 3. Perfectionnement selon la revendication 1 caractérisé en ce que au cours d'une même coulée on inverse périodiquement dans le temps le sens des forces.3. Improvement according to claim 1 characterized in that during the same casting periodically reverses in time the direction of the forces. 4. Perfectionnement selon la revendication 3 caractérisé en ce que la durée d'une période est comprise entre 0,04R/V et 0,4R/V où V est le déplacement de l'ébauche et R le rayon de la roue.4. Improvement according to claim 3 characterized in that the duration of a period is between 0.04R / V and 0.4R / V where V is the displacement of the blank and R the radius of the wheel. 5. Perfectionnement selon la revendication 1 caractérisé en ce que les forces sont simultanément dirigées dans un sens et dans l'autre en différents endroits de la gorge.5. Improvement according to claim 1 characterized in that the forces are simultaneously directed in one direction and in the other in different places of the groove. 6. Perfectionnement selon la revendication 1 caractérisé en ce que les forces maximales par unité de volume ont une valeur comprise entre 5000 et 120.000 N/m3.6. Improvement according to claim 1 characterized in that the maximum forces per unit volume have a value between 5000 and 120,000 N / m3. 7. Perfectionnement selon la revendication 6 caractérisé en ce que les forces maximales par unité de volume ont une valeur comprise entre 18.000 et 80.000 N/m3.7. Improvement according to claim 6 characterized in that the maximum forces per unit volume have a value between 18,000 and 80,000 N / m3. 8. Perfectionnement selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on associe au moins un inducteur à champ glissant à la gorge de la roue de coulée dans la zone où le métal est en cours de solidification.8. Improvement according to claim 1 characterized in that at least one inductor with a sliding field is associated with the groove of the casting wheel in the area where the metal is solidifying. 9. Perfectionnement selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'inducteur à champ glissant est un moteur linéaire.9. Improvement according to claim 8 characterized in that the sliding field inductor is a linear motor. 10. Perfectionnement selon les revendications 8 et 9 caractérisé en ce que l'inducteur à champ glissant s'allonge sensiblement suivant la direction de déplacement de l'ébauche au-dessus du ruban qui ferme la gorge en épousant la courbure de la roue.10. Improvement according to claims 8 and 9 characterized in that the sliding field inductor elongates substantially in the direction of movement of the blank above the ribbon which closes the groove by matching the curvature of the wheel. 11. Perfectionnement selon les revendications 8 et 9 caractérisé en ce que l'inducteur est placé à une distance du ruban comprise entre 5 et 15 mm.11. Improvement according to claims 8 and 9 characterized in that the inductor is placed at a distance from the strip of between 5 and 15 mm. 12. Perfectionnement selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'inducteur est alimenté en courant alternatif polyphasé.12. Improvement according to claim 8 characterized in that the inductor is supplied with polyphase alternating current. 13. Perfectionnement selon la revendication 9 caractérisé en ce que le moteur linéaire est alimenté en courant alternatif triphasé.13. Improvement according to claim 9 characterized in that the linear motor is supplied with three-phase alternating current. 14. Perfectionnement selon les revendications 12 et 13 caractérisé en ce que le courant a une fréquence comprise entre 3 et 1000 Hz.14. Improvement according to claims 12 and 13 characterized in that the current has a frequency between 3 and 1000 Hz. 15. Perfectionnement selon la revendication 14 caractérisé en ce que la fréquence est comprise entre 16 et 500 Hz.15. Improvement according to claim 14 characterized in that the frequency is between 16 and 500 Hz. 16. Perfectionnement selon la revendication 9 caractérisé en ce que le moteur linéaire a un pas polaire compris entre 3 et 12 cm.16. Improvement according to claim 9 characterized in that the linear motor has a pole pitch between 3 and 12 cm. 17. Perfectionnement selon la revendication 16 caractérisé en ce que le pas polaire est variable.17. Improvement according to claim 16 characterized in that the pole pitch is variable. 18. Perfectionnement selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'eau de refroidissement de l'inducteur est utilisée au refroidissement du ruban.18. Improvement according to claim 9 characterized in that the cooling water of the inductor is used for cooling the ribbon. 19. Perfectionnement selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'on équipe les encoches des moteurs avec des pulvérisateurs.19. Improvement according to claim 9 characterized in that one equips the notches of the motors with sprayers. 20. Perfectionnement suivant les revendications 8 et 9 caractérisé en ce que l'axe des encoches est oblique par rapport à la direction de déplacement de l'ébauche.20. Improvement according to claims 8 and 9 characterized in that the axis of the notches is oblique with respect to the direction of movement of the blank. 21. Perfectionnement suivant la revendication 20 caractérisé en ce que l'angle aigu entre l'axe des encoches et la direction de déplacement de l'ébauche est compris entre 45° et 90°.21. Improvement according to claim 20 characterized in that the acute angle between the axis of the notches and the direction of movement of the blank is between 45 ° and 90 °.
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