FR2519418A1 - Creuset pour le filtrage de matieres en fusion - Google Patents

Abstract

UN CREUSET 10 DESTINE A ETRE UTILISE DANS UN PROCESSUS DE FILAGE DE MATIERES EN FUSION COMPREND UNE JUPE DE DEVIATION DES COURANTS DE GAZ 22 ENTOURANT UN ORIFICE 38 POUR DEFINIR UNE ZONE PROTEGEE POUR UN JET FONDU 24 LORS DE SON DEPLACEMENT POUR ENTRER EN CONTACT AVEC UN CORPS REFROIDI MOBILE 18. DANS UNE FORME DE REALISATION PREFEREE, LE CREUSET 10 EST CONSTITUE DE NITRURE DE BORE, AFIN DE SENSIBLEMENT ELIMINER LES GRADIENTS DE TEMPERATURE POUVANT PROVOQUER UN DEBIT D'ECOULEMENT INSTABLE DU JET A TRAVERS L'ORIFICE 38 DU CREUSET, AINSI QUE D'AUTRES IRREGULARITES LORS DE LA MISE EN OEUVRE DU PROCESSUS.

Description

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jusqu'à sa solidification" La stabilité du Jet est in-

fluencée par un certain nombre de facteurs incluant la viscosité de la matière fondue, elle-meme contr 8 lée par la température de la matière fondue Comme indiqué colonne , lignes 43 à 47 de ce brevet, des courants de gaz créés par le déplacement de la surface froide peuvent également perturber le jet fondu et/ou la couche liquide qui ne forme normalement à l'endroit o le Jet fondu rencontre

la surface froide mobile Il est intéressant que ces pro-

blèmes soient reconnus dans 1 l brevet Narasimhan bien que celui-ci décrive un processus de "moulage par écoulement plan" dans lequel il n'y a en fait aucune zone de chute

libre entre la buse et la surface froide mobile.

Un creuset pour le filage de matières en fusion selon la présente invention comprend une partie formant réservoir destinée à contenir la matière fondue et comportant un orifice à travers lequel la matière est expulsée vers une surface froide mobile, et une jupe de déviation des gaz ménagée autour dudit orifice afin de pretéger le Jet fondu des courants de gaz lors de son déplacement de l'orifice du creuset vers la surface froide mobile Dans une forme de réalisation préférée, la stabilité du jet est également

amélkorée par un contr 8 le précis de la température réali-

sable en formant le creuset à partir d'une matière à base

de nitrure de bore.

Ainsi un premier objet de l'invention est de proposer un creuset pour le filage de matières en fusion, destiné à former un filament continu de matière sur un dispositif de filage de matières en fusion comportant un réservoir

destiné à contenir la matière fondue, le réservoir présen-

tant un orifice agencé pour déposer un jet de matière fon-

due sur une surface froide du dispositif de filage de matières en fusion, caractérisé par le fait qu'il comprend une Jupe de déviation des gaz entourant l'ouverture de

l'orifice en définissant une zone fermée i travers laquelle -

1 jet fondu peut passer,, la jupe de déviation des gaz

présentant une ouverture frontale agencée pour être tra-

versée par le filament continu.

Un second objet de l'invention est de proposer un dispositif de filage de matières en fusion dans lequel un jet de matière fondue est émis à partir d'un orifice

d'un creuset pour entrer en contact avec une surface froi-

de mobile et former un filament continu, caractérisé par le fait que le creuset est constitué de nitrure de bore, de sorte que les gradients de température dans ladite

matière fondue sont minimisés.

Une forme de réalisation préférée de l'invention est décrite ci-dessous,à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, La fig 1 est une vue schématique d'un dispositif de filage de matières en fusion comprenant un creuset selon

la présente invention, en fonctionnement.

La fig 2 est une vue en coupe d'une partie du dispo-

sitif de la fig 1.

En référence à la fig 1, est représenté un dispositif de filage de matières en fusion comprenant un creuset perfectionné 10 selon la présente intention Le creuset 10

peut être constitué d'un matériau réfractaire non-conduc-

teur comme le quartz, l'alumine, le zircon ou le silicate de titane Dans une forme de-réalisation préférée, le creuset 10 est constitué de nitrure de bore, comme on le verra plus en détail ci-dessous Une bobine de chauffage 12

est prévue autour du creuset 10 et est destinée à mainte-

nir à l'état fondu une masse de matière contenue dans le creuset L'élément de chauffage 12 peut ftre soit une bobine d'induction à haute fréquence, soit un élément de chauffage résistif Chacune de ces techniques de chauffage est bien connue L'extrémité supérieure 14 du creuset 10 est rendue étanche à l'air et comporte une entrée de gaz 16 permettant dtappliquer une force destinée à contr 8 ler

l'écoulement de la matière fondue, contenue dans le creu-

set, à travers un orifice prévu dans sa partie inférieure.

L'orifice (non représenté à la fig 1) est situé au-dessus d'une surface froide tournante présentant la forme d'une roue ou d'un rouleau 18 Des moyens pour entraîner en

rotation et pour refroidir la roue 18 sent bien connus.

Une technique de refroidissement de la roue 18 consiste à diriger un courant de gaz froid vers la surface de la roue 18, par exemple grâce à un conduit 20 Pour cette raison, ou pour d'autres raisons éventuelles, le processus de filage de matières en fusion peut-avoir à être ascompli en présence d'une atmosphère gazeuse Pour cette raison, une Jupe 22 est ménagée autour de l'extrémité inférieure du creuset 10, afin de protéger le jet de matière fondue

24 des courants de gaz Les courants de gaz sont principe -

leoent engendrés par le mouvement mame de la roue 18 et sont ainsi prédominants à la surface de la roue, là o la stabilité du jet 24 est déterminante Une ouverture 26 est ménagée d'un-c 8 té de la Jupe 22, afin de permettre au ruban ou filament 28 de se déplacer sur la surface de la roue 18 sans venir en contact avec la Jupe 22 Aux dessins, l'ouverture 26 a été volontairement très exagérée à des

fins d'illustration Comme il est bien connu dans le pro-

cessus de filage de matières en fusion, la matière-en ruban 28 se sépare de façon prévisible de la roue 18, par

exemple au point 30, grâce aux forces centrifuges-

En référence à la fig 2, une vue en coupe du creuset montre celui-ci plus en détail A la fit 2, on voit que le corps du creuset 10 forme un réservoir intérieur 32 dans la partie inférieure duquel est placée une masse de matière fondue 34 La matière 34 peut étre, par exemple,

une matière fondue à base de silicium destinée à être uti-

lisée lors de la fabrication de composants semi-conducteurs.

Une partie supérieure 36 du réservoir 32 est, par exemple, remplie d'un gas inerte tel que l'argon La pression du gaz dans la région 36 est contrôlée par l'intermédiaire de l'entrée 16 de la fig -l, afin de commander le débit d'écoulement de la matière à travers l'orifice 38 situé au fond du réservoir 32 La pression du gaz est contrôlée de façon à prendre une valeur nominale comprise entre 3,5

et 13,8 x 103 Pa, afin de stabiliser le débit de l'écoule-

ment à travers ltorifice 38 Une pression dans la partie

supérieure du réservoir 32 négative par rapport à la pres-

sion extérieure peut &tre utilisée pour retenir la matière 34 à l'intérieur du réservoir 32 pendant l'établissement

des conditions appropriées de mine en oeuvre du processus.

Comsme le montre la fig 2, le Jet 24 tend à former une

couche liquide de matière fondue 40 à son point de rencon-

tre avec la surface froide mobile 18 De façon idéale, la matière fondue se solidifie partiellement avant la sortie du ruban 28 à travers l'ouverture 26 La partie solidifiée 28 est indiquée en hachures Il est souhaitable que la Jupe 22 vienne affleurer contre la surface froide 18, afin d'obtenir un isolement maximal de la zone 42 des courants

de gaz en mouvement En pratique, un espace doit étre pré-

vu entre les rebords inférieurs de la Jupe 22 et la sur-

face froide 18 Il apparatt qu'une distance maximale d'en-

viron 1 cm est autorisége entre la Jupe 22 et la surface refroidie 18 L'ouverture frontale 26 est dimensionnée

pour permettre au filament 28 de sortir de la zone proté-

gée 42 avec un Jeu analogue L'ouverture 26 a été volon-

tairement exagérée aux dessins, uniquement à does fins d'illustration Ainsi, si le filament 28 a une épaisseur de 0,5 cm, il est souhaitable que l'ouverture 26 ait une

hauteur de 0,5 cm Également.

Normalement, le creuset 10 est construit à partir de mtéria Ux réfractaires tels que le quartz, l'alumine, le

zircon ou le silicate de titane,ou, dans une forme de réa-

lisation préférée, de nitrure de bore L'utilisation de nitrure de bore est préférable car celui-ci présente une conductibilité thermique plus élevée que les matériaux

utilisés pour les creusets de la technique antérieure.

Ce creuset préféré permettra ainsi à la température d'être plus uniforme à l'intérieur de la masse de matière fondue, et réduira par là les éventuels défauts du ruban

dus à la présence de gradients de température Par exem-

ple, en maintenant une température plus uniforme dans la matière fondue, la viscosité de la masse fondue est plus facilement contr 8 lé et rendue uniforme et, en conséquence, le débit de l'écoulement à travers l'orifice 38 restera

plus stable.

Le creuset 10 peut étre réalisé par une technique de pressage à chaud Pour certaines matières, il peut s'avérer nécessaire de faire appel au frittage Pour la silice

fendue, le creuset peut étre obtenu par soufflage Certai-

nes matières contenant des liants doi-vnt Stre soumises à un traitement thermique à température élevée, afin de retirer les liants avant l'utilisation du creuset dans un

appareil de filage de matières en fusion Il est préféra-

ble que la base du creuset soit d'une forme pleine pouvant alors être usinée afin d'obtenir la Jupe 22 et l'orifice

38 Cette phase d'usinage consiste principalement à réali-

ser par alésage la zone protégée 42 et l'orifice 38 Lors de la phase initiale de la fabrication, il est préférable que la hauteur de la Jupe soit quelque peu excessive Cet excès de hauteur peut alors Stre retiré par usinage après détermination de la distance optimale entre l'orifice 38 et la surface froide 18 Lépaisseur de la Jupe 22 n'est pas déterminante dans la mesure o celle-ci est suffisante

pour que sa résistance mécanique soit appropriée.

Les dimensions réelles du creuset 10 varient selon le type de matériau le constituant et selon l'échelle souhaités du processus Un creuset dont la conception est destinée au moulage d'une matière thermoélectrique peut présenter -eipuo Uos op a T 4 jog *Ume eequqoejje QJ 49 que &ned BUOT 4 "DTJTPOM gevae &TP inae T Tn OT 4 avd Ue Tq VBTTT 4 nap 9 ppooid Unip 49 J TlToodu Tp unp quioj VI gnou Oq Taopp T eg> x 4 gn TTT 4 TV UO Tq UOAUT equespad VI oub ue Tq SE uleqy Lz np jne's -avi UT 'q'u Ru 1 OJT Aueip eine Tipdns ai 4 g qned 9 Z eanqjA -noit op an*Sa-e T VI oub *Tpu" 4 'SE umqua np jneee Tvdpil -t eapuoduoiioo 4 ned 9 E e Te 4 uoaj ganq" &no-&T ep ine 4 nuq VI 01 *lm Il' uoa TAU 9 SP que ZII 94 T Awo VI op ane Tjp 4 u T el *Lm z uoi T &UGIP que dzz ednr VI op inequim VI quop 40 Z'q 94 TAVO VI op anàpuojojd el -M c'O uoi TAU 08 P 499 eaq -1 w"Tp u O g enb s Tpuuq Imm T UOJTAUOIP que BC ODTJTJOIT op inansuo T el mm ZT UOJTAUOIP quvq? 409 nejo up ane Tjp 4 xe ex 4 îw"Tp el 4 wm 9 uoa TAUOSP 480 9 c JTO Kieepa up ang Ta

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-19418

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 Creuset pour le filage de matières en fusion, destiné à former un filament continu de matière sur un dispositif de filage de matières en fusion comportant un réservoir destiné à contenir la matière fondue, le réser- voir présentant un orifice agencé pour d#poser un Jet de matibre fondue sur une surface froide du dispositif de filage de matières en fusion, caractérisé par le fait

qu'il comprend une Jupe de déviation des gaz ( 22) entou-

rant l'ouverture de l'orifice en définissant une zone fer-

miée ( 42) à travers laquelle le Jet fondu peut passer, la Jupe de déviation des gaz présentant une ouverture frontal* ( 26) agencée pour itre traversée par le filament continu

( 28).

2 Creuset selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens à pression agencés pour expulser la matière fondue ( 34) contenue

dans le réservoir ( 32) afin de contrôler le débit d'écou-

lement du Jet fondu ( 24) à travers l'orifice ( 38) du creuset.

3 Creuset selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens de chauffage ( 12) agencés pour maintenir la matièlre fondue ( 34) contenue danse'le réservoir ( 32) à une température supérieure à la température de fusion de la matière, le

creuset ( 10) étant obtenu à partir de nitrure de bore.

4 Dispositif de filage de matières en fusion dans lequel un Jet de matière fondue est émis à partir d'un

orifice d'un creuset pour entrer en contact avec une sur-

face froide mobile et former un filament continu, caracté-

risé par le fait que le creuset ( 10) est constitué de ni-

trure de bore, de sorte que les gradients de température

dans ladite matibre fondue ( 34) sont minimisés.

Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend une Jupe de déviation des gaz ( 22) entourant l'ouverture de l'orifice extérieur ( 38) et -(,,C) enpu O j ejq T, vu vl euvp oin 4 uagdaeq op 04 ue Tpuis sel aee TMTUTM op UTJV ( 01) 49 ensio up ejq T 4 vu enb 4 uuj ué eaoq op eanaq Tu op jwd pe Tjp 4 -aeauo dnu T 4 uoo quemu I Tj irn jewx O j 4 a a I Tqom OPT Oxj eovj -ans 9-an OOAV 40 " 4 uoo ue joi 4 ue inod 499 nejo Unip OOTJTJO Un p a-r 4 aud q s Tmp que enpu O j gat TIum op 4 er un Tunnel quvp Uo Tonj ue eeait T 4 wm op 92 VTTJ op JT 4 T$od"Ta g e(tz) npuoi qer el aolnoa To qnad ellenb"r uae Avj 4 y 40 zv" op * 4 uvan Oo cep oplou T luewelq Teues (Z ) apuzai quoz ewn 4 ulaime-ruripp L 6 S z