EP0437153A1 - Process and device for continuous casting of metal matrix composite bodies reinforced by refractory ceramic particles - Google Patents

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EP0437153A1
EP0437153A1 EP90420579A EP90420579A EP0437153A1 EP 0437153 A1 EP0437153 A1 EP 0437153A1 EP 90420579 A EP90420579 A EP 90420579A EP 90420579 A EP90420579 A EP 90420579A EP 0437153 A1 EP0437153 A1 EP 0437153A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
axis
metal
discs
casting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90420579A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Luc Meyer
Laurent Jouet-Pastre
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.)
Pechiney Recherche GIE
Original Assignee
Pechiney Recherche GIE
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Filing date
Publication date
Application filed by Pechiney Recherche GIE filed Critical Pechiney Recherche GIE
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/114Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths

Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous casting of a liquid composite with a metal matrix reinforced by particles of a refractory ceramic material.
  • These refractory ceramic materials consist of non-metallic substances, having a melting temperature higher than that of the matrix in which they are incorporated, and which are unassailable or little attackable by the molten metal of the matrix.
  • These materials can be in the form of long or short fibers or of particles or whiskers of suitable particle size.
  • the invention relates to the manufacture of composites based on particles or whiskers.
  • the invention relates to this second type and in particular to a process for the continuous casting of composites prepared according to a foundry technique.
  • CMM metal matrix composites
  • the object of the invention is to propose a method and a continuous casting equipment suitable for CMM casting, that is to say in which the stirring necessary for suspending the ceramic particles in the liquid matrix continues during the casting of the semi-finished product in the still liquid part of this semi-finished product that specialists call the "swamp".
  • the process of the invention is not limited to the casting of a liquid CMM obtained by the process of French patent application 89-16000; it applies to the pouring of any liquid CMM prepared by any process .
  • the process consists in creating an electromagnetic stirring which ensures mixing movements characterized by the fact that they are located in meridian planes containing the pouring axis. To be able to ensure this stirring in good conditions of suspension and dispersion of the particles, the stirred area must be sufficient. For this, it is necessary to precede the "ingot mold" part as can be encountered conventionally in a continuous casting by an upstream thermally insulated part. , which constitutes a hot zone and which has the effect of increasing the volume of the marsh.
  • FIG. 1 represents an exemplary embodiment of the invention.
  • the device intended for pouring, solidifying and extracting the CMM will be described successively, then the three types of electromagnetic devices intended to ensure the mixing of the metal.
  • FIG. 1 and the description of the casting, solidification and three types of electromagnetic stirring devices relate to a particular embodiment of the invention: that of vertical casting. Similar devices, having the same function are found in another embodiment of the invention: that of the horizontal casting.
  • the already solidified product serves as a mold for the solidification of the metal fed continuously and one arrives at a state of equilibrium shown in FIG. 1: From the ingot mold develops a solidified outer envelope while inside the cast product is established a solidification front 7 having the approximate shape shown in the figure. Below this front, the metal is completely solid above, in what is called the "swamp", there is a mixture of liquid and ceramic particles.
  • the electromagnetic stirring device the combination of which with the casting device constitutes the invention is preferably one of the three described below.
  • the first type consists in passing a single-phase electric current of frequency lower or equal to the industrial frequency within the ingot mold constituted, at least partially by an electrically conductive material.
  • the wall of this ingot mold must then present on all its thickness and along at least one generator an electrical insulating insert on either side of which the current leads are fixed.
  • ingot mold plays the role of a whorl and the current flowing through it generates a magnetic field which develops electromagnetic forces generating the desired movement.
  • the internal wall of this ingot mold must be covered with an insulating film to avoid short circuits by the cast metal.
  • the electromagnetic forces being a function of the current intensity, we will choose for the ingot mold a metal good conductor of the current. This can be, for example copper or aluminum or their alloys for the casting of aluminum.
  • the insulating film may consist of an oxide layer obtained by anodization in the case of aluminum, an enamel, or a fluocarbon resin.
  • the thickness of this film depends on the tension of the wall of the ingot mold compared to the cast metal. An oxide thickness of 1 micrometer is suitable for a voltage of 100 volts.
  • this ring can be divided into at least two sectors to avoid any Joule effect in an area which one wishes to cool and a reduction in energy which would limit movements metal.
  • the second type of brewing device ( Figure 1) consists in placing at the outside of the ingot mold at least one metal coil 9 of axis substantially parallel to the axis of the mold in which a single-phase current of frequency less than or equal to the industrial frequency is passed.
  • This coil, electrically insulated of the wall of the mold creates a magnetic field parallel to the axis of the mold which develops electromagnetic forces causing the stirring according to arrows 10 and 11.
  • This stirring is more or less ample depending on the intensity of the current in the coil and according to other factors such as the composition and the structure of the ingot mold.
  • composition it is preferable to use a material having a resistivity greater than 5 microohm.cm, for example a non-magnetic stainless steel, titanium, or a ceramic with sufficient thermal conductivity, or a composite material such as stainless steel coated with a thin layer of aluminum.
  • a material having a resistivity greater than 5 microohm.cm for example a non-magnetic stainless steel, titanium, or a ceramic with sufficient thermal conductivity, or a composite material such as stainless steel coated with a thin layer of aluminum.
  • i concerns the structure, it is possible, in order to reduce the intensity necessary for stirring, to divide the mold according to its generators in at least two sectors separated from each other by an electrical insulator such as mica, these sectors being joined together by stainless steel pins and insulating dowels. All these types of ingot molds can also be lined on their internal wall in the vicinity of the hot zone with a coaxial graphite ring preferably shared along its generators in at least two sections, this in order to improve the efficiency of the electric
  • the turns surrounding the ingot mold are designed and mounted so as to adapt to any form of ingot mold and to optimize the current-force output and the distribution of forces in the metal in order to distribute the stirring over the entire section and the height of the mold and obtain the greatest possible homogeneity of the particles within the liquid metal.
  • This is how the turns can be moved parallel to the axis of the mold or be formed by an assembly of removable elements capable of circumscribe molds of any section equidistantly, or at different distances.These assemblies are perfectly suited for rectangular sections.
  • the cold zone can be surrounded by magnetic yoke elements formed from metal sheets isolated from one another and situated in planes passing through the axis of the mold.
  • the hot zone or at least its part closest to the cold zone can be surrounded by a sheath in which circulates a gas under pressure and chemically inert vis-à-vis the cast metal; it is then found that the cast product has a better surface condition.
  • the third type of mixing device consists of one or more inductors supplied with polyphase current surrounding the entire casting device, hot zone and cold zone.
  • any type of current with n phases can be used; in practice we will obviously use the three-phase current: this is what is illustrated in figure 2.
  • six successive windings: A, B, C, D, E, F have been represented from top to bottom of the figure These windings are placed in planes perpendicular to the casting axis. They are supplied in a similar way to that of the supply of linear induction motors respectively by phases 1, -2, 3, -1, 2. , -3 so as to create an ascending, descending or periodically ascending then descending vertical sliding field, in the order in which the three phases are supplied.
  • the chamber consists of an inner wall, cylindrical or prismatic, depending on the shape of the cast product, preferably in insulating or weakly conductive material of the electricity, but in any case non-magnetic 16 and an external wall, also with cylindrical or prismatic internal surface, which may consist of a magnetic yoke 12.
  • the water chamber is closed at its upper and lower parts by two pieces 18 and 19 joined together by a threaded tie rod 20 whose role is also to ensure the tightening of the discs forming the winding by means of two nuts 21 and 22. Its central part, in contact with the copper discs is insulated. A water inlet 23 and an outlet 24 are arranged respectively at the bottom and at the top of the chamber. The stacks of copper discs 13 and of insulator 15 are arranged inside the chamber. The copper discs and d insulation are drilled with holes, judiciously distributed to constitute the cooling conduits 25 and allow the passage of the tie rods.
  • the ingot mold is cooled by a water chamber, we can take advantage of this solution by placing the coils directly in this chamber ( Figure 6)
  • the internal wall of the chamber is in this case the ingot mold itself 26 which is coated upstream (hot part) with a thermally insulating material 27 and downstream (cold part) with a graphite ring 28. solid part 29 of the product during casting delimited by the front 30.
  • the water which arrives at 31 serves not only to cool the windings 32 by means of the holes 33, and the ingot mold by passing through the gap 34, but also to form the blade of water 35 which trickles over the product 36.
  • a valve 37 located on the output circuit 38 of the winding cooling makes it possible to control the respective quantities circulating in each of the passages.
  • the rest of the technology is similar to what has been described for figure 5.
  • the billet obtained exhibited, with the exception of the extreme periphery, which is conventional in continuous casting of aluminum alloy, a homogeneous structure with good dispersion of the particles within the matrix, whereas '' in the absence of electromagnetic stirring according to the invention described, wide ranges of matrix without particles, these ranges up to 200 micrometers, have been observed.

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Abstract

The invention relates to a process for continuous casting intended for shaping metal matrix composite bodies reinforced by refractory ceramic particles. It consists in casting the molten metal containing the ceramic particles in a mould closed off by a movable base and consisting of an upstream hot zone (1) made from an insulating material and a downstream cooled zone (3) in which the composite solidifies, whilst producing, inside this mould, an electromagnetic stirring action ensuring mixing movements in planes containing the casting axis. This invention applies in particular to the production of plates and billets made from composite based on aluminium alloy reinforced by silicon-carbide particles. <IMAGE>

Description

Domaine de l'invention. Field of the invention .

L'invention concerne un procédé de coulée en continu d'un composite liquide à matrice métallique renforcée par des particules d'un matériau céramique réfractaire.The invention relates to a process for the continuous casting of a liquid composite with a metal matrix reinforced by particles of a refractory ceramic material.

Ces matériaux céramiques réfractaires sont constitués par des substances non métalliques, ayant une température de fusion supérieure à celle de la matrice à laquelle ils sont incorporés,et qui sont inattaquables ou peu attaquables par le métal en fusion de la matrice.These refractory ceramic materials consist of non-metallic substances, having a melting temperature higher than that of the matrix in which they are incorporated, and which are unassailable or little attackable by the molten metal of the matrix.

Ce sont,par exemple, du graphite, des carbures,oxydes, nitrures,borures de métaux ou de certains métalloïdes,mais aussi des composés tels que silicates, aluminosilicates etc...These are, for example, graphite, carbides, oxides, nitrides, borides of metals or certain metalloids, but also compounds such as silicates, aluminosilicates, etc.

Ces matériaux peuvent avoir la forme de fibres longues ou courtes ou encore de particules ou de whiskers de granulométrie convenable.L'invention s'adresse à la fabrication de composites à base de particules ou de whiskers.These materials can be in the form of long or short fibers or of particles or whiskers of suitable particle size. The invention relates to the manufacture of composites based on particles or whiskers.

La fabrication de ces composites à matrice métallique particulaires peut se faire par deux types de procédés:

  • des procédés ressortissant de la métallurgie des poudres dans lesquels le métal mélangé aux particules est mis en forme,fritté,puis éventuellement filé ou forgé.
  • des procédés ressortissant des techniques de fonderie dans lesquels les particules sont mélangées au métal en fusion.
The production of these particulate metal matrix composites can be done by two types of process:
  • processes emerging from powder metallurgy in which the metal mixed with the particles is shaped, sintered, then optionally spun or forged.
  • processes arising from foundry techniques in which the particles are mixed with the molten metal.

L'invention s'adresse à ce deuxième type et en particulier à un procédé de coulée continue de composites préparés suivant une technique de fonderie.
Le principal problème rencontré dans les procédés d'élaboration de composites à matrice métallique ( qui seront désignés dans ce qui suit par CMM ) est celui du mouillage des particules céramiques par le métal,mouillage qui conditionne la compacité des CMM et leur homogénéité c'est-à-dire finalement leurs caractéristiques d'usage.
The invention relates to this second type and in particular to a process for the continuous casting of composites prepared according to a foundry technique.
The main problem encountered in the processes for the preparation of metal matrix composites (which will be referred to below as CMM) is that of wetting of ceramic particles with metal, wetting which conditions the compactness of CMMs and their homogeneity. that is to say, their characteristics of use.

De nombreuses méthodes ont été proposées 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 particules d'un matériau céramique caractérisé en ce que:

  • on met en oeuvre dans une poche de coulée une masse déterminée d'une dispersion homogène de particules dans un bain de métal liquide,cette dispersion,qualifiée d'initiale,ayant la composition du composite à fabriquer 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 à l'état solide et du métal à l'état liquide dans une proportion correspondant à celle du CMM à fabriquer,tout en maintenant le brassage.
Many methods have been proposed to solve this problem.
One of these methods was the subject of French patent application n ° 89-16000 filed on November 27, 1989 by the applicant. This request relates to a continuous manufacturing process of a CMM reinforced by particles of a material ceramic characterized in that:
  • a specific mass of a homogeneous dispersion of particles in a liquid metal bath is used in a ladle, this dispersion, qualified as initial, having the composition of the composite to be manufactured and being subjected to stirring.
  • one or more casting stations are fed continuously and with a determined flow rate from the ladle, the level of which is kept constant by simultaneous addition of particles in the solid state and of metal in the liquid state in a proportion corresponding to that of the CMM to be manufactured, while maintaining the mixing.

Exposé de l'inventionStatement of the invention

Le caractère continu de l'élaboration du CMM exposée ci-dessus se prête particulièrement bien à la coulée continue. On peut ainsi réaliser une ligne de fabrication continue intégrant l'élaboration du CMM et sa coulée en demi-produits.The continuous character of the development of the CMM exposed above lends itself particularly well to continuous casting. We can thus realize a continuous manufacturing line integrating the development of CMM and its casting into semi-finished products.

L'objet de l'invention est de proposer un procédé et un appareillage de coulée continue adaptés à la coulée de CMM,c'est-à-dire dans lesquels le brassage nécessaire à la mise en suspension des particules de céramique dans la matrice liquide se poursuit pendant la coulée du demi-produit dans la partie encore liquide de ce demi-produit que les spécialistes appellent le "marais".The object of the invention is to propose a method and a continuous casting equipment suitable for CMM casting, that is to say in which the stirring necessary for suspending the ceramic particles in the liquid matrix continues during the casting of the semi-finished product in the still liquid part of this semi-finished product that specialists call the "swamp".

Cependant le procédé de l'invention n'est pas limité à la coulée d'un CMM liquide obtenu par le procédé de la demande de brevet français 89-16000;il s'applique à la coulée de tout CMM liquide préparé par un procédé quelconque.However, the process of the invention is not limited to the casting of a liquid CMM obtained by the process of French patent application 89-16000; it applies to the pouring of any liquid CMM prepared by any process .

Le procédé consiste à créer un brassage d'origine 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 en suspension et de dispersion des particules,il faut que la zône brassée soit suffisante.Pour cela,il est nécessaire de faire précéder la partie "lingotière" telle que l'on peut la rencontrer de manière classique dans une coulée continue par une partie amont isolée thermiquement,qui constitue une zône chaude et qui a pour effet d'accroître le volume du marais.The process consists in creating an electromagnetic stirring which ensures mixing movements characterized by the fact that they are located in meridian planes containing the pouring axis. To be able to ensure this stirring in good conditions of suspension and dispersion of the particles, the stirred area must be sufficient. For this, it is necessary to precede the "ingot mold" part as can be encountered conventionally in a continuous casting by an upstream thermally insulated part. , which constitutes a hot zone and which has the effect of increasing the volume of the marsh.

Description de l'invention. Description of the invention .

La figure 1 représente un exemple de réalisation de l'invention.
On décrira successivement le dispositif destiné à la coulée,à la solidification et à l'extraction du CMM puis les trois types de dispositifs électromagnétiques destinés à assurer le brassage du métal.
FIG. 1 represents an exemplary embodiment of the invention.
The device intended for pouring, solidifying and extracting the CMM will be described successively, then the three types of electromagnetic devices intended to ensure the mixing of the metal.

La figure 1 et la description des dispositifs de coulée,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 réalisation de l'invention:celui de la coulée horizontale.FIG. 1 and the description of the casting, solidification and three types of electromagnetic stirring devices relate to a particular embodiment of the invention: that of vertical casting. Similar devices, having the same function are found in another embodiment of the invention: that of the horizontal casting.

Le dispositif de coulée,solidification et extraction est proche de celui utilisé pour la coulée continue en charge (ou avec rehausse) des métaux et en particulier de l'aluminium.Il comprend:

  • a) une partie chaude réalisée en matériau isolant thermique 1 qui renferme le métal liquide 2.Le matériau isolant est du type utilisé couramment en fonderie 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 lingotière 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 1.Il peut aussi être assuré directement par une chambre d'eau accolée de manière connue à la lingotière.Dans ce dernier cas,on formera de préférence des jets 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 jouant un rôle de lubrifiant vis-à-vis du métal coulé,en complément d'un agent de lubrification dont il s'avère parfois nécessaire de revêtir la paroi interne de la partie aval pour faciliter la coulée de certains métaux.Suivant une technique de l'art antérieur,il est aussi possible d'amener en continu par la lingotière un agent de lubrification qui traverse l'anneau de graphite et assure ainsi une lubrification en continu.Toujours dans la perspective de lubrifier en continu,on peut,au lieu d'utiliser un anneau de graphite,insérer dans la lingotière des crayons de graphite qui débouchent sur la face interne de la lingotière et sont connectés à leur autre extrêmité à une chambre où le lubrifiant est mis sous pression.
  • c) le système d'extraction constitué d'un fond obturant la partie inférieure de la lingotière au démarrage,porté dans le cas d'une coulée verticale, par un plateau animé d'un mouvement régulier vertical 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 motorisé,soit par une table à rouleaux dont l'un est motorisé,un rouleau presseur venant garantir l'entrainement.
The casting, solidification and extraction device is similar to that used for continuous casting under load (or with enhancement) of metals and in particular of aluminum. It includes:
  • a) a hot part made of thermal insulating material 1 which encloses the liquid metal 2. The insulating material is of the type commonly used in foundries for making trunking and nozzles.
  • b) a cold part connected to the hot part in a sealed manner to the liquid metal. This cold part comprises as essential element an ingot mold 3 made of heat-conductive metal externally cooled. This cooling can be ensured by a film of cooling fluid, generally water, 5 coming from a water box 6, as shown in FIG. 1. It can also be provided directly by a water chamber adjoining the mold in a known manner. In the latter case, we will form preferably jets or a blade of water at the bottom of the water chamber-ingot mold which will ensure direct cooling of the product during casting. This ingot mold can be provided at its upper part with a graphite ring 4 acting as a lubricant with respect to the cast metal, in addition to a lubrication agent which it sometimes proves necessary to coat the internal wall of the downstream part to facilitate the casting of certain metals. Following a technique of the prior art, it is also possible to continuously supply by the ingot mold a lubricating agent which passes through the graphite ring and thus ensures continuous lubrication. perspective of continuous lubrication, you can, instead of using a graphite ring, insert graphite pencils into the ingot mold which open onto the internal face of the ingot mold and are connected at their other end to a chamber where the lubricant is put under pressure.
  • c) the extraction system consisting of a bottom closing the lower part of the ingot mold at start-up, carried in the case of vertical casting, by a plate animated with a regular vertical and downward movement, adjustable according to the alloys and the format of the cast products. In the case of horizontal casting, this system is carried either by a motorized belt or by a roller table, one of which is motorized, a pressure roller coming to guarantee the drive.

Après le démarrage,le produit déjà solidifié sert de moule pour la solidification du métal alimenté en continu et l'on arrive à un état d'équilibre représenté sur la figure 1:
A partir de la lingotière se développe une enveloppe extérieure solidifiée tandis qu'à l'intérieur du produit coulé s'établit un front de solidification 7 ayant la forme approximative représentée 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.
After start-up, the already solidified product serves as a mold for the solidification of the metal fed continuously and one arrives at a state of equilibrium shown in FIG. 1:
From the ingot mold develops a solidified outer envelope while inside the cast product is established a solidification front 7 having the approximate shape shown in the figure. Below this front, the metal is completely solid above, in what is called the "swamp", there is a mixture of liquid and ceramic particles.

C'est en vue d'assurer une meilleure homogénéité de la distribution des particules au sein du métal liquide qu'un brassage électromagnétique,provoquant des mouvements dans le marais suivant des plans méridiens,est adjoint.It is with a view to ensuring a better homogeneity of the distribution of the particles within the liquid metal that an electromagnetic mixing, causing movements in the marsh along meridian planes, is added.

Le dispositif électromagnétique de brassage dont la combinaison avec le dispositif de coulée constitue l'invention est préférentiellement l'un des trois décrits ci-après.The electromagnetic stirring device, the combination of which with the casting device constitutes the invention is preferably one of the three described below.

Le premier type consiste à faire passer un courant électrique monophasé de fréquence inférieure ou égale à la fréquence industrielle au sein de la lingotière constituée,au moins partiellement par un matériau conducteur de l'électricité.La paroi de cette lingotière doit alors présenter sur toute son épaisseur et suivant au moins une génératrice un insert isolant électrique de part et d'autre duquel sont fixés les amenées de courant.Ainsi cette lingotière joue le rôle d'une spire et le courant qui la traverse génère un champ magnétique qui développe des forces électromagnétiques engendrant le mouvement souhaité.La paroi interne de cette lingotière doit être recouverte d'un film isolant pour éviter les courts-circuits par le métal coulé. Les forces électromagnétiques étant fonction de l'intensité de courant,on choisira pour la confection de la lingotière un métal bon conducteur du courant.Ce peut être,par exemple le cuivre ou l'aluminium ou leurs alliages pour la coulée d'aluminium.The first type consists in passing a single-phase electric current of frequency lower or equal to the industrial frequency within the ingot mold constituted, at least partially by an electrically conductive material. The wall of this ingot mold must then present on all its thickness and along at least one generator an electrical insulating insert on either side of which the current leads are fixed. ingot mold plays the role of a whorl and the current flowing through it generates a magnetic field which develops electromagnetic forces generating the desired movement. The internal wall of this ingot mold must be covered with an insulating film to avoid short circuits by the cast metal. The electromagnetic forces being a function of the current intensity, we will choose for the ingot mold a metal good conductor of the current. This can be, for example copper or aluminum or their alloys for the casting of aluminum.

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'électricité tel un acier inoxydable.Dans ce cas, le mouvement du liquide est amplifié.We can also use assemblies of different materials in which the portion closest to the upstream part is made if not in insulating material at least with a less electrically conductive material such as stainless steel. In this case, the movement of the liquid is amplified.

Le film isolant peut être constitué d'une couche d'oxyde obtenue par anodisation dans le cas de l'aluminium,d'un émail,ou d'une résine fluocarbonée.L'épaisseur de ce film dépend de la tension de la paroi de la lingotière par rapport au métal coulé.Une épaisseur d'oxyde de 1 micromètre convient pour une tension de 100 volts.The insulating film may consist of an oxide layer obtained by anodization in the case of aluminum, an enamel, or a fluocarbon resin. The thickness of this film depends on the tension of the wall of the ingot mold compared to the cast metal. An oxide thickness of 1 micrometer is suitable for a voltage of 100 volts.

Dans le cas où la lingotière est munie d'une bague en graphite,cette bague peut être partagée en au moins deux secteurs pour éviter tout effet Joule dans une zône que l'on souhaite refroidir et une réduction de l'énergie qui limiterait les mouvements du métal.In the case where the ingot mold is provided with a graphite ring, this ring can be divided into at least two sectors to avoid any Joule effect in an area which one wishes to cool and a reduction in energy which would limit movements metal.

En particulier,on peut utiliser une bague présentant un insert placé en regard de l'insert de la lingotière ;dans ce cas,on évite également l'effet Joule et on peut alors fretter directement la bague sur la paroi interne de la lingotière sans avoir besoin d'un film isolant intermédiaire.In particular, one can use a ring having an insert placed opposite the insert of the ingot mold; in this case, one also avoids the Joule effect and one can then directly hoop the ring on the internal wall of the ingot mold without having need an intermediate insulating film.

Le deuxième type de dispositif de brassage (figure 1) consiste à placer à l'extérieur de la lingotière au moins une spire métallique 9 d'axe sensiblement parallèle à l'axe du moule dans laquelle on fait passer un courant monophasé de fréquence inférieure ou égale à la fréquence industrielle.Cette spire,isolée électriquement de la paroi de la lingotière crée un champ magnétique parallèle à l'axe du moule qui développe des forces électromagnétiques engendrant le brassage selon les flèches 10 et 11.Ce brassage est plus ou moins ample en fonction de l'intensité du courant dans la spire et selon d'autres facteurs tels que la composition et la structure de la lingotière.En ce qui concerne la composition,il est préférable d'utiliser un matériau ayant une résistivité supérieure à 5 microohm.cm,par exemple un acier inoxydable amagnétique,du titane,ou une céramique ayant une conductibilité thermique suffisante,ou encore un matériau 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 nécessaire au brassage,partager la lingotière suivant ses génératrices en au moins deux secteurs séparés les uns des autres par un isolant électrique tel le mica,ces secteurs étant assemblés entre eux par des goupilles en acier inox et des chevilles isolantes.
Tous ces types de lingotières peuvent également être garnies sur leur paroi interne au voisinage de la zône chaude d'une bague en graphite coaxiale partagée de préférence suivant ses génératrices en au moins deux sections,cela en vue d'améliorer l'efficacité du courant électrique pour le brassage.
The second type of brewing device (Figure 1) consists in placing at the outside of the ingot mold at least one metal coil 9 of axis substantially parallel to the axis of the mold in which a single-phase current of frequency less than or equal to the industrial frequency is passed. This coil, electrically insulated of the wall of the mold creates a magnetic field parallel to the axis of the mold which develops electromagnetic forces causing the stirring according to arrows 10 and 11. This stirring is more or less ample depending on the intensity of the current in the coil and according to other factors such as the composition and the structure of the ingot mold. As regards the composition, it is preferable to use a material having a resistivity greater than 5 microohm.cm, for example a non-magnetic stainless steel, titanium, or a ceramic with sufficient thermal conductivity, or a composite material such as stainless steel coated with a thin layer of aluminum. i concerns the structure, it is possible, in order to reduce the intensity necessary for stirring, to divide the mold according to its generators in at least two sectors separated from each other by an electrical insulator such as mica, these sectors being joined together by stainless steel pins and insulating dowels.
All these types of ingot molds can also be lined on their internal wall in the vicinity of the hot zone with a coaxial graphite ring preferably shared along its generators in at least two sections, this in order to improve the efficiency of the electric current. for brewing.

Les spires qui entourent la lingotière sont conçues et montées de manière à s'adapter à n'importe quelle forme de lingotière et à optimiser le rendement courant-force et la distribution des forces dans le métal afin de répartir le brassage sur toute la section et la hauteur du moule et obtenir la plus grande homogénéité possible des particules au sein du métal liquide.C'est ainsi que les spires peuvent être déplacées parallèlement à l'axe du moule ou être formées par un assemblage d'éléments démontables capables de circonscrire des moules de toute section de façon équidistante,ou à des distances différentes.Ces assemblages conviennent parfaitement aux sections rectangulaires.The turns surrounding the ingot mold are designed and mounted so as to adapt to any form of ingot mold and to optimize the current-force output and the distribution of forces in the metal in order to distribute the stirring over the entire section and the height of the mold and obtain the greatest possible homogeneity of the particles within the liquid metal. This is how the turns can be moved parallel to the axis of the mold or be formed by an assembly of removable elements capable of circumscribe molds of any section equidistantly, or at different distances.These assemblies are perfectly suited for rectangular sections.

Il est encore possible,selon l'invention,d'améliorer l'efficacité du brassage par adjonction autour de la zône chaude d'une ou plusieurs spires parcourues par un courant électrique et alimentées en série ou en parallèle avec celles de la zône froide ou par un générateur de courant d'intensité,de fréquence et/ou de phase différentes de celles du courant alimentant les spires de la zône froide.It is also possible, according to the invention, to improve the efficiency of stirring by adding around the hot zone one or more turns traversed by an electric current and supplied in series or in parallel with those of the cold zone or by a current generator of intensity, frequency and / or phase different from those of the current supplying the turns of the cold zone.

En vue de canaliser le champ magnétique créé par la ou les spires,la zône froide peut être entourée d'éléments de culasse magnétique formés de feuilles métalliques isolées les unes des autres et situées dans des plans passant par l'axe du moule.In order to channel the magnetic field created by the coil (s), the cold zone can be surrounded by magnetic yoke elements formed from metal sheets isolated from one another and situated in planes passing through the axis of the mold.

La zône chaude ou au moins sa partie la plus voisine de la zône froide peut être entourée d'une gaine dans laquelle circule un gaz sous presion et inerte chimquement vis-à-vis du métal coulé;on constate alors que le produit coulé présente un meilleur état de surface.The hot zone or at least its part closest to the cold zone can be surrounded by a sheath in which circulates a gas under pressure and chemically inert vis-à-vis the cast metal; it is then found that the cast product has a better surface condition.

Le troisième type de dispositif de brassage se compose de un ou plusieurs inducteurs alimentés en courant polyphasé entourant l'ensemble du dispositif de coulée,zône chaude et zône froide.En principe,on peut utiliser n'importe quel type de courant à n phases;en pratique on utilisera évidemment le courant triphasé:c'est ce qui est illustré sur la figure 2. Sur cette figure,six bobinages successifs: A, B, C, D, E, F ont été représentés de haut en bas de la figure.Ces bobinages sont placés dans des plans perpendiculaires à l'axe de coulée.Ils sont alimentés d'une façon analogue à celle de l'alimentation des moteurs linéaires à induction respectivement par les phases 1 ,-2 ,3 ,-1 ,2 ,-3 de manière à créer un champ glissant vertical ascendant,descendant ou périodiquement ascendant puis descendant,suivant l'ordre dans lequel sont alimentées les trois phases.De manière classique,on utilise généralement une longueur de bobinage qui soit un multiple du pas polaire,le pas polaire étant la longueur des trois bobinages de la séquence élémentaire 1,-2,3.Cela signifie en pratique qu'on utilisera 6, 9, 12, 15....bobinages mais rien n'interdit en théorie de couper une séquence au milieu.De plus, des moyens sont connus de l'homme de l'art en électrotechnique consistant à utiliser des bobinages particuliers aux extremités en vue d'éliminer les effets de bord dans les moteurs linéaires.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 représentés schématiquement sur la figure 2 par les flèches 10 et 11.The third type of mixing device consists of one or more inductors supplied with polyphase current surrounding the entire casting device, hot zone and cold zone. In principle, any type of current with n phases can be used; in practice we will obviously use the three-phase current: this is what is illustrated in figure 2. In this figure, six successive windings: A, B, C, D, E, F have been represented from top to bottom of the figure These windings are placed in planes perpendicular to the casting axis. They are supplied in a similar way to that of the supply of linear induction motors respectively by phases 1, -2, 3, -1, 2. , -3 so as to create an ascending, descending or periodically ascending then descending vertical sliding field, in the order in which the three phases are supplied. classic, we generally use a winding length which is a multiple of the pole pitch, the pole pitch being the length of the three windings of the elementary sequence 1, -2.3. This means in practice that we will use 6, 9, 12 , 15 .... windings but nothing in theory prohibits cutting a sequence in the middle. In addition, means are known to those skilled in the art of electrical engineering consisting in using particular windings at the ends in order to Eliminate side effects in linear motors. The interaction of this sliding field with the currents induced in the metal generates forces which generate movements in planes passing through the axis of the ingot mold and therefore of the cast product. are shown schematically in FIG. 2 by the arrows 10 and 11.

Il est clair que ces mouvements permettent l'entrainement des particules céramiques noyées dans le métal encore liquide vers la partie supérieure plus chaude du marais ce qui assure une bonne homogénéisation des particules céramiques.It is clear that these movements allow the entrainment of ceramic particles embedded in the still liquid metal towards the warmer upper part of the marsh, which ensures good homogenization of the ceramic particles.

Les inducteurs triphasés A à F décrits ci-dessus peuvent être réalisés de deux façons:

  • 1°) de façon classique avec des bobinages sous forme de galettes en fil de cuivre ou en tube de cuivre refroidi,les différentes galettes étant superposées et de préférence placées dans les encoches d'une culasse magnétique feuilletée 12 destinée à canaliser les lignes de force du champ magnétique.(figure 3 ).Les feuilles métalliques,isolées électriquement les unes des autres,sont situées dans des plans passant par l'axe du moule.Dans le cas où une chambre est accolée à la lingotière pour assurer le refroidissement de celle-ci,on peut placer les bobinages à l'intérieur de cette chambre.Ils sont alors efficacement refroidis.
  • 2°) selon l'invention telle que représentée sur la figure 4:
    Le bobinage est constitué de disques minces d'épaisseur de l'ordre du mm en métal bon conducteur,du cuivre par exemple.Chaque disque 13 en forme d'anneau et muni d'une fente 14 constitue une spire du bobinage(figure 4a).Pour constituer le bobinage,on empile les disques en décalant deux disques successifs d'un angle donné.Une feuille d'isolant 15 est interposée entre deux disques de cuivre successifs sauf dans la zône entre les fentes de ces deux disques successifs.Il y a donc dans cette zône une plage de contact assurant la liaison électrique entre deux disques successifs et la continuité du bobinage.(figure 4b).
The three-phase inductors A to F described above can be produced in two ways:
  • 1) in a conventional manner with coils in the form of wafers made of copper wire or of cooled copper tube, the different wafers being superimposed and preferably placed in the notches of a laminated magnetic yoke 12 intended to channel the lines of force of the magnetic field. (Figure 3). The metal sheets, electrically isolated from each other, are located in planes passing through the axis of the mold. In the case where a chamber is attached to the mold to cool the one You can place the coils inside this chamber and they are effectively cooled.
  • 2) according to the invention as shown in FIG. 4:
    The winding is made up of thin discs with a thickness of the order of mm made of a good conductive metal, for example copper. Each disc 13 in the form of a ring and provided with a slot 14 constitutes a turn of the winding (FIG. 4a) .To constitute the winding, the discs are stacked by shifting two successive discs by a given angle. An insulating sheet 15 is interposed between two successive copper discs except in the area between the slots of these two successive discs. therefore has in this zone a contact pad ensuring the electrical connection between two successive discs and the continuity of the winding (FIG. 4b).

Pour assurer le refroidissement des disques de cuivre,on a imaginé deux solutions selon le mode de refroidissement de la lingotière.
Dans le cas de refroidissement de la lingotière par film d'eau, on place les bobinages selon l'invention décrite ci-dessus dans une chambre d'eau annulaire entourant les parties amont et aval et laissant le passage pour le film d'eau au niveau de la lingotière.Une demi-coupe de cette chambre est représentée sur la figure 5: La chambre est constituée d'une paroi intérieure,cylindrique ou prismatique,selon la forme du produit coulé,en matière de préférence isolante ou faiblement conductrice de l'électricité,mais en tout cas amagnétique 16 et d'une paroi extérieure,à surface interne également cylindrique ou prismatique,qui peut être constituée d'une culasse magnétique 12.
La chambre d'eau est fermée à ses parties supérieure et inférieure par deux pièces 18 et 19 réunies entre elles par un tirant fileté 20 dont le rôle est d'assurer également le serrage des disques formant le bobinage grâce à deux écrous 21 et 22.Sa partie centrale,au contact avec les disques de cuivre est isolée.
Une arrivée d'eau 23 et une sortie 24 sont disposées respectivement en bas et en haut de la chambre.Les empilages de disques de cuivre 13 et d'isolant l5 sont disposés à l'intérieur de la chambre.Les disques de cuivre et d'isolant sont percés de trous,judicieusement répartis pour constituer les conduits de refroidissement 25 et permettre le passage des tirants.
To ensure the cooling of the copper disks, two solutions have been devised according to the method of cooling the ingot mold.
In the case of cooling of the ingot mold by a film of water, the windings according to the invention described above are placed in an annular water chamber surrounding the upstream and downstream parts and leaving the passage for the water film at level of the ingot mold. A half-section of this chamber is shown in FIG. 5: The chamber consists of an inner wall, cylindrical or prismatic, depending on the shape of the cast product, preferably in insulating or weakly conductive material of the electricity, but in any case non-magnetic 16 and an external wall, also with cylindrical or prismatic internal surface, which may consist of a magnetic yoke 12.
The water chamber is closed at its upper and lower parts by two pieces 18 and 19 joined together by a threaded tie rod 20 whose role is also to ensure the tightening of the discs forming the winding by means of two nuts 21 and 22. Its central part, in contact with the copper discs is insulated.
A water inlet 23 and an outlet 24 are arranged respectively at the bottom and at the top of the chamber. The stacks of copper discs 13 and of insulator 15 are arranged inside the chamber. The copper discs and d insulation are drilled with holes, judiciously distributed to constitute the cooling conduits 25 and allow the passage of the tie rods.

Dans le cas où le refroidissement de la lingotière est assuré par une chambre d'eau,on peut tirer profit de cette solution en plaçant les bobinages directement dans cette chambre.( Figure 6 )
La paroi interne de la chambre est dans ce cas la lingotière elle-même 26 qui est revêtue en amont (Partie chaude ) d'un 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 coulée délimitée par le 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 à former la lame d'eau 35 qui ruisselle sur le produit 36.Une vanne 37 située sur le circuit de sortie 38 du refroidissement du bobinage permet de contrôler les quantités respectives circulant dans chacun des passages.Le reste de la technologie est similaire à ce qui a été décrit pour la figure 5.
If the ingot mold is cooled by a water chamber, we can take advantage of this solution by placing the coils directly in this chamber (Figure 6)
The internal wall of the chamber is in this case the ingot mold itself 26 which is coated upstream (hot part) with a thermally insulating material 27 and downstream (cold part) with a graphite ring 28. solid part 29 of the product during casting delimited by the front 30. The water which arrives at 31 serves not only to cool the windings 32 by means of the holes 33, and the ingot mold by passing through the gap 34, but also to form the blade of water 35 which trickles over the product 36. A valve 37 located on the output circuit 38 of the winding cooling makes it possible to control the respective quantities circulating in each of the passages. The rest of the technology is similar to what has been described for figure 5.

ExempleExample

Une billette de diamètre 75 mm en alliage AS₇G₀,6 contenant 15% en volume de particules de SiC de 10 micromètres environ a été coulée selon le procédé décrit ci-dessus:

  • la lingotière était surmontée d'une zône chaude réalisée d'un anneau en matériau isolant MONALITE de hauteur 70 mm.
  • la lingotière était entourée d'une spire alimentée sous une tension de 6,3 volts.
  • la vitesse de coulée était de 200 mm/minute.
A 75 mm diameter billet of AS₇G₀ alloy , 6 containing 15% by volume of SiC particles of approximately 10 micrometers was poured according to the method described above:
  • the ingot mold was surmounted by a hot zone made of a ring in MONALITE insulating material, height 70 mm.
  • the ingot mold was surrounded by a coil supplied with a voltage of 6.3 volts.
  • the casting speed was 200 mm / minute.

Dans ces conditions,la billette obtenue présentait,à l'exception de l'extrême périphérie,ce qui est classique en coulée continue d'alliage d'aluminium,une structure homogène avec une bonne dispersion des particules au sein de la matrice,alors qu'en l'absence de brassage électromagnétique selon l'invention décrite,de larges plages de matrice sans particules,ces plages pouvant atteindre 200 micromètres,ont été observées.Under these conditions, the billet obtained exhibited, with the exception of the extreme periphery, which is conventional in continuous casting of aluminum alloy, a homogeneous structure with good dispersion of the particles within the matrix, whereas '' in the absence of electromagnetic stirring according to the invention described, wide ranges of matrix without particles, these ranges up to 200 micrometers, have been observed.

Un lopin de cette billette a été écrouté puis filé pour former de la barre de diamètre 20 mm.Dans cette barre ont été tirées des éprouvettes pour essais mécaniques qui,après trempe et revenu(état T6) ont donné les résultats suivants:
Module d'élasticité: 97 GPa
Limite d'élasticité à 0,2 % d'allongement: 312 MPa
Charge de rupture: 374 MPa
Allongement à la rupture: 6 %
A piece of this billet was peeled and then spun to form a bar with a diameter of 20 mm. In this bar were taken test pieces for mechanical tests which, after quenching and tempering (state T6) gave the following results:
Modulus of elasticity: 97 GPa
Yield strength at 0.2% elongation: 312 MPa
Breaking load: 374 MPa
Elongation at break: 6%

Claims (33)

Procédé de fabrication par coulée continue de demi-produits en composite à matrice métallique renforcée 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 (1)dont la paroi est réalisée en matériau isolant thermique au moins sur sa face interne,
une partie aval,la lingotière (3) dont la paroi,réalisée en matériau conducteur thermique est refroidie par un fluide de refroidissement (5) de façon à provoquer à son contact la formation d'une croûte solide et d'un front de solidification (7) permettant l'extraction progressive du produit composite à l'aide du fond mobile,
caractérisé 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.
Process for the production by continuous casting of semi-finished products in metal matrix composite reinforced by particles of refractory ceramic material into which the liquid metal containing the ceramic particles is poured into a mold closed at its downstream part by a movable bottom and consisting of two parts of the same axis:

an upstream part called the hot zone (1) whose wall is made of thermal insulating material at least on its internal face,
a downstream part, the ingot mold (3), the wall of which, made of thermal conductive material, is cooled by a cooling fluid (5) so as to cause it to form a solid crust and a solidification front ( 7) allowing the gradual extraction of the composite product using the movable bottom,
characterized in that:
is applied to the entire area located upstream of the solidification front and which contains the mixture of liquid metal and particles electromagnetic stirring ensuring mixing movements located in meridian planes containing the axis of the casting.
Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la matrice métallique est un alliage d'aluminium.A method according to claim 1 characterized in that the metal matrix is an aluminum alloy. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la coulée continue se fait verticalement.Method according to one of claims 1 or 2 characterized in that the continuous casting takes place vertically. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la coulée continue se fait horizontalement.Method according to one of claims 1 or 2 characterized in that the continuous casting takes place horizontally. Procédé selon l'une des revendications 1 à 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.Method according to one of claims 1 to 4 characterized in that the liquid metallic composite which is poured into the continuous casting mold comes from a casting ladle fed simultaneously and continuously with liquid metal and solid ceramic particles in determined proportion, and in which an energetic mixing is practiced. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 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.Method according to one of claims 1 to 5 characterized in that the movement is obtained by passing a single-phase electric current of frequency less than or equal to the industrial frequency in the ingot mold whose wall has over its entire thickness and at least following a generator an insert made of an electrically insulating material on either side of which are fixed current leads, the mold being coated internally with an electrically insulating film. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 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.Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the movement is obtained by means of at least one metal coil placed outside the mold whose axis is substantially parallel to the axis of the mold and traversed by a single-phase current of frequency lower or equal to the industrial frequency. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'on déplace la ou les spires parallèlement à l'axe du moule.A method according to claim 7 characterized in that one or more turns are parallel to the axis of the mold. 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.Method according to claim 7, characterized in that the distance of the turn (s) is adjusted relative to the external wall of the mold. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé 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 entrainent 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.Method according to one of claims 1 to 4 characterized in that the electromagnetic stirring is obtained by a series of inductors consisting of annular coils having the axis of the mold axis, arranged around the hot and cold zones of the mold and supplied with polyphase current with a phase order such as established inside the mold a sliding field parallel to the axis of the mold moving in one direction or the other or alternately in one direction then in the other, generating electromagnetic forces which drive the liquid composite in movements in meridian planes passing through l axis of the mold and thus ensuring a homogeneous distribution of the particles within the liquid metal. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l'on injecte un gaz sous pression au niveau de la zône froide.Method according to one of Claims 1 to 10, characterized in that a gas is injected under pressure at the level of the cold zone. 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 (1)dont la paroi est réalisée en matériau isolant thermique au moins sur sa face interne
une partie aval,dite zône froide (3) dont la paroi, réalisée en matériau conducteur thermique est refroidie par un fluide de refroidissement (5),un système de déplacement du fond mobile permettant l'extraction progressive du produit caractérisé 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.
Device for the continuous casting of composite products with a metal matrix comprising a mold closed at its downstream part by a movable bottom and consisting of two parts with the same axis:
an upstream part, called hot zone (1) whose wall is made of thermal insulating material at least on its internal face
a downstream part, known as the cold zone (3) whose wall, made of thermal conductive material is cooled by a cooling fluid (5), a system for moving the movable base allowing the gradual extraction of the product characterized in that are arranged around the hot and cold zones of the mold, electromagnetic stirring means ensuring mixing movements located in meridian planes containing the pouring axis.
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.Device according to claim 12 characterized in that the stirring means consists of the mold itself, the wall of which has over its entire thickness and along at least one generator an insert of material insulating electricity from both other of which are fixed current leads, said part being coated internally with an electrically insulating film. 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.Device according to claim 13 characterized in that the internal wall of the mold is covered over its entire periphery and at least in the vicinity of the area hot of a graphite ring of the same axis as said zones. Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que la bague en graphite est partagée suivant ses génératrices en au moins deux secteurs.Device according to claim 14 characterized in that the graphite ring is divided along its generatrices in at least two sectors. Dispositif selon la revendication 12 caractérisé 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.Device according to claim 12 characterized in that the stirring means consists of at least one metal turn placed outside the mold whose axis is substantially parallel to the axis of the mold. Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que la lingotière est constituée par un matériau ayant une résistivité supérieure à 5 microohm.cm.Device according to claim 16 characterized in that the ingot mold consists of a material having a resistivity greater than 5 microohm.cm. 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.Device according to claim 16 characterized in that the mold is divided along its generators into at least two sectors separated by an electrical insulator. Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que la lingotière est constituée par l'assemblage de différents matériaux.Device according to claim 16 characterized in that the ingot mold is constituted by the assembly of different materials. 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;Device according to one of claims 13 to 19 characterized in that the hot zone contains at least one metallic turn supplied with electric current; Dispositif selon la revendication 20 caractérisé en ce que la spire est reliée à l'alimentation électrique de la zône froide.Device according to claim 20 characterized in that the turn is connected to the electrical supply of the cold zone. 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.Device according to claim 12 characterized in that the stirring means consists of a series of inductors consisting of annular coils having the axis of the mold axis, arranged around the hot and cold zones of the mold and supplied with polyphase current with a order of the phases such that a sliding field is established inside the mold parallel to the axis of the moving mold alternately in one direction then in the other, generating electromagnetic forces located in meridian planes passing through the axis of the mold. Dispositif selon la revendication 22 caractérisé en ce que les bobinages sont alimentés en courant triphasé.Device according to claim 22 characterized in that the windings are supplied with three-phase current. Dispositif selon l'une des revendications 22 et 23 caractérisé en ce que la longueur totale des bobinages est un multiple du pas polaire.Device according to either of Claims 22 and 23, characterized in that the total length of the windings is a multiple of the pole pitch. 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.Device according to one of claims 12 to 24 characterized in that the cooling system of the downstream part consists of a film from a water box. 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.Device according to one of claims 12 to 24 characterized in that the cooling system of the downstream part consists of a water chamber attached to the ingot mold and forming at its base jets or a layer of water coming to run on the product poured. 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.Device according to one of claims 22 to 24 characterized in that the coils are produced in the form of superposed wafers of copper wire or of cooled copper tube. 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.Device according to claim 27 characterized in that the wafers are placed in the notches of a laminated magnetic yoke formed of metal sheets isolated from each other and located in planes passing through the axis of the mold. 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 zône 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.Device according to one of Claims 22 to 24, characterized in that the windings consist of thin annular metal discs, preferably made of copper, each of them being provided with a radial slot, these discs being stacked with each successive disc. an offset of a given angle of the slot and with interposition between two adjacent discs of an insulating sheet except in the area between the slots of two neighboring discs so as to create a contact area between these two discs and thus ensure the continuity of the winding. 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 moule 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.Device according to Claim 29, characterized in that the coils thus formed are placed inside a chamber traversed by a circulation of water, of annular shape surrounding the casting mold, the inner cylindrical wall of which is an electrical insulator, provided with means for clamping the stack of copper discs and insulation sheets and in that these copper discs and insulation are pierced with aligned holes allowing the circulation of the cooling water. 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.Device according to Claim 30, characterized in that the external cylindrical wall of the chamber consists of a magnetic yoke formed of metal sheets isolated from each other and situated in planes passing through the axis of the mold. Dispositif selon les revendications 26 et 27 caractérisé en ce que pour assurer leur refroidissement les bobinages sont placés à l'intérieur de la chambre d'eau accolée à la lingotière.Device according to claims 26 and 27 characterized in that to ensure their cooling the coils are placed inside the water chamber attached to the mold. Dispositif selon l'une des revendications 29 à 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 coulé,dont la paroi interne est la lingotière elle-même revêtue en amont d'un matériau isolant thermique.Device according to one of Claims 29 to 31, characterized in that the chamber intended for cooling the stacks of copper discs and of insulation is constituted by the water chamber intended for cooling the cast product, the internal wall of which is the ingot mold itself coated upstream with a thermal insulating material.
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