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PROCEDE PERFECTIONNE DE FABRICATION DE LINGOTS CREUX.
L'invention est relative à la production de lingots mé- talliques creux destinés à être employés, plus spécialement, dans la fabrication de tubes métalliques et de barres creuses, comme par exemple les arbres d'acier de forage et analogues.
Dans un procédé connu de fabrication de lingots métalli- ques creux, un plongeur est introduit axialement dans un moule partiellement rempli de métal fondu, ou de métal qui est encore plastique, ou tout au moins comprend un noyau qui, en substance, est liquide ou plastique, de sorte que le métal fondu ou plastique est amené à la conformation du lingot creux désiré. Après que le métal s'est solidifié dans une mesure suffisante pour se soute- nir, le plongeur est retiré.
On a proposé de placer le métal sous pression dans le moule en équipant le plongeur d'une portion élargie conditionnée
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pour s'ajuster à l'embouchure du moule, ou en équipant le mou- le d'un couvercle s'ajustant étroitement autour du plongeur.
Conformément à la présente invention, après que le plongeur a été introduit dans le moule partiellement remplie le mouvement ou déplacement du plongeur dans le moule est arrêté et une pression est appliquée à la surface du métal, entre la surface latérale du plongeur et les parois du moule, et cette pression est maintenue jusqu'au moment où le lingot est suffisam ment solidifié pour se soutenir, la pression étant alors libé- rée, le plongeur retiré du lingot et ce dernier éjecte du moule.
Le lingot creux ainsi produit peut alors être soumis à toute suite de traitement pour le convertir en un tube Dans des conditions d'installation appropriée, la suite de trai- tement peut s'exécuter avec un faible chauffage additionnel ou sans chauffage additionnel du lingot autre qu'un passage dans les pits,
L'invention comprend également l'appareillage pour 1' exécution du procédé perfectionné, dans lequel on prévoit un collier s'ajustant autour du plongeur axialement mobile, et dans l'embouchure du moule, et propre à être déplacé indépendant ment du plongeur pour exercer une pression sur le métal du mou- le.
Dans un appareil comprenant un moule et un noyau condi- tionné pour être disposé dans le moule préalablement à l'introduc tion du métal dans ce moule, il est connu de prévoir un collier s'ajustant autour du noyau et dans l'embouchure du moule et con- ditionné pour être déplacé afin d'exercer une pression sur le métal du moule.
La présente invention comprend également certains au- tres perfectionnements du procédé et des appareils, qui seront plus explicitement décrits en se référant au dessin annexé dans lequel :
Figs, 1 à 3 sont des vues schématiques illustrant des phases.de l'opération;
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Figs, 4 et 5 sont des vues analogues illustrant une variante du processus.
Pour exécuter l'invention, on prévoit un moule à lingot 2 conditionné pour être amené dans une position où un plongeur doit être introduit dans et retiré du moule.
Dans la dite position, on a prévu un plongeur 3 conditionné pour être déplacé vers le haut et vers le bas, suivant l'axe du moule, lorsque ce dernier se trouve dans la dite position.
On a prévu également un collier 4 que traverse le plongeur et qui peut lui-même être soulevé, et forcé vers le bas. Le collier s'ajuste sur le plongeur et dans l'embouchure du moule d'une façon suffisamment étroite pour empêcher le passage du métal liquide au delà du collier. Le plongeur est creux et pourvu d'un conduit 5, afin d'y assurer la circulation d'un fluide refroidisseur à une vi- tesse contrôlée.
Dans la première phase du procédé, le moule est partielle- ment rempli de métal liquide 6, et il est amené, ainsi qu'il est re présenté à la fig. 1, en dessous du plongeur et du collier soulevés.
Le collier est abaissé dans l'embouchure du moule, comme il est montré à la fige 2, et maintenu immobile dans cette position en for- mant un couvercle pour le moule et un guide pour le plongeur 3.
Le plongeur est alors abaissé dans le métal fondu. Il est amené jusqu'au fond du moule si l'on désire former un lingot ouvert aux deux extrémités, ou bien il est arrêté ainsi qu'il est représen- té à la fig. 2, afin de produire la forme bouteille de lingot requi- se pour la confection d'un tube au banc à refouler.
Grâce à cette opération, le métal fondu est déplacé de fa- çon qu'il remplit sensiblement le moule, comme il est indiqué en 6a, la quantité introduite à l'origine étant calculée dans ce but.
Dans l'opération suivante, le collier est refoulé vers le bas comme il est indiqué en traits interrompus à la fig. 2, pour placer le métal fondu sous forte pression afin d'obtenir un métal dense dans le lingot fini.
La pression est maintenue tandis que le métal se solidifie
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suffisamment pour maintenir sa forme, le collier descendant avec le métal lorsque ce dernier se contracte durant la solidification.
Le plongeur 3 est, ainsi qu'il est représenté dans le dessin, de conformation cône à partir d'un diamètre plus réduit dans sa portion inférieure jusqu'à un diamètre plus large au soin- met à l'effet d'en permettre finalement le retrait du lingot.
Lorsque le métal se Solidifie et lorsque le collier 4 le suit vers le bas, le mouvement du métal se produit continuel- lement dans la direction pour laquelle le plongeur réduit son diamètre . Ainsi, durant la contraction initiale du métal,on évi- te les fissures dans ce dernier.
Immédiatement que le lingot s'est solidifié suffisamment pour maintenir sa forme, le plongeur est retiré comme il est re- présenté à la fig. 3. Le prompt retrait du plongeur dès que le lingot métallique peut se soutenir et n'a subi que le minimum de contraction, est important,non seulement afin de permettre la li- bération du plongeur mais également pour empêcher la fissuration du métal. Le retrait du plongeur perrnet au métal de continuer de se contracter sans fissures.. En même temps que commence le re- trait du plongeur, la pression sur le collier est relâchée, mais ce dernier reste en place et agit à la manière d'une butée-ra- cloir pour maintenir le lingot 6b dans le moule et par suite le détache du plongeur.
Egalement, presque au moment du retrait du plongeur, une circulation rapide de fluide reroidisseur est établie dans le plongeur afin d'en provoquer le refroidissement et la con- traction et de ce fait faciliter sa séparation du lingot métal- lique.
Le collier est ensuite relevé, le moule est écarté de la position de plongée, et le lingot en est éjecté. Le lin- got est soumis, de préférence sans réchauffage, mais après un traitement ou passage aux pits si on le désire, à toute opéra- tion désirée pour le conformer en tube. Il peut par exemple ê- tre laminé', étiré ou refoulé à travers des matrices conformémet à des méthodes bien connues,
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La face inférieure du collier est de préférence rendue concave en section droite, à l'effet d'arrondir le bord de l'ex- trémité ouverte du lingot, ainsi qu'il est désirable de le faire pour la fabrication de tubes.
Le présent procédé, dans lequel la pression est appliquée à la surface du métal, entre la surface la- térale du plongeur et les parois du moule, est distinct de tout agencement dans lequel la pression est appliquée sur le fond du métal car, en ce dernier cas, le mouvement du métal durant la so- lidification se produit vers le haut, o'est à dire dans la direc- tion pour laquelle le plongeur croit en diamètre. La contraction du métal en refroidissement est par conséquent contrecarrée, et il peut en résulter la fissuration du lingot.
Conformément à une particularité supplémentaire de l'in- vention, le lingot creux est pourvu d'une garniture ou chemise d'une matière différente, comme par exemple un métal ne se corro- dant pas, par la méthode représentée aux figs. 4 et 5
Conformément à cette méthode, un tube de garniture 7 est retenu à frottement sur le plongeur en dessous du collier 4.
Ce tube est entrainé par le plongeur dans le métal fondu 6 et est abandonné dans le lingot 6b comme il est représenté à la fig. 5.
Il sera d'ordinaire tel qu'il se soude au métal du lingot et; en tous cas, son détachement du plongeur est assuré par l'action de racloir du collier 4. Une couche 8 de matière de faible conduc- tibilité calorifique, par exemple de l'amiante, peut être insérée entre le plongeur et le tube 7, afin de réduire le refroidisse- ment du tube lorsque le plongeur est refroidi, pour le contracter, comme décrit plus haut.
REVENDICATIONS.
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PERFECTED PROCESS FOR MANUFACTURING HOLLOW INGOTS.
The invention relates to the production of hollow metal ingots for use, more especially, in the manufacture of metal tubes and hollow bars, such as, for example, steel drilling shafts and the like.
In a known method of making hollow metal ingots, a plunger is introduced axially into a mold partially filled with molten metal, or with metal which is still plastic, or at least comprises a core which, in substance, is liquid or plastic, so that the molten metal or plastic is brought to the shape of the desired hollow ingot. After the metal has solidified to a sufficient extent to support itself, the plunger is withdrawn.
It has been proposed to place the metal under pressure in the mold by equipping the plunger with a conditioned enlarged portion
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to fit the mouth of the mold, or by fitting the mold with a cover that fits tightly around the plunger.
In accordance with the present invention, after the plunger has been introduced into the partially filled mold the movement or displacement of the plunger in the mold is stopped and pressure is applied to the surface of the metal, between the side surface of the plunger and the walls of the plunger. mold, and this pressure is maintained until the time when the ingot is sufficiently solidified to support itself, the pressure then being released, the plunger withdrawn from the ingot and the latter ejects from the mold.
The hollow ingot thus produced can then be subjected to any further processing to convert it into a tube. Under suitable installation conditions, the further processing may be carried out with little additional heating or without additional heating of the ingot. than a passage in the pits,
The invention also comprises the apparatus for carrying out the improved method, in which a collar is provided which fits around the axially movable plunger, and in the mouth of the mold, and capable of being moved independently of the plunger to exercise. pressure on the metal of the mold.
In an apparatus comprising a mold and a core conditioned to be placed in the mold prior to the introduction of the metal into this mold, it is known to provide a collar fitting around the core and in the mouth of the mold. and conditioned to be moved to exert pressure on the metal of the mold.
The present invention also includes certain other improvements of the method and of the apparatus, which will be more explicitly described with reference to the accompanying drawing in which:
Figs, 1 to 3 are schematic views illustrating phases of the operation;
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Figs, 4 and 5 are similar views illustrating a variant of the process.
To carry out the invention, there is provided an ingot mold 2 conditioned to be brought into a position where a plunger is to be introduced into and withdrawn from the mold.
In said position, there is provided a plunger 3 conditioned to be moved upwards and downwards, along the axis of the mold, when the latter is in said position.
There is also provided a collar 4 through which the plunger passes and which can itself be lifted and forced down. The collar fits over the plunger and into the mouth of the mold narrow enough to prevent the passage of liquid metal past the collar. The plunger is hollow and provided with a duct 5, in order to ensure the circulation of a cooling fluid therein at a controlled speed.
In the first phase of the process, the mold is partially filled with liquid metal 6, and it is brought, as shown in FIG. 1, below the plunger and collar raised.
The collar is lowered into the mouth of the mold, as shown in fig 2, and held stationary in this position forming a cover for the mold and a guide for the plunger 3.
The plunger is then lowered into the molten metal. It is brought to the bottom of the mold if it is desired to form an ingot open at both ends, or it is stopped as shown in FIG. 2, in order to produce the bottle shape of ingot required for making a tube on the upsetting bench.
By virtue of this operation, the molten metal is moved so that it substantially fills the mold, as indicated in 6a, the quantity originally introduced being calculated for this purpose.
In the following operation, the collar is forced downwards as indicated in broken lines in fig. 2, to place the molten metal under high pressure to obtain a dense metal in the finished ingot.
The pressure is maintained while the metal solidifies
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enough to maintain its shape, the collar descending with the metal as the latter contracts during solidification.
The plunger 3 is, as shown in the drawing, of conical conformation from a smaller diameter in its lower portion to a larger diameter to the care - finally to allow this. withdrawal of the ingot.
As the metal solidifies and the collar 4 follows it downward, the movement of the metal continuously occurs in the direction in which the plunger is reducing its diameter. Thus, during the initial contraction of the metal, cracks in the latter are avoided.
As soon as the ingot has solidified enough to maintain its shape, the plunger is withdrawn as shown in fig. 3. Prompt withdrawal of the plunger as soon as the metal ingot can support itself and has undergone only the minimum of contraction, is important, not only in order to allow the release of the plunger but also to prevent cracking of the metal. The withdrawal of the plunger allows the metal to continue to contract without cracks. At the same time as the withdrawal of the plunger begins, the pressure on the collar is released, but the collar remains in place and acts as a stopper-scraper to keep the ingot 6b in the mold and consequently detach it from the plunger.
Also, almost at the time of withdrawal of the plunger, rapid circulation of cooling fluid is established in the plunger in order to cause it to cool and contract and thereby facilitate its separation from the metal ingot.
The collar is then raised, the mold is moved away from the plunging position, and the ingot is ejected. The flavor is subjected, preferably without reheating, but after treatment or passage to pits if desired, to any desired operation to form it into a tube. It can for example be rolled, stretched or upset through dies according to well known methods,
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The underside of the collar is preferably made concave in cross section, to round off the edge of the open end of the ingot, as is desirable in the manufacture of tubes.
The present process, in which pressure is applied to the surface of the metal, between the side surface of the plunger and the walls of the mold, is distinct from any arrangement in which the pressure is applied to the bottom of the metal because, in that In the latter case, the movement of the metal during solidification occurs upward, ie in the direction in which the plunger increases in diameter. The contraction of the cooling metal is therefore thwarted, and cracking of the ingot may result.
In accordance with an additional feature of the invention, the hollow ingot is provided with a lining or jacket of a different material, such as for example a non-corroding metal, by the method shown in FIGS. 4 and 5
In accordance with this method, a packing tube 7 is frictionally retained on the plunger below the collar 4.
This tube is driven by the plunger into the molten metal 6 and is abandoned in the ingot 6b as shown in FIG. 5.
It will usually be such as to weld to the metal of the ingot and; in any case, its detachment from the plunger is ensured by the scraper action of the collar 4. A layer 8 of material of low heat conductivity, for example asbestos, can be inserted between the plunger and the tube 7, in order to reduce the cooling of the tube when the plunger is cooled, to contract it, as described above.
CLAIMS.
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