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Perfectionnements à la fabrication de pièces en métal coulé.
La présente invention est relative à la fabrication de pièces en métal coulé et concerne spécialement, sans tou- tefois y être limitée, la fabrication de lingots d'acier coulé.
Suivant le brevet belge 299.852 du 11 Août 1931, pour éviter certains défauts dans la coulée des lingots, on intro- duit dans le moule, à un moment déterminé de la coulée, un mé- tal ou alliage convenable à bas point de fusion.
Suivant la présente invention on évite ces défauts, ou certains de ceux-ci, en introduisant dans le moule un métal ou alliage à bas point de fusion, avant la coulée.
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Pour appliquer l'invention, on verse dans le moule une certaine quantité d'un métal aisément fusible, par exem- ple du plomb s'il s'agit de fabriquer des lingots ou des piè- ces coulées en acier, et on laisse solidifier ce métal avant de couler le lingot, ou bien on l'introduit dans le moule à l'état de corps solide de forme convenable, disque, plaque ou anneau par exemple. On recouvre le morceau de métal à bas point de fusion d'une plaque propre à constituer dans le moule un faux-fond dont la capacité thermique et la résistance à la transmission de la chaleur sont telles que le métal fusible ne commence à fondre qu'après que le lingot a été entièrement ou partiellement coulé.
Cette plaque peut être en toute ma- tière appropriée, par exemple de la fonte ou de l'acier, ou être formée de deux ou plusieurs matières, par exemple de fonte revêtue sur l'une ou ses deux faces d'une substance ré- frctaire mauvaise conductrice de la chaleur, telle qu'une feuille d'amiante. Au fur et à mesure que le métal fusible se liquéfie, il monte dans l'interstice qui se forme entre le moule et le lingot par suite de la contraction de celui-ci au refroidissement et/ou de la dilatation du moule provoquée par la chaleur.
On peut éventuellement accroître la résistance opposée au passage de la chaleur transmise par le métal fusi- ble au fond du moule et/ou à la partie inférieure de sa paroi, au point que la majeure partie de la chaleur dégagée par la partie inférieure du lingot serve à fondre le métal à bas point de fusion, et on peut déterminer le niveau que ce métal atteint dans le moule en réglant la quantité de métal fusible qu'on introduit initialement dans celui-ci, de manière qu'elle soit suffisante pour faire flotter le lingot.
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La vitesse à laquelle le métal à bas point de fusion se liquéfie détermine celle de la montre de son niveau dans le moule et, par conséquent, le degré auquel le refroidissement du bas du lingot est rendu plus actif que celui de sa partie supérieure. On peut modifier ce refroidissement progressif en variant la construction du moule, en épaississant sa paroi vers le bas, ou en le refroidissant artificiellement à l'ai- de d'un courant d'air circulant de bas en haut sur sa surface, par exemple.
Dans le cas de la coulée de lingots ou de pièces de dimension faible ou moyenne ou de lingots de section carrée ou polygonale, peu ou pas exposés à ce qu'il s'y produise des fissures, c'est-à-dire des défauts aux angles, on applique prin- cipalement l'invention en vue d'assurer que le refroidissement du lingot s'effectue de bas en haut. Toutefois, lorsqu'il s'agit de lingots de grande dimension, exposés à ce que des crevasses se produisent dans leur zône extérieure, il est nécessaire de contrebalancer l'effort de rupture exercé par le métal restant encore enfermé à l'état liquide dans la croûte extérieure solidifiée, à l'aide d'un fluide sous pression contenu dans l'interstice entre la surface du lingot et celle du moule, comme c'est décrit dans le brevet mentionné ci- dessus.
Lorsqu'on applique la présente invention dans ce but, la plaque ou faux-fond dont il a été question ci-dessus peut être de toute forme convenable et peut consister, par exemple, en une plaque ou un disque de faible épaisseur, plat, évasé ou en forme de cuvette, ayant une résistance à la transmission de la chaleur et une capacité thermique suffisamment faibles pour assurer¯que le métal fusible qu'il recouvre se liquéfie
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peu après le commencement de la coulée du lingot, et monte par conséquent entre le lingot et le moule alors que le ni- veau du métal coulé dans le moule est encore bas. Ainsi qu'on l'a expliqué, on peut également accentuer ou faciliter le refroidissement graduel du lingot, de manière que l'intensi- té de ce refroidissement décroisse du bas vers le haut du moule.
On peut assurer ce refroidissement progressif en chan- geant le niveau du métal fusible dans le moule, ce qui peut s'effectuer soit en modifiant la quantité de métal fusible introduite initialement, comme on l'a expliqué, soit en per- mettant à une quantité déterminée de ce métal de s'échapper du moule à un moment voulu, par un orifice normalement fermé à l'aide d'un bouchon fileté ou autre dispositif convenable, par exemple.
Dans certains cas on fond de préférence le métal à bas point de fusion en deux phases, un procédé utilisé à cette fin consistant à placer une certaine quantité de métal fusible dans le fond du moule, à le recouvrir d'une plaque, et à placer ensuite au-dessus de cette plaque une quantité supplémentaire de métal fusible, qu'on recouvre d'une deuxiè- me plaque. La deuxième plaque possède une capacité et une résistance thermique faibles, tandis que celles de la premiè- re plaque sont sensiblement plus fortes.
Lorsqu'on coule le lingot, le métal fusible contenu entre la première plaque et la deuxième se liquéfie rapidement, monte dans l'interstice formé entre la face externe du lingot et la paroi du moule, et fait flotter le lingot jusqu'à ce que la coulée soit ache- vée et pendant un temps suffisamment long pour permettre à la croûte extérieure du lingot de se solidifier au point de pouvoir retenir sans danger de rupture le métal en fusion
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qu'elle contient. A ce moment on peut évacuer du moule, par un orifice convenablement commandé, une quantité suffisante de métal à bas point de fusion pour que le lingot redescende et vienne reposer sur la plaque inférieure.
On referme alors le trou de coulée du métal fusible, dont le morceau situé sous la première plaque, ou plaque inférieure, fond lentement grâce à la résistance de celle-ci au passage de la chaleur. Du métal en fusion monte alors de nouveau entre le moule et le lingot, et on peut procéder au refroidissement de celui-ci du bas vers le haut pendant les phases finales de sa solidification.
Il peut éventuellement être nécessaire de prévoir des moyens d'empêcher que la plaque inférieure ne se mette à flotter lors de la liquéfaction du premier morceau de métal fusible, par exemple des rebords ou saillies dans le fond du moule., sous lesquels on dispose la plaque.
Lorsqu'on utilise plus d'une plaque ou faux-fond, ces plaques et/ou les morceaux de métal fusible qu'elles re- couvrent peuvent être en métaux différents, ou avoir des cha- leurs spécifiques et des conductibilités thermiques ou des points de fusion différents.
Le dessin annexé représente schématiquement trois coupes verticales de moules à lingots suivant l'invention, contenant des plaques de métal à bas point de fusion.
La Fig. 1 montre en 1 le corps du moule, en 2 une plaque en métal à bas point de fusion, en plomb par exemple, dans le cas où il s'agit de couler des lingots d'acier,et en 3 une plaque constituant le faux-fond du moule.
Sur la Fig. 2, le métal à bas point de fusion est en deux parties, dont la première consiste en une plaque 4 logée dans un évidement ménagé dans le fond du moule, la seconde
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étant formée d'un anneau 5 situé un peu plus haut que la pla- que 4 et reposant sur un rebord voisin du fond du moule. Les morceaux 4,5 peuvent être d'un même métal fusible ou de mé- taux différents,et sont tous deux recouverts d'une plaque 6 de section convenable, constituant un faux-fond. Sur cette figure, la partie inférieure du moule 1 est plus épaisse que sa partie supérieure.
La Fig. 3 montre deux plaques de métal à bas point de fusion 7, 8, disposées au fond du moule et séparées par une plaque 9, formée d'une matière différente ayant une capacité et une conductibilité thermiques convenables, la plaque supé- rieure 8 étant à son tour recouverte d'une plaque 10, formant le faux-fond du moule et ayant également des propriétés ther- miques convenables,qui peuvent toutefois être différentes de celles de la plaque 9. Le corps 1 comporte un orifice 11 com- muniquant avec l'intérieur du moule, qu'on peut fermer à l'ai- de d'un obturateur 12 susceptible d'être vissé dans une pièce appropriée 13, ou ouvrir en dévissant cet obturateur, en vue d'évacuer le métal fusible du moule au moment voulu.
La figure 3 montre également une broche 14 vissée à travers la paroi du moule, destinée à empêcher que la plaque 9 ne se soulève lorsque la masse de métal fusible 8 se liquéfie.
Quoique dans les modes d'exécution de l'invention qu'on a décrits on place directement le métal fusible dans le fond du moule, ce qui est avantageux et préférable en général, l'invention n'est pas limitée à cette disposition du métal fusible dont on peut, si on le désire, placer un ou plusieurs morceaux à des niveaux différents, ou au haut de la pièce cou- lée, ou encore au sommet ou près du sommet de celle-ci. Lors- que la chaleur transmise par le lingot fait fondre ce métal
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fusible, celui-ci s'écoule sous l'effet de la pesanteur dans l'interstice formé entre le lingot et le moule, des moyens convenables étant prévus pour l'admettre dans cet interstice.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé pour la fabrication de pièces en métal coulé, caractérisé en ce qu'on introduit un métal à bas point de fusion dans le moule avant d'y couler le métal à mouler.
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Improvements in the manufacture of cast metal parts.
The present invention relates to the manufacture of cast metal parts and relates especially, but is not limited to, the manufacture of cast steel ingots.
According to Belgian patent 299,852 of August 11, 1931, in order to avoid certain defects in the casting of ingots, a suitable metal or alloy with a low melting point is introduced into the mold at a determined time during the casting.
According to the present invention, these defects, or some of them, are avoided by introducing into the mold a metal or alloy with a low melting point, before casting.
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To apply the invention, a certain quantity of an easily fusible metal is poured into the mold, for example lead if it is a question of making ingots or steel castings, and allowed to solidify. this metal before casting the ingot, or else it is introduced into the mold in the form of a solid body of suitable shape, disc, plate or ring for example. The piece of metal with a low melting point is covered with a plate capable of forming a false bottom in the mold, the thermal capacity and resistance to heat transmission of which are such that the fusible metal begins to melt only. after the ingot has been fully or partially poured.
This plate can be of any suitable material, for example cast iron or steel, or be formed of two or more materials, for example of cast iron coated on one or both sides with a reactive substance. a poor conductor of heat, such as asbestos sheet. As the fusible metal liquefies, it rises in the gap that forms between the mold and the ingot as a result of the contraction of the latter on cooling and / or the expansion of the mold caused by heat. .
Optionally, the resistance to the passage of heat transmitted by the fusible metal can be increased to the bottom of the mold and / or to the lower part of its wall, to the point that most of the heat given off by the lower part of the ingot is used to melt the low-melting metal, and the level that this metal reaches in the mold can be determined by adjusting the amount of fusible metal that is initially introduced into it, so that it is sufficient to make float the ingot.
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The rate at which the low melting point metal liquefies determines the watch's rate of its level in the mold and, therefore, the degree to which the cooling of the bottom of the ingot is made more active than that of its top. This progressive cooling can be modified by varying the construction of the mold, by thickening its wall downwards, or by artificially cooling it with the aid of a current of air flowing from the bottom upwards on its surface, for example. .
In the case of the casting of ingots or pieces of small or medium size or ingots of square or polygonal section, little or no exposure to the occurrence of cracks, that is to say defects at the corners, the invention is mainly applied with a view to ensuring that the cooling of the ingot takes place from the bottom up. However, when it comes to large-dimension ingots, exposed to cracks occurring in their outer zone, it is necessary to counterbalance the breaking force exerted by the metal still remaining enclosed in the liquid state in the outer crust solidified, using a pressurized fluid contained in the interstice between the surface of the ingot and that of the mold, as described in the patent mentioned above.
When applying the present invention for this purpose, the plate or false bottom referred to above may be of any suitable shape and may consist, for example, of a thin, flat plate or disc, flared or cup-shaped, having a resistance to heat transmission and a heat capacity sufficiently low to ensure that the fusible metal it covers liquefies
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shortly after the start of the casting of the ingot, and therefore rises between the ingot and the mold while the level of the metal cast in the mold is still low. As has been explained, the gradual cooling of the ingot can also be enhanced or facilitated so that the intensity of this cooling decreases from the bottom to the top of the mold.
This gradual cooling can be provided by changing the level of the fusible metal in the mold, which can be done either by modifying the quantity of fusible metal introduced initially, as has been explained, or by allowing a determined amount of this metal to escape from the mold at a desired time, through an orifice normally closed using a threaded plug or other suitable device, for example.
In some cases the low melting point metal is preferably melted in two phases, a method used for this purpose consisting of placing a certain quantity of meltable metal in the bottom of the mold, covering it with a plate, and placing then above this plate an additional quantity of fusible metal, which is covered with a second plate. The second plate has low capacitance and thermal resistance, while that of the first plate is significantly higher.
When casting the ingot, the fusible metal contained between the first plate and the second rapidly liquefies, rises in the gap formed between the outer face of the ingot and the wall of the mold, and floats the ingot until casting is complete and for a time long enough to allow the outer crust of the ingot to solidify to such an extent that it can safely retain the molten metal
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it contains. At this time, it is possible to remove from the mold, through a suitably controlled orifice, a sufficient quantity of metal with a low melting point for the ingot to descend and come to rest on the lower plate.
The tap hole of the fusible metal is then closed, the piece of which located under the first plate, or lower plate, slowly melts thanks to the latter's resistance to the passage of heat. Molten metal then rises again between the mold and the ingot, and the latter can be cooled from bottom to top during the final phases of its solidification.
It may possibly be necessary to provide means to prevent the lower plate from starting to float during the liquefaction of the first piece of fusible metal, for example rims or protrusions in the bottom of the mold., Under which the mold is placed. plate.
When more than one plate or false bottom is used, these plates and / or the pieces of fusible metal which they cover may be of dissimilar metals, or have specific heat and thermal conductivities or points. different fusion.
The accompanying drawing schematically shows three vertical sections of ingot molds according to the invention, containing low melting point metal plates.
Fig. 1 shows in 1 the body of the mold, in 2 a metal plate with a low melting point, lead for example, in the case of casting steel ingots, and in 3 a plate constituting the false -mould bottom.
In Fig. 2, the low-melting point metal is in two parts, the first of which consists of a plate 4 housed in a recess made in the bottom of the mold, the second
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being formed of a ring 5 located a little higher than the plate 4 and resting on a rim near the bottom of the mold. The pieces 4, 5 can be of the same fusible metal or of different metals, and are both covered with a plate 6 of suitable section, constituting a false bottom. In this figure, the lower part of the mold 1 is thicker than its upper part.
Fig. 3 shows two low melting point metal plates 7, 8, arranged at the bottom of the mold and separated by a plate 9, formed of a different material having a suitable thermal capacity and conductivity, the upper plate 8 being at in turn covered with a plate 10, forming the false bottom of the mold and also having suitable thermal properties, which may however be different from those of the plate 9. The body 1 comprises an orifice 11 communicating with the 'inside the mold, which can be closed with the aid of a shutter 12 capable of being screwed into a suitable part 13, or open by unscrewing this shutter, in order to remove the fusible metal from the mold at desired time.
Figure 3 also shows a pin 14 screwed through the wall of the mold, intended to prevent the plate 9 from lifting up when the mass of fusible metal 8 liquefies.
Although in the embodiments of the invention which have been described, the fusible metal is placed directly in the bottom of the mold, which is advantageous and preferable in general, the invention is not limited to this arrangement of the metal. fuse of which one can, if desired, place one or more pieces at different levels, or at the top of the cast part, or at the top or near the top thereof. When the heat transmitted by the ingot melts this metal
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fuse, the latter flows under the effect of gravity in the interstice formed between the ingot and the mold, suitable means being provided to admit it into this interstice.
CLAIMS ---------------------------
1.- Process for the manufacture of cast metal parts, characterized in that a metal with a low melting point is introduced into the mold before pouring the metal to be molded therein.