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Perfectionnements à. la coulée de lingots.
La présente invention concerne la coulée de lingots, particulièrement de lingots d'acier, et est ap- plicable, sans être pour cela limitée, à la méthode de coulée de lingots décrite dans la spécification du brevet anglais N 278.032.
Dans la spécification indiquée ci-dessus, on a décrit un procédé de coulée de lingots d'acier dans lequel le moule est de profondeur relativement petite en propor- tion de ses dimensions transversales et le métal fondu est refroidi de bas en haut par une coquille de fond mas- sive.
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En réchauffant les parois du moule dans une semblable disposition et en fournissant de la chaleur à la surface libre du métal fondu on a trouvé que les iso- thermes restent sensiblement horizontales pendant toute l'opération de refroidissement et qu'on produit un lingot de grande homogénéité physique et chimique.
En pratique, des difficultés se produisent tou- tefois dans le traitement de semblables lingots lorsqu'ils sont soumis à l'action de marteaux verticaux ou de presses verticales et en vue de surmonter ces difficultés, des es- sais ont été faits pour souder au sommet du lingot lorsqu'- il est dans le moule une saillie communément appelée une queue pour la fixation d'une barre de support mais un sem- blable procédé de fixation de la queue n'a pas été trouvé satisfaisant et des ruptures se sont produites dans cer- tains cas sous l'action du marteau ou de la presse.
Le but de la présente invention est de surmon- ter les difficultés de la nature indiquée.
Poursuivant ce but, la présente invention con- siste, dans des procédés du genre indiqué, à couler une queue d'une pièce avec le lingot sans que cela gêne sensi- blement ou de façon excessive le procédé normal de refroi- dissement par la coquille de fond.
L'invention consiste également à former une queue à la base du lingot en utilisant une cavité dans la coquille de fond, en plaçant dans cette cavité une ou plu- sieurs masses de métal et en versant le métal fondu de façon qu'il se solidifie autour de la masse ou des masses de métal dans la cavité pour former une queue, ces masses servant en fait de parties actives de la coquille.
L'invention consiste en outre à former une
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queue sur la face supérieure du lingot en appliquant un vide à un moule supplémentaire de façonà attirer le métal fondu vers le haut en partant du moule principal dans le moule supplémentaire pour former la queue.
L'invention consiste également en des procédés et des appareils pour couler des lingots et en des lingots ainsi coulés, tels qu'ils sont décrits ci-après.
Dans les dessins schématiques annexés
La figure 1 est une vue en élévation en coupe du moule pourvu d'une forme de coquille auxiliaire en place dans la cavité de la coquille principale.
La figure'2 montre une coupe verticale d'une for- me modifiée de la. coquille auxiliaire pourvue de nervures extérieures.
La figure 3 est une coupe transversale correspon- dante par la ligne 3-3 de la figure 2.
Les figures 4 et 5 montrent une coupe verticale et une vue en plan, respectivement, d'une autre forme mo- difiée de coquille auxiliaire comprenant un certain nombre de barres verticales.
La figure 6 montre une coupe verticale d'une for- me de moule dans laquelle la queue est formée à l'aide d'un moule supplémentaire et par l'application d'un vide.
Dans la mise en pratique de l'invention suivant la forme représentée à la figure 1, appliquée à la produc- tion de lingot d'acier, le moule a est de la forme généra- le décrite dans le brevet antérieurement cité, c'est-à-di- re qu'il est légèrement conique tandis que ses dimensions transversales sont plus grandes que sa profondeur.
Le moule est pourvu d'un couvercle détachable b présentant un trou central de remplissage des trous
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d'évent d et des brûleurs d'où sortent des jets gazeux à température élevée agissant sur la surface du métal fondu pendant toute l'opération de refroidissement.
Le lingot lui-même est indiqué par la lettre f.
Un bloc de base métallique massif, ayant plu- sieurs fois le poids du lingot à couler, est représenté constitué de pièces h dont la partie centrale 1 forme une cavité k de préférence de section transversale circulaire et légèrement conique. Dans la cavité et reposant sur le fond de celle-ci est disposée une masse de métal m agis- sant comme coquille auxiliaire et valant en volume la moi- tié de celui de la cavité ou plus.
Suivant la forme de coquille auxiliaire repré- sentée à la figure 1, la masse de métal m peut être for- mée comme un cylindre creux disposé coaxialement à la ca- vité, le cylindre ayant des parois n comparables en épais- seur au diamètre du trou axial o qui s'étend vers le bas seulement à une certaine distance à travers la masse mé- tallique de façon à former une cuvette, et des trous r sont prévus radialement aux parois à travers celles-ci, cette disposition contribuant à empêcher les éclaboussures excessives.
Les parois sont amincies vers le sommet pour éviter des changements brusques de section dans le métal fondu formant la queue tandis que l'extérieur du cylindre est ou peut être pourvu de dentelures annulaires ou ana- logues pour faciliter la fixation au métal environnant lorsqu'il se solidifie après la coulée.
Suivant la forme modifiée de coquille auxiliaire (voir figures 2 et 3), les dentelures prennent la forme d'ailettes t s'étendant longitudinalement.
De semblables ailettes remplissent la double
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fonction d'augmenter la surface disponible pour l'écoule- ment de la chaleur du métal fondu de la queue dans la co- quille auxiliaire, et d'obtenir une fixation sûre de la queue, les bords des arêtes fondant rapidement à cause de leur forme.
Suivant une autre variante, la coquille auxiliai- re consiste en un grand nombre de barres d'acier verticales u. de préférence coniques ou pointues à leurs extrémités supérieures et pourvues, si on le désire, de cavités, de dentelures, etc...., ces barres étant fixées symétrique- ment à une plaque de base appropriée v placée dans le fond de la cavité.
Dans chacune des formes de l'invention décrite, une fixation légère peut être prévue pour empêcher le dé- placement de la masse de métal dans la cavité lors de la coulée.
Avec les dispositions de la nature décrite, lors- que le métal fondu est versé dans le moule, la partie qui pénètre dans la cavité est très rapidement solidifiée et refroidie par les masses de métal froid avec lesquelles elle vient en contact, de sorte que lorsque le refroidis- sement du lingot se continue, l'horizontalité approximati- ve des isothermes n'est pas dérangée de façon excessive.
On produit ainsi un lingot ayant une queue fai- te d'une pièce avec le lingot, la masse de métal m initia- lement disposée dans la cavité étant noyée dans la queue.
Dans certaines circonstances et particulièrement dans le cas de lingots relativement petits, les masses de métal dans la cavité peuvent être réduites dans n'importe quelle mesure ou même supprimées.
Suivantune autre forme de l'invention, la queue
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est créée sur le sommet du lingot.
Dans ce but (voir figure 6), un moule supplémen- taire x en matière réfractaire, par exemple celui utilisé dans les creusets pour la fabrication du verre, est prévu sur le sommet du moule principal; ce moule a la forme d'u- ne cloche plongeante et est pourvu d'un couvercle amovible y auquel est ou peut être attaché un tuyau à vide (non re- présenté).
Après remplissage du moule de métal fondu jusqu'à ce que la bordure du moule supplémentaire soit immergée, le couvercle est remis en place et le joint z est rendu étanche à l'air; un vide est alors appliqué, soit immédia- tement, soit après un refroidissement partiel, de façon à attirer le métal fondu vers le haut dans le moule supplé- mentaire. Lorsque la solidification est complète, une queue est ainsi produite d'une pièce avec le lingot princi- pal.
Une forme appropriée d'appareil indicateur de niveau peut être placée dans le moule supplémentaire en vue d'obtenir une queue de la longueur requise.
Suivant une variante, le trou du couvercle peut être pourvu d'un tube s'étendant dans le moule supplé- mentaire, ce tube étant fermé à son extrémité inférieure et présentant des lumières dans ses parois. Lorsque le métal dans le moule supplémentaire a atteint le niveau re- quis, ce tube se soulève en flottant sur le métal fondu et les lumières se ferment pour couper la communication du vide avec le moule supplémentaire.
Au lieu d'appliquer un vide au moule supplémen- taire, une pression peut être appliquée à l'anneau exté- rieur sur la face supérieure du métal fondu de façon à le
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-refouler dans le moule supplémentaire. Dans ce cas les flammes de gaz ou d'huile qui maintiennent la surface su- périeure du lingot en refroidissement à l'état fondu doi- vent brûler sous la pression désirée et dans ce but tous les trous d'évent, les trous d'air ou de brûleurs, doi- vent être rendus étanches aux gaz.
Tous les détails des procédés et des appareils décrits dans le brevet mentionné plus haut peuvent être employés avec la présente invention.
Comme on l'a spécifié ci-dessus toutefois, on voit que les présents procédés ne sont pas nécessairement limités aux opérations décrites dans ce brevet mais peu- vent trouver leur application utile dans d'autres opéra- tions.
On voit en outre que bien que l'invention soit applicable spécialement à la production de lingots d'a- cier, elle peut dans certains cas être utile pour la pro- duction de lingots d'autres métaux.
REVENDICATIONS: - - - - - - - - - - - - - -
1.- Dans des procédés dans lesquels des lingots sont efroidis à partir d'une coquille de fond, comme on l'a indiqué, la coulée d'une queue d'une pièce avec le lingot sans que cela gêne sensiblement ou de façon excessive le refroidissement normal par la coquille de fond, en substance comme ci-dessus décrit.
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Improvements to. the casting of ingots.
The present invention relates to the casting of ingots, particularly steel ingots, and is applicable, but not limited to, the ingot casting method described in the specification of British Patent No. 278,032.
In the specification given above, a method of casting steel ingots has been described in which the mold is of relatively small depth in proportion to its transverse dimensions and the molten metal is cooled from bottom to top by a shell. massive background.
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By heating the walls of the mold in a similar arrangement and supplying heat to the free surface of the molten metal it has been found that the isotherm remain substantially horizontal throughout the cooling operation and that an ingot of large size is produced. physical and chemical homogeneity.
In practice, however, difficulties arise in the treatment of such ingots when subjected to the action of vertical hammers or vertical presses and in order to overcome these difficulties, attempts have been made to weld with top of the ingot when in the mold a protrusion commonly referred to as a tail for securing a support bar but a similar method of securing the tail has not been found satisfactory and breaks have occurred in some cases under the action of the hammer or the press.
The object of the present invention is to overcome difficulties of the nature indicated.
Pursuing this object, the present invention consists, in methods of the kind indicated, in casting a tail of one piece with the ingot without significantly or excessively interfering with the normal shell cooling process. background.
The invention also consists in forming a tail at the base of the ingot by using a cavity in the bottom shell, by placing in this cavity one or more masses of metal and by pouring the molten metal so that it solidifies. around the mass or masses of metal in the cavity to form a tail, these masses actually serving as active parts of the shell.
The invention further comprises forming a
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tail on the upper face of the ingot by applying a vacuum to an additional mold so as to draw the molten metal upward from the main mold into the additional mold to form the tail.
The invention also includes methods and apparatuses for casting ingots and ingots thus cast, as described below.
In the accompanying schematic drawings
Figure 1 is a sectional elevational view of the mold with an auxiliary shell form in place in the main shell cavity.
Figure 2 shows a vertical section of a modified form of the. auxiliary shell provided with external ribs.
Figure 3 is a corresponding cross section taken on line 3-3 of Figure 2.
Figures 4 and 5 show a vertical section and a plan view, respectively, of another modified form of auxiliary shell comprising a number of vertical bars.
Figure 6 shows a vertical section of a mold form in which the tail is formed by means of an additional mold and by the application of a vacuum.
In the practice of the invention in the form shown in Fig. 1 applied to the production of steel ingot, the mold a is of the general form described in the previously cited patent, i.e. that is, it is slightly conical while its transverse dimensions are greater than its depth.
The mold is provided with a detachable cover b having a central hole for filling the holes
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vent d and burners from which issue high temperature gas jets acting on the surface of the molten metal throughout the cooling operation.
The ingot itself is indicated by the letter f.
A solid metal base block, having several times the weight of the ingot to be cast, is shown consisting of parts h, the central part 1 of which forms a cavity k preferably of circular and slightly conical cross section. In the cavity and resting on the bottom thereof is arranged a mass of metal m acting as an auxiliary shell and having a volume of half that of the cavity or more.
Depending on the shape of the auxiliary shell shown in figure 1, the mass of metal m can be formed as a hollow cylinder arranged coaxially with the cavity, the cylinder having walls n comparable in thickness to the diameter of the cavity. axial hole o which extends downwardly only a certain distance through the metal mass so as to form a cup, and holes r are provided radially to the walls therethrough, this arrangement helping to prevent excessive splashing.
The walls are thinned towards the top to avoid abrupt changes of section in the molten metal forming the tail while the exterior of the cylinder is or may be provided with annular or similar serrations to facilitate attachment to the surrounding metal when solidifies after pouring.
According to the modified form of auxiliary shell (see Figures 2 and 3), the serrations take the form of fins t extending longitudinally.
Similar fins fill the double
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function to increase the surface available for the heat flow of the molten metal from the tail into the auxiliary shell, and to obtain a secure fixation of the tail, the edges of the ridges melting quickly because of their form.
According to another variant, the auxiliary shell consists of a large number of vertical steel bars u. preferably conical or pointed at their upper ends and provided, if desired, with cavities, serrations, etc., these bars being fixed symmetrically to a suitable base plate placed in the bottom of the cavity .
In each of the forms of the invention described, a light attachment may be provided to prevent displacement of the mass of metal in the cavity during casting.
With the arrangements of the nature described, when the molten metal is poured into the mold, the part which enters the cavity is very quickly solidified and cooled by the masses of cold metal with which it comes in contact, so that when the cooling of the ingot continues, the approximate horizontality of the isotherms is not disturbed excessively.
An ingot is thus produced having a tail made in one piece with the ingot, the mass of metal m initially disposed in the cavity being embedded in the tail.
Under certain circumstances and particularly in the case of relatively small ingots, the masses of metal in the cavity can be reduced to any extent or even eliminated.
According to another form of the invention, the tail
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is created on the top of the ingot.
For this purpose (see FIG. 6), an additional mold x of refractory material, for example that used in crucibles for the manufacture of glass, is provided on the top of the main mold; this mold is in the form of a plunging bell and is provided with a removable cover to which is or can be attached a vacuum pipe (not shown).
After filling the mold with molten metal until the edge of the additional mold is submerged, the cover is put back in place and the z-seal is made airtight; a vacuum is then applied, either immediately or after partial cooling, to draw the molten metal upward into the additional mold. When solidification is complete, a tail is thus produced integrally with the main ingot.
A suitable form of level indicating apparatus can be placed in the additional mold to obtain a tail of the required length.
According to a variant, the hole in the cover may be provided with a tube extending into the additional mold, this tube being closed at its lower end and having openings in its walls. When the metal in the additional mold has reached the required level, this tube floats upward on the molten metal and the lumens close to cut off the vacuum communication with the additional mold.
Instead of applying a vacuum to the additional mold, pressure can be applied to the outer ring on the top face of the molten metal so as to
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-return into the additional mold. In this case the gas or oil flames which keep the upper surface of the ingot cooling in the molten state must burn under the desired pressure and for this purpose all the vent holes, the vent holes. air or burners, must be gas-tight.
All details of the methods and apparatus described in the aforementioned patent may be employed with the present invention.
As specified above, however, it is seen that the present methods are not necessarily limited to the operations described in this patent but may find their useful application in other operations.
It is further seen that although the invention is especially applicable to the production of steel ingots, it may in some cases be useful for the production of ingots of other metals.
CLAIMS: - - - - - - - - - - - - - -
1.- In processes in which ingots are cooled from a bottom shell, as indicated, the casting of a tail integrally with the ingot without significantly or excessively interfering with normal cooling by the bottom shell, in substance as described above.