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Procédé pour la coulée de barres de cuivre et produits en résultant.
Cette invention est relative à la fabrication de pièces de cuivre coulé, de forme allongée et à côtés paral- lèles qu'on utilise pour l'étirage de fils etde verbes. Les barres à tréfiler ordinaires, destinées à être amincies par laminage et éventuellement étirées en fils, sont un exemple typique de ce genre de produit.
On forme généralement ces barres à tréfiler en les coulant dans une cavité en forme d'auge, située à la partie supérieure d'un moule horizontal. Ces barres, qui présentent une section transversale sensiblement carrée, ont une largeur
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de 95 à 140 mm. et une longueur de 965 à 1370 mm. et leurs extrémités vont en diminuant, afin de faciliter leur introduc- tio:a entre les cylindres lamineurs.
La coulée du cuivre à pour résultat d'en oxyder, plus ou moins, la couche exposée extérieure. Sous celle-ci se trouve une zone métallique .relativement poreuse, ou rem- plie de petites bulles de gaz occlus, qui recouvre le noyau de métal pur, massif et sensiblement non-poreux.
Lorsqu'on coule les barres à tréfiler de la maniè- re indiquée, leur surface supérieure se recouvre entièrement d'uns pellicule d'oxyde. Celle-ci provoque des irrégularités dans le laminage, cette oxydation et la porosité qui l'accom- pagne tendant à rendre imparfaits les fils ou verges qu'on lamine l'aide de ces barres,, et ayant quelquefois ces im- perfections comme résultat. Un des buts de cette invention est de réaliser un procédé do coulée des barres à tréfiler suscep- tible de fournir des fils ou verges de cuivre d'une qualité moyenne supérieureà celle qu'on a obtenue jusqu'à présent.
Des essais ont été faits, consistant à couler des barres à tréfiler dans un moule verticale constitué par le moulehorizontal ordinaire dont on avaitsectionné une extré- mité, à attacher une plaque plate sur le côté ouvert du mou- le, à placer celui-ci en position verticale et à y verser le ::létal, par l'extrémité supérieure ouverte. De cette manière, on restreint l'oxydation à la petite surface de l'extrémité de la barre et on localise toute la porosité à cette extrémi- té.
Ce procédé présente toutefoisl'inconvénient que le Boule, formé de deux parties, comporte des joints s'étendant d'un bout à 1'autre -de ses côtés et que, malgré le lutage habituel de la cavité du moulu à l'aide d'un enduit de noir animal, le cuivre en fusion pénètre dans ces joints et y forme de minces @
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nervures.
Lorsque le cuivre se refroidit, ces nervures rete- nues par le moule ancrent le cuivre coulé à celui-ci, et com- me le cuivre coulé se contracte beaucoup plus rapidement que le moule, l'adhérence entre les nervures et ce dernier empè- che le cuivre coulé de se contracter librement et uniformé- ment sur toute sa longueur. Il en résulte qu'au momentoù le cuivre est encore à l'état plastique, ou dans un état in- termédiaire entrela plasticité et la solidité, et au moment où sa cohésion est encoretrèss faible, il s'y forme des cre- vasses s'étendant en général transversalement à sa longueur, qui tendent à s'approfondir et à s'élargir lorsqu'on soumet la barre au laminage et à provoquer des défauts dans la barre laminée et dans les verges ou les fils qu'on en tire par la suite.
Lorsque des crevasses de ce genre se présentent dans le fil de cuivre, elles en diminuent la résistance et, dans une certaine mesure, la conductivité. On rencontre la même difficulté dans le cas des moules horizontaux ordinaires, lors- que ceux-ci présentent des piqûres ou des poquettes, Formant des endroits irréguliers ou des poches peu profondes, dans lesquelles le cuivre en fusion pénètre et s'attache.
Le but de la présente invention est d'éviter ces inconvénients et de permettre de couler des barres à tréfiler ou autres, dont toutes les imperfections sont localisées à une de leurs extrémités, qu'on peut abattre. Suivant ce pro- cédé on produit une barre exempte de crevasses, ne comportant aucune nervure ou autre défaut susceptible d'adhérer au moule, pouvant, en conséquence, se contracter librement sans s'endom- mager, dont l'oxydation et la porosité sont limitées entière- ment ou sensiblement à une de ses extrémités et qui, après qu'on a abattu cette extrémité, constitue en substance une barre parfaite, de métal pur et homogène.
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Dans ce but, on réalise l'invention en utilisant un moule vertical non divisé, comportant une cavité ayant la forme de la barre à couler et muni d'un dispositif de refroi- dissement convenable, en, ménageant un dispositif approprié pour fermier la partieinférieure de la cavité, et en versant le métal en fusion par 1-'extrémité supérieure ouverte de ce moule pour couler la barre.
En se solidifiant et en se contractant, le métal coulé, refroidi par l'eau de refroidissement, se sépare rapi- dement de la paroi intérieure du moule, et on peut l'en reti- rer en ouvrant le fond du moule et en laissant tomber la pièce coulée longitudinalement, hors de celui-ci.
D'autres caractéristiques de l'invention seront dé- crites en détail ci-dessous.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une élévation de côté du moule,
Fig. 2 en est une élévation de face, partiellement en coupe,
Fig. 3 est une coupe verticale, vue du même côté que l'élévation de la Fig. l,
Fig. 4 est une coupe horizontale suivant la ligne 4-4 de Fig. l,
Fig. 5 est une élévation de la barre à tréfiler coulée,
Fig. 6 est une élévation à plus grande échelle, partiellement en coupe, de l'extrémité supérieure de la ba- r e,
Fig. 7 est une vue en plan, de la barre représentée sur les figures 5 et 6 et
Fig. 8 est une vue en plan d'une variante de la barre, dont la section transversale est ronde au lieu de car-
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rée.
La barre à tréfiler, coulée dans le moule qu'on va décrire, peut être carrée et mesurer 10 x 10 cm. environ, pour une longueur totale de 1370 à 1520 mm. approximativement. Son extrémité supérieure est amincie, ainsi qu'on va l'expliquer.
Sur les dessins, A désigne le moule, preférablement fait en cuivre, foré ou autrement travaillé de manière à présenter des conduits d'eau a, a, dans lesquels on maintient une circulation d'eau rapide pendant et aprèsla coulée. Ces conduits peuvent recevoir de l'eau par le bas, à l'aide des tuyaux d'amenée b, et l'évacuer par le haut, à l'aide des tuyaux de décharge c, comme c'est représenté, les conduits verticaux étant reliés les uns aux autres par des conduits transversaux, communiquant avec les tuyaux d'amenée et de décharge, respectivement. On donne à la cavité B du moule, en coulant celui-ci ou ou par tout autre moyen, la forme que doit présenter la barre devant y être coulée.
Un obturateur C, qui peut être articulé en d, ferme l'extrémité inférieure de cette cavité, l'obturateur étant maintenu en position fermée pendant la coulée, à l'aide d'une chape D actionnée par son propre poids, pivotant sur les gou- pilles e, e, passant sous l'obturateur C et venant en prise avec une nervure de coincement de celui-ci. On peut enserrer le moule dans un collier E, en vue de le monter sur un sup- port convenable quelconque.
La barre à couler F (Fig. 5) est de section transver- sale carrée à angles arrondis et, à son extrémité supérieure, elle présente un col de diamètre réduit G. Ce col est relié à la masse de la barre par une partie F', dont la section transversale va en décroissant depuis celle de la barre jus- qu'à celle du col. Dans le cas d'une barre ronde, le corps ,et le col sont cylindriques (Fig. 8) et la partie intermé-
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diaire décroissante est conque.
Lors de la coulée, on maintient le moule en position verticale et on y verse le cuivre en fusion par son extrémité supérieure ouverte. Lorsqu'on utilise une poche de coulée, il est préférable d'interposer un entonnoir ou un dégorgeoir co- nique ou de section décroissante, de manière à diriger le jet de cuivre au milieu de l'ouverture, afin qu'il ne vienne pas en contact avec les parois de la cavité avant de se joindre au métal en fusion qui s'accumule dans l'intérieur du moule. On refroidit le moule à l'aide d'une rapide circulation d'eau, introduite sous une pression considérable,: d'environ 2 à 3.5 atmosphères par exemple, et à une température de 88 à 100 C approximativement.
Le cuivre coulé se solidifie et se contrac- te rapidement et, grâce à l'absence de joints ou de fentes dans la surface intérieure lisse du moule, il se sépare complète- ment de celle-ci, de sorte que la barre de cuivre reste exemp- te de rugosités, de crevasses ou de défauts. Dès que la bar- re s'est complètement solidifiée et a sensiblement atteint sa cohésion et sa résistance maxima, on ouvre le fond du mou- le, en dégageant la chape D et en laissant basculer l'obtura- teur C, et la barre qui tombe peut être reçue dans un bain d'eau, qui achève de la refroidir.
La faible surface de l'extrémité du col G consti- tuant toute la partie du cuivre fondu qui reste exposée à l'air après la coulée, l'oxydation est restreinte à cette partie. Les bulles de gaz montant à la surface, il en résulte que la porosité de la barre coulée se trouve entièrement ou sensiblement localisée au col G (auquel on donne à cet effet une longueur suffisante), que l'on peut facilement détacher en le coupant ou le cisaillant suivant la ligne X,x (Fig. 6).
On-obtient de cette manière une-barre comportant une
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extrémité de section décroissante F', dont la conicité faci- lite son introduction entre les cylindres destinés à effectuer le laminage subséquent.
Si l'on désire produire des barres rondes au lieu de barres carrées, on peut les former ainsi que c'est représenté en élévation de côté sur la Figure 6, les parties F et G étant alors cylindriques et ayant les proportions relatives représentées sur la Fig. 8.
Les barres à tréfiler produites suivant cette in- vention sont exemptes d'oxydation ou de porosité et comportant, d'un- bout à l'autre, une structure cristalline uniforme en- tièrement exempte de crevasses, de fissures ou d'autres imper- fections susceptibles de donner lieu à des défauts au cours du laminage ou de l'étirage.
Ce procédé de coulée se prête bien à l'utilisation d'une machine à couler rotative. Dans ce cas on effectue la coulée d'un côté, on évacue les barres achevées du côté dia- métralement opposé ou à toute distance angulaire voulue du point de coulée, et on utilise la partie restante du trajet du moule pour le refroidir en vue de la fermeture de son fond et de la prochaine coulée. Avant de fermer le fond du moule, on y injecte ou on y vaporise, par une de ses extrémités, l'enduit habituel de noir animal.
Les pièces coulées produites suivant cette invention se différencient de celles qu'on obtient à l'aide de moules à billettes ou de moules à fabriquer les lingots plats, destinés à être laminés en tôles minces, en ce que la longueur de la pièce coulée dépasse le sextuple de sa largeur et a générale- ment de dix à quinze fois la largeur du corps de la barre.
On estime que les avantages que présente le pro- cédé suivant l'invention relèvent du fait que le métal coulé @
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se contracte très vite latéralement, et se libère ainsi de toute adhérence avec la surface intérieure du moule, de sorte qu'il peut se contracter longitudinalement sans que des parties successives de la barre restent collées au moule. Le refroidis- sement et le durcissement du métal coulé progressent graduel- lement de l'extérieur vers l'intérieur, de sorte que l'exté- rieur se sépare du moule par contraction, tandis que la masse intérieure est encore à l'état plastique.
Cette séparation d'avec la paroi du moule progresse du fond du moule vers le haut, et chaque partie de la pièce coulée se trouve donc dé- tachée du moule avant que la contraction longitudinale ne puis- se causer des crevasses. Le refroidissement à l'eau présente également l'avantage d'accroître la durée effective du moule, en protégeant celui-ci contre les piqûres de sa surface inté- rieure et en empêchant sa déformation, de sorte qu'il est pos- sible d'utiliser un même moule pour un nombre de coulées beau- coup plus grand que cela n'était possible jusqu'ici.
Suivant les dessins, une seule extrémité de la barre comporte la partie de section décroissante F', destinée à fa- ciliter son introduction entre les cylindres de laminage, mais on peut munir la barre de ces parties à chacune de ses extré- mités, si on le désire.
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