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" Procédé et dispositif de traitement de corps en fusion.le
L'invention concerne le traitement des corps rendus liqui- des par la chaleur (par exemple des métaux et alliages métalli- ques,'etc.) immédiatement avant leur solidification par refroi- dissement.
On se propose par l'invention de contrôler mieux qu'on n'a pu le faire jusqu'à présent la fabrication, la préparation, en un mot les traitements variés des corps à tous les points de vue; en conséquence, l'idée directrice de l'invention consis- te à agir non sur la totalité de la masse fondue existante,mais seulement sur de petites quantités du corps liquide ou sur un petit volume de ce corps, et par suiteà réaliser l'application industrielle en grand, c'est-à-dire la fabrication ou le trai- tement de grandes quantités des corps en question constituant le résultat final à obtenir en exécutant l'opération sur les petites quantités sous forme de procédé en principe continu ou d'assez longue durée .
Une des principales conditions à remplir pour obtenir un
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petit volume de liquide,.par exemple dans un récipient ou dans un moule, dans lequel on fait arriver le corps à l'état liquide consiste à prendre des mesures pour que la solidification du corps liquide s'effectue jusqu'à une distance aussi faible que possible au-dessous du niveau du liquide, c'est-à-dire qu'il ne subsiste jamais qu'une petite couche superficielle liquide.
La première condition nécessaire à cet effet est que la vitesse à laquelle on fait arriver le corps liquide correspon- de à sa vitesse de solidification, afin que la quantité qui arrive ne dépasse jamais la quantité de liquide se solidifiant pendant le même temps, de façon que le volume du corps liquide reste constant dans le moule. De plus, il est important que la retassure liouide soit limitée une épaisseur relativement faible et ne pénètre qu'à une faible profondeur dans la por- tion solidifiée, ou disparaisse aussi complètement que possi- ble de façon que le bord supérieur du corps solidifié soit 'plan ainsi que le niveau du liquide et en principe parallèle à ce niveau.
L'invention fait connaître divers moyens permettant de remplir ces conditions et les moyens possibles d'opérer le traitement, qui en résultent.
Si l'on fait correspondre la vitesse à laquelle on fait arriver le corps liquide à sa vitesse de solidification, il en résulte un écoulement relativement lent qui ne donne lieu à aucun remous, sinon à des remous insignifiants. Et si, de plus, on réalise un refroidissement suffisant du moule et de la cou- che liquide on peut obtenir un refroidissement accéléré, ou des températures contrôlées avec précision, de façon à pouvoir aus- si augmenter la vitesse à laquelle arrive le liquide. On peut alors mettre en oeuvre d'autres moyens empêchant les remous de se produire, remous susceptibles de provoquer la formation de retassures liquides profondes.
On peut utiliser à cet effet, suivant l'invention, des disp ositifs-écrans de forme quelcon-
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que, de préférence en forme de godets, agencés de façon à in- tercepter le courant du corps liquide dirigé vers le bas contre la portion solidifiée et à le faire changer de direction de façon qu'il ne puisse plus former de remous et que le corps liquide se répartisse aussi uniformément que possible,sur tou- te'la section du moule, en satisfaisant ainsi à la première condition d'une solidification complètement uniforme.
En ou- tre, le mieux est de placer ces dispositifs-écrans au-dessous du niveau du liquide, c'est-à-dire dans la couche liquide et de les y maintenir pendant la coulée, par exemple en faisant sortir d'une manière continue par le bas ouvert du moule le boudin solidifié pendant que s'opère la coulée continue, de façon que la couche liquide se trouve dans une position conve- nable par rapport à l'ajutage et au dispositif-écran dont la position est fixe par rapport à lui.
La deuxième condition à remplir consiste à prendre des mesures pour réaliser un refroidissement aussi régulier que possible, c'est-à-dire d'une manière plus générale, une répar- tition uniforme de la température dans la section entièrede la couche liquide, afin d'arriver aussi dans ce sens à une solidification régulière. A cet effet, on refroidit non seule- ment la paroi du récipient contenant le liquide mais encore la couche liquide en son sein, ou on amène sa température à la valeur qui convient.
L'application de ces moyens permet de faire subir aux corps fondus divers traitements, parmi lesquels on peut citer lesuivants: a) purification et séparation de métaux. b) préparation d'alliages entre métaux et/ou d'alliages métalliques entre métaux/ et alliages métalliques et gaz ou autres corps; enrobage ou armaturage de corps divers; c) préparation de couches protectrices de corps liquides ou solides sur des corps liquides.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront d'après
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la description donnée ci-après de l'invention et du dessin qui représente divers exemples de réalisation.
Dans les procédés de fabrication habituels,par exemple dans l'opération de coulée, la couche liquide a la forme de la figure 1, dans laquelle a désigne la coquille munie d'une double enveloppe de refroidissement al et b la portion liquide du métal introduit dans la coquille, A désignant le corps soli- difié. La retassure liquide pénètre à une profondeur relative- ment grande dans la portion en cours de solidification c; la portion liquide est importante et ne convient pas au traitement suivant l'invention. Dans ce cas, il est indifférent que l'opé- ration de coulée soit continue ou intermittente.
La fig. 2 représente les conditions dans lesquelles on opère suivant l'invention, c'est-à-dire que la quantité de mé- tal encore liquide b est faible, la surface de solidification bl est relativement plane et le métal est solidifié jusqu'au voisinage et au-dessous du niveau du liquide. Il en résulte qu'il existe en permanence une couche liquide relativement faible à laquelle on peut appliquer les procédés les plusdi- vers.
Etant donné que le corps à verser dans le moule y arrive d'une manière continue et uniforme à une vitesse se trouvant dans un rapport exact avec la vitesse de solidification on peut aussi faire arriver en quantités toujours égales des substances ou corps additionnels, destinés à l'épuration dudit corps, à l'accomplissement de réactions déterminées, à la préparation d'alliages ou à toutes autres fins; on peut facilement les ré- partir dans le liquide et les mélanger intimement avec lui.
On peut ainsi accomplir d'une manière continue et en peu de temps des réactions qui durent longtemps dans le creuset de fusion,- étant accomplies sur la misse totale importante du corps fondu- n' et qu'il est d'ailleurs pas possible d'accomplir pratiquement et avec un succès certain sur de grosses quantités. A titre d'exemple de ces traitements à faire subir à un métal fondu on
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peut citer; l'élimination des impuretés métalliques nuisibles par introduction de vapeur d'eau, ou la désoxydation du cuivre par introduction de gaz appropriés, puis la préparation des alliages ou l'introduction d'autres corps dans le métal, dont il sera question ultérieurement avec plus de détails.
L'arrivée du corps fondu et des substances additionnelles peut se faire sous différentes formes; le corps servant à ef- fectuer la réaction peut être mélangé au corps fondu avant que celui-ci entre dans le moule, en faisant déboucher dans le tuyau d de l'ajatage un second tuyau dl (figure 3), dont l'autre extrémité aboutit dans un réservoir (non figuré), contenant le corps de la réaction. Il est évident que dans ce réservoir doit agir d'une manière continue une pression égale ou le cas échéant, supérieure ou inférieure à celle qui existe dans le réservoir de coulée proprement dit, suivant les conditions dans lesquelles le corps additionnel doit êtreajouté au corps fondu.
Dans ce cas, le corps de base se réunit avant de s'écou- ler par l'ajutage d avec le corps provoquant la réaction ou exerçant toute autre action; ces corps doivent obligatoirement se mélanger intimement pendant qu'ils continuent à s'écouler et arrivent dans cet état dans le moule. Une fois qu'ils sont sor- tis de l'ajutage , les gaz ou vapeurs métalliques, etc, éven- tuellement mis en liberté par la réaction peuvent s'échapper.
La figure 4 représente un autre mode d'introduction. Le corps additionnel est amené ici par un tuyau e, séparé de l'ajutage, au-dessous de la surface de la couche liquide de même que le corps fondu. L'ajutage peut alors ne comporter qu'u. seul orifice ou être formé,par exemple d'une couronne d2 avec des orifices d3 (figure 5) ou aussi avoir une forme appropriée convenant spécialement au but qu'on se propose d'atteindre.
Pour réaliser une répartition à l'état de fine division dans le cas de réactifs gazeux, il est important que les pressions d'une part du métal fondu et d'autre part des gaz soient différentes.
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Si, avec un dispositif conforme aux figures 3 et 4, il arrive pour une raison quelconque que la pression à laquelle arrivent le corps fondu ou le corps additionnel(ou les deux) dans le moule soit trop forte, pour empêcher avec certitude une retassure liquide profonde de se former,de façon qu'un assez grand volume de corps fondu risque de rester liquide,on peut placer devant l'orifice de l'ajutage un dispositif-écran qui fait dévier le jet dirigé vers le bas, de façon qu'il ne puisse pas produire de remous, ni troubler la marche de la solidification. La figure 6 représente un exemple de ce dispo- sitif.
On dispose sous l'ajutage d un godet p, dans lequel débou- che l'ajutage qui amène le corps fondu, ainsi qu'un ajutage e, par lequel arrive le corps additionnel. Grâce à cet agence- ment, le corps fondu qui s'écoule dans le godet p, se réunit aussitôt et complètement ahec le corps additionnel et comme l'écoulement du corps fondu et du réactif provoquent un mouve- ment de circulation et des remous violents dans le godet , le mélange intime de ces corps s'effectue avec certitude.
Le corps fondu peut alors une fois épuré dans sa portion liquide se ré- partir dans le moule, sans que les remous violents puissent exercer aucune action sur la portion déjà solidifiée, notanment lorsque, ainsi qu'il a été indiqué, le godet est placé au- dessous du niveau du liquide,étant donné que le corps fondu est en effet intercepté et forcé de changer de direction pour monter vers le haut du godet. Le godet empêche donc avec certi- tude qu'il se forme une retassure de la forme de la figure 1, et procure ainsi un nouveau moyen d'arriver au petit volume de liquide recherché.
Dans les procédés, dans lesquels on fait arriver le corps fondu dans le moule en le faisant passer par un réservoir inter- médiaire r, il est possible d'effectuer l'épuration dans cette rigole r, en introduisant le réactif par un tuyau s, à peu près à la hauteur de l'orifice de l'ajutage (figure 7).
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Les gaz ou vapeurs métalliques qui s'échappent peuvent être recueillis en,tout cas, s'ils possèdent une certaine valeur et utilisés à un autre endroit quelconque .
L'installation d'un godet au-dessous du niveau de la cou- che liquide favorise les actions précitées, mais sert aussi à protéger contre l'action de l'air la couche liquide ou les matières introduites dans le moule et le'cas échéant le corps additionnel aussi. Mais le godet peut aussi être disposé, comme l'indique la figure 8, au-dessus du niveau du liquide,lorsque, s'il s'agit de couler des métaux ou autres corps sensibles à l'action de l'air, il fautempêcher l'air d'avoir accès entre la sortie de l'ajutage, le godet et le niveau du liquide. A cet effet, on dispose autour de l'ajutage d ou de l'o.uverture supérieure de la coquille une cloche 1, qui plonge,dans un bain dhuile g, disposé autour du moule a. On réalise ainsi une fermeture étanche au passage de l'air.
On peut réunir et mélan- ger d'une manière parfaite le corps de base et le corps addi- tionnel en les faisant arriver au-dessus du niveau du liquide comme l'indique la figure 9, en donnant à l'extrémité inférieu- re de l'ajutage d la forme d'un entonnoir et en plaçant direc- tement en face un élément h servant à dévier le courant.Les tuyaux i par lesquels arrivent les corps additionnels (gaz ou similaires) débouchent dans le moule a au dessus de l'extrémité en forme d'entonnoir de l'ajutage. L'ajutage et les tuyaux d'amenée des corps additionnels sont ici aussi protégés contre l'accès de l'air par un dispositif f, semblable à celui de la figure 8.
Le godet p lui-même peut recevoir des formes diverses sui- vant la fonction qu'il a à remplir. Il peut/.avoir la forme de la figure 10 avec cloison de séparation k, ou être perforé, ou avoir la forme d'un tamis, de façon à intercepter toujours le jet de l'ajutage, mais à ne former qu'un déversoir partiel, tandis que le reste du jet passe par les trous p1 du godet di- rectement vers le bas, toutefois à une vitesse réduite (figu-
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re 11).
L'invention permet encore, de la même manière que celle qui a été décrite ci-dessus d'une manière tout-à-fait générale à propos de corps additionnels,en particulier de gaz destinés à épurer les métaux,de préparer des alliages dans le moule même avec leurs éléments constitutifs, ou d'ajouter à des al- liages déjà préparés ou à des métaux des gaz et des métaux ou d'autres corps que l'on navait pu amener en combinaison avec eux jusqu'à présent, parce que pour des raisons quelcon- ques,on ne pouvait réaliser dans le métal ou autre corps fon- du la proportion du mélange qui convenait.
On arrive à ce résultat par le procédé de l'invention à l'aide des moyens pré- cités de la manière suivante : le premier cas considéré est celui de la préparation d'un alliage de laiton dans le moule même,(par exemple une lingo- tière) avec le métal original (figure 121. Le four A contient du cuivre pur fondu et le four B du zinc pur fondu. Des condui- tes x et y partant des deux fours aboutissent à une rigole commune de distribution C, dont l'ajutage débouche dans le moule ou coquille D. Les diamètres des conduites sont choisis de façon que , la préssion étant la même dans les deux fours, la quantité de chacun des deux métaux passant dans la rigole corresponde aux proportions de l'alliage. Les deux fours sont raccordés la même conduite sous pression.
Lorsqu'on fait agir la pression pour remplir la rigole,les métaux élémentaires s'é- coulent dans la rigole en proportions déterminées par les diamètres des conduites correspondantes, s'y mélangent et s'é- coulent dans la coquille à l'état d'alliage fini. Evidemment. on peut aussi opérer de façon à donner aux conduites la même section et à munir chaque four d'une conduite sous pression séparée, Il faut alors déterminer au moyen d'un barême, la pression qu'il faut faire agir dans chaque four pour obtenir les proportions que l'on désire des éléments de l'alliage;les
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conduites peuventencore avoir la même section et une conduite sous pression commune, mais on règle la pression de façon à ne faire agir dans chaque four que la pression relative per- mettant d'obtenir les proportions exactes des éléments pour l'alliage cherché.
La rigole collectrice, telle qu'elle a été décrite n'est pas indispensable, on peut utiliser des rigoles fermées ou des conduites (voir figure 13). Dans les deux cas, il faut évidemment,ainsi qu'il a été décrit ci-dessus,avoir soin que la vitesse à laquelle arrive le métal (ou autre corps fondu) se trouve dans un rapport déterminé avec la vitesse de solidif ication,afin que la couche liquide conserve se permanence de faibles dimensions.
Les deux procédés permettent de maintenir chaque métal (ou autre corps) dans son four à l'état liquide, en le re- couvrant à sa surface ou le traitant par des moyens protec- teurs et des gaz convenant justement le mieux au métal considé- ré. On peut aussi évidemment maintenir la température de cha- que métal à une valeur correspondant exactement à son point de fusion et aux conditions de coulée possibles. Il est inuti- le que la température soit plus élevée, puisque la température de fusion des alliages est toujours inférieure à celle du métal élémentaire fondant à la température la plus élevée.
Les métaux étant amenés à l'abri de l'air et la tempéra- ture n'ayant jamais besoin d'être supérieure aux points de fusion, il ne se produit pas de surchauffe ni de vaporisation de métal en résultant ; plus, on obtient avec certitude un mélange parfait,intime et toujours uniforme,qui ne peut pas non plus être modifié, lorsque le métal constituant l'al- liage arrive dans la coquille, car étant donné que la couche liquide est petite et que la coquille est refroidie,la solidi- fiaation y est rapide, sans qu'il se produise,comme dans les opérations de coulée ordinaire, une retassure liquide prof onde.
C'est justement en raison de ce fait qu'il est possible égale-
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ment de former des alliages avec des métaux dont les poids spécifiques sont très différents. Par exemple, on peut prépa- rer sans la moindre difficulté un alliage d'aluminium et de plomb, ce qu'il a été impossible de faire jusqu'à présent avec une répartition parfaitement homogène dans la totalité du lingot.
Au moment de la coulée le plomb tombait toujours de plus en plus à la base du lingot en raison de son poids spéci- fique élevé, et quoique l'on eût essayé divers procédés con- sistant à ajouter le plomb par voie de réaction chimique ou à réaliser un mélange intime par des vibrations acoustiques, on n'a pu obtenir jusqu'à présent, ni couler des alliages aussi homogène et de bonne qualité que ceux que fournit cou- ramment le procédé de l'invention.
On peut de même préparer sans difficulté par ce procédé des alliages avec des métaux dont les points de fusion sont très différents. Lorsque cette différence est très grande,il convient de préférence de ne pas appliquer le procédé précité et de ne pas réunir les métaux avant qu'ils sortent par l'aju- tage, mais d'appliquer le procédé décrit ci-après qui est plus avantageux pour le cas envisagé (et qui peut évidemment être également appliqué aux cas précités).
Les ajutages des métaux à couler débouchent dans un récipient p (figure 14) , qui a une forme correspondante en principe à celle de l'écran en forme de godet décrite ci-des- sus et qui est disposée dans la coquille de façon à être complètement immergée dans la couche liquide du lingot coulé au moment de la coulée. Les éléments de l'alliage qui arrivent par des conduites séparées se mélangent intimement dans ce récipient collecteur et le mélange se répartit uniformément dans toute la section de la coquille, pour se solidifier peu de temps après.
On peut aussi s'abstenir de faire déboucher l'ajutage principal et les autres ajutages dans un récipient Il est évident qu'il est possible aussi de faire déboucher sé- parément, suivant les circonstances, chaque ajutage en un
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point quelconque de la section de la pièce coulée. Dans ce cas, l'un des ajutages peut comporter un récipient, l'autre non,etc, la décision à cet égard dépendant toujours des proportions du mélange que l'on désire préparer et de la manière dont les divers éléments se mélangent. On peut aussi par ce procédé, faire varier les proportions du mélange ou préparer des al lia- ges différents dans un seul et même lingot.
Si deux métaux (étant donnés leurs poids spécifiques ou la grande différence existant entre leurs températures de solidification ) ont une forte tendance à se séparer de nouveau très vite on peut réali- ser par un tuyau réfrigérant z, suivant la figure 15 traver- sant la couche liquide b, un refroidissement assez rapide pour empêcher absolument les éléments de l'alliage de se séparer.
Ce refroidissement procure des avantages déterminés non seulement dans le cas d'alliages particulièrement difficiles à traiter, mais encore d'une manière tout-àfait générale dans d'autres cas.
Outre, qu'il est nécessaire que la vitesse à laquelle arrive le métal ou autre corps fondu se trouve dans ln rapport déterminé avec la vitesse de solidification, de façon qu'il soit possible d'augmenter le débit du métal fondu si la vites- se du refroidissement augmente sous l'action du refroidisse- ment, il est important que la solidification s'effectue d'une manière aussi uniforme que possible dans la section entière du moule. Dans les exemples qui précèdent, on s'est contenté de refroidir les parois du moule. La quantité de chaleur qui lui est soustraite est donc particulièrement forte.
Mais comme la température la plus élevée se trouve toujours au centre de la ,section du lingot, il en résulte toujours une solidifica- tion en quelque sorte irrégulière, qui influence aussi la structure de la pièce moulée finie, Mais si, comme l'indique la figure 15, on prévoit un refroidissement au sein de la couche liquide, qui permet de contrôler les températures dans la totalité de la section du moule, on peut aussi contrôler
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et régler la solidification à volonté dans la section entière.
Ce dispositif de refroidissement formé par le tuyau réfrigé- rant de la partie centrale de la couche liquide peut aussi com- porter le dispositif écran en forme de godet ou de toute autre forme.
Dans la forme de réalisation de la figure 16, le métal ou autre corps fondu est amené par l'ajutage 1 dans la coquille 2 garnie d'une double enveloppe réfrigérante 3. Il se forme donc d'abord dans la coquille la couche liquide 4, qui en se solidifiant forme le lingot 5. Saus l'orifice de l'ajutage 1, est placé un dispositif écran 6, en forme de godet,qu'il est avantageux de suspendre à l'ajutage 1 par des supports 7, afin de rendre le godet 6 indépendant des mouvements éven- tuels de la coquille 2. Le godet 6, est également garni d'une double enveloppe réfrigérante 8, dans'laquelle le réfrigérant arrive par la conduite 9 et duquel il peut s'écouler par la conduite 10.
Au cours de la coulée, le refroidissement ne s'exerce donc pas seulement de l'extérieur par les parois de la coquille 2, sur la couche liquide, mais encore de l'intérieur par la double enveloppe réfrigérante 8 du godet 6, de sorte qu'il se produit une solidification rapide aussi dans la partie centrale de la section entière. En réglant et choisissant convenablement le réfrigérant dans les doubles enveloppes 3 et 8, on peut donc contrôler avec précision la marche de la solidification.
Si on ne désire pas que l'action de refroidissement de la double enveloppe 8 du godet 6 s'exerce aussi vers l'intérieur sur le contenu du godet d'une manière plus ou moins forte, on peut empêcher la chaleur d'être soustraite à ce contenu en constituantla paroi interne du godet 6 en une matière moins bonne conductrice de la chaleur que sa paroi externe, ou bien on peut y intercaler des isolants appropriés .
Mais , d'autre part, on peut aussi adopter une forme de réalisation conforme à la figure 17, dans laquelle le godet
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6 est formé de trois parois annulaires,de façon à constituer deux chambres 11 et 12 autour des parois latérales et du fond du godet 6. Ces chambres 11 et 12 sont en communication respective par des conduites d'arrivée 13,14 et des conduites de sortie 15 , 16 séparées. On fait circuler par les conduites 13,16 et dans la double enveloppe extérieure 12 un réfrigérant qui, comme dans le premier exemple de réalisation,refroidit aussi le métal fondu dans la partie centrale de la coquille,de façon à pouvoir contrôler la marche de la solidification.
Au contraire, par les conduites 14,15 et dans la double envelop- pe intérieure 11, on fait circuler un fluide de chauffage,pour maintenir le métal ou autre corps fondu qui vient d'arriver dans le godet 6 à la température la plus favorable et à le protéger avec certitude contre l'action de la double mvelop- pe réfrigérante extérieure 12. Il est avantageux dans cette forme de réalisation que les parois interne et externe du godet 6 soient en rune matière bonne conductrice de la chaleur,tandis que la paroi intermédiaire 17 est en une matière isolante. Ce dispositif permet donc non seulement de contrôler la quantité de chaleur soustraite et en même temps la marche de la solidi- fication, mais aussi d'établir les cnnditions les plus avanta- geuses pour le corps fondu à faire arriver ensuite.
En même temps,il est avantageux de donner à la paroi extérieure du godet une forme s'amincissant vers le bas en forme de cône, pour que le métal fondu en se solidifiant s'en détache plus facile- ment.
La figure 18 représente une forme de réalisation semblable à celle de la figure 16, à la différence près que le fond du godet 6 est une paroi unique, de sorte que la double enveloppe réfrigérante 8 ne s'étend qu'autour de .ses parois latérales verticales.
Mais d'autre part, la double enveloppe réfrigérante 8 peut n'exister que sur le fond du godet 6, ainsi que le montre la figure 19, de sorte que les parois dirigées vers le haut
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du godet et ne comportent pas de refroidissement .
'Mais, ainsi que le montre la figure 20, le dispositif écran n'a pas non plus besoin d'avoir la forme d'un godet.Ce dispositif,dont la principale fonction consiste à changer la direction du corps fondu sortant de l'ajutage consiste ici en une simple plaque 6, de façon à faire dévier latéralement le jet du corps fondu, sortant de l'ajutage 1. Cependant cette plaque est garnie en-dessous d'une double enveloppe réfrigé- rante 18 avec conduites d'arrivée et de départ 19,20, per- mettant de faire passer un réfrigérant dans la double envelop- pe. Ici, aussi, il peut être avantageux de faire la plaque 6 en une matière isolante, tandis que pour les parois de la double enveloppe 18 on emploie une matière bonne conductrice de la chaleur.
On peut aussi avec un dispositif écran de ce type, prévoir comme dans la forme d'exécution de la figure 17, un dispositif de chauffage spécial, ou une double envelop- pe chauffante pour la plaque 6, de façon qu'en aucun cas, il n'y ait soustraction de chaleur.
La figure 21 représente une forme d'exécution, dans la- quelle le godet 6 a une forme analogue à celle de l'exemple de la figure 16, c'est-à-dire comporte une double enveloppe 8 entourant ses côtés et son fond et communiquant avec des conduites d'entrée et de sortie 9 et 10, A l'intérieur du go- det 6 est monté un dispositif réfrigérant spécial 21 formé de parois courbes et de tôles directrices, de façon que le métal fondu entrant à l'intérieur du godet 6 par l'ajutage 1 soit forcé da parcourir un trajet plus long en contact étroit avec les tôles courbées, avant de pouvoir en sortir en 22 pour arriver dans la coquille . Les tôles courbées délimitent une chambre, dans laquelle on peut faire arriver suivant les be- soins par la conduite 23 un fluide réfrigérant ou chauffant, dont la conduite 24 assure la sortie.
Ce dispositif permet de contrôler avec précision la marche de la solidification non seulement ar le refroidissement du corps se trouvant déjà dans
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la couche liquide, mais encore par le réglage de la tempéra- ture du corps fondu qui arrive.
La figure 22 représente une forme d'exécution analogue,à la différence près que les tôles courbées de la chambre 21 sont disposées horizontalement au lieu d'être placées vertica- lement. Quoique dans cette forme d'exécution la présence d'une double enveloppe réfrigérante ne soit pas indiquée, il est évident qu'on peut cependant en monter une, s'il y a lieu.
La figure 23 représente une forme d'exécution semblable à oelle de la figure 20, c'est-à-dire avec dispositif écran 6 en forme de plaque et double enveloppe réfrigérante 18. pour que le corps fondu sortant de l'ajutage 1 se répartisse uniformément dans toutes les directions, on place sur la plaque 6, un dis- tributeur 25 spécial, ayant à peu près la forme d'un cône et qui a également pour fonction d'empêcher le corps fondu qui vient d'arriver de se refroidir trop fort par un contact trop prolongé avec la plaque 6 refroidie.
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La figure 24 représente une forme d'exécution semblable éZ4.aJùo avec un int8TTutur 25 posé sur le fond d'un dispositif écran en forme de godet 6. Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 25, ce distributeur 25 peut aussi être réuni à la double enveloppe réfrigérante 8 ou 18, de façon que sa surface, avec laquelle le corps fondu vient en contact d'abord puisse re maintenue à une température déterminée.
Ainsi qu'il a déjà été indiqué, sur les figures 18 et 19, il n'est pas nécessaire que les réfrigérants viennent en con- tact avec la totalité des parois du godet. La figure 26 repré- sente un autre exemple de cet agencement ; surcette figure,la double enveloppe réfrigérante 28 ne s'étend que jusqu'à une hauteur déterminée des parois du godet. Au-dessus de la double -enveloppe réfrigérante 28 se dirigent de l'intérieur du godet 6 vers l'extérieur des rigoles 29 et 30, par lesquelles le corps fondu amené par l'ajutage 1 peut s'écouler. Ainsi que le mon- tre la figure 26, les rigoles peuvent avoir des inclinaisons
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différentes pour donner lieu à des écoulements d'intensité dif- férente.
On arrive au même résultat en faisant partir, suivant la figure 27, les rigoles d'écoulement 29, 30 à des hauteurs dif- férentes de l'intérieur du godet.
Les figures 28,29 et 30 montrent de plus que ces rigo- les d'écoulement peuvent être également ou inégalement répar- ties sur la périphérie du godet, pour que l'on puisse obtenir suivant les besoins des débits et des directions d'écoulement du corps fondu'différents et réaliser également de cette ma- nière un contrôle aussi régulier que possible de la tempéra- ture.
De même que l'on peut préparer par les procédés décrits ci-dessus des alliages de deux ou plusieurs métaux ou d'allia- ges métalliques, de même on peut évidemment préparer un allia- ge d'un métal ou d'un alliage métallique avec des gaz ou d'au- tres corps se solidifiant ou les réunir entre eux, en opérant suivant les circonstances avec ou sans refroidissement inté- rieur.
Comme il existe toujours dans le moule,suivant l'inven- tion une couche liquide,si petite soit-elle, il est facile d'y introduire à sa surface un objet dont le point de fusion soit plus élevé que celui du corps de base ou qui ne soit pas atta- qué par la chaleur de ce corps, puisqu'il est possible d'opé- rer à l'abri de l'air. On envisage à ce propos les opérations suivantes : a) Comme dans le cas du béton armé, on introduit par exemple dans un alliage de métal léger un fil de fer ou une toile métallique en fer fin, en opérant d'une manière continue.
On réalise ainsi un renforcement considérable de l'alliage en mé- tal léger. b) Pour obtenir diverses colorations, on introduit par exemple, dans un alliage en métal léger blanc formant le métal de base des fils de cuivre, de laiton ou de nickel, de façon
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à les faire apparaitre à la surface ou en coupe au cours des opérations subies ultérieurement et à obtenir par décapage ou teinture appropriés des dessins de couleur intéressants. o) Il est possible également d'y introduire (puisqu'on réalisant une protection contre l'accès de l'air à peu près conformément aux figures 8 et 9, il n'existe aucune trace d'oxygène), du bois ou d'autres corps combustibles, tels que des textiles, du cuir, etc.
Outre les corps solides, on peut évidemment introduire aussi dans la masselotte liquide, des gaz, des métaux à point de fusion élevé très finement répartis sous forme de poudre ou de grains, du graphite (en vue de la fabrication des cous- sinets) et obtenir,-toujours par l'emploi des moyens de l'in- vention : petit volume de liquide, avec ou sans godet,op'éra- tion continue-, une couche répartie d'une manière absolument uniforme dans la pièce moulée entière. Il devient ainsi possi- ble de préparer des alliages (en particulier en y faisant ar- river des gaz et en y introduisant des métaux à point de fu- sion élevé à l'état liquide ou à l'état solide) dont la prépa- ration continue et régulière n'avait pas été possible jusqu'à présent.
On peut aussi en opérant d'une manière continue fabri- quer des profilés de grandes dimensions et de grande longueur en métal léger (des rails en U, etc, pour la construction des batiments et des machines) en longueurs telles qu'il éóait absolument impossible de les obtenir jusqu'à présent.
En ce qui concerne les corps durs à point de fusion élevé tels que les nitrures, les carbures, la question la plus im- portante à résoudre est celle de la manière de les faire adhé- rer solidement et de la meilleure manière de les enrober dans d'autres métaux ou d'autres corps. Le procédé de l'invention permet encore d'arriver au résultat cherché, puisqu'il peut être appliqué à la préparation des alliages et de compositions de corps durs à point de fusion élevé.
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Dans les formes d'exécutiondécrites ci-dessus, il n'a été question en principe que de dispositifs écrans, immobiles, lisses et en forme de godets qui ne provoquent en principe qu'un changement de direction et les remous qui en résultent immédiatement. Cependant, dans certains cas, il est avantageux de réaliser des remous, encore plus violents et en quelque sorte le cas échéant, la projection du corps fondu qui arrive et des corps additionnels évenquels. Les figures suivantes donnent quelques exemples de ces opérations.
Dans la forme d'exécution des figures 31 et 32 qui repré- sentent respectivement une coupe longitudinale et un plan,dans le moule non représenté se trouve un godet p1, dans le- quel est monté un second godet p2 comportant des ailettes sur sa périphérie interne. L'ajutage d débouche excentrique- ment par rapport au godet p2 et débite le corps fondu dans la direction de laflèche avec une vitesse déterminée qui dépend de la nature du corps fondu et de sa vitesse de solidification.
Le jet du corps fondu dans le godet 2 fait prendre à ce godet un mouvement de rotation, de façon-que le jet vienne rencon- trer ses ailettes obliques. Il résulte de ce mouvement de.rota- tion un brassage convenable du corps fondu, de sorte que;les corps additionnels ultérieurement introduits,tels que des gaz ou d'autres métaux ou corps se mélangent intimement avec le corps de base dans la quantité relativement faible contenue dans les godets p1 et p2. Le corps fondu ainsi traité passe ensuite par dessus le bord du godet p1 dans le moule sous forme de courant tranquille sans produire de remous dans la cowhe liquide ne troubler par suite la marche de la solidification.
La forme d'exécution des figures @3 et 34 fonctionne d'une manière analogue. Elle comporte une arrivée non plus excentrique mais centrale du corps fondu, le tuyau d, par lequel arrive le corps fondu se trouvant dans l'axe des godets p1 et p2 montés l'un dans l'autre et ayant san orifice de sor-
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tie au voisinage du fond du godet p2, qui comporte à sa partie supérieure des ailettes, de sorte que le corps fondu s'écou- lant de bas en haut fait prendre un mouvement de rotation au godet p2 et provoque ainsi le brassage nécessaire à un mélange intime.
Dans la.forme d'exécution des figures 35 et 36, qui repré- sentent encore respectivement une coupe longitudinale et un plan le godet est remplacé par un élément-écran p, qui empêche également le corps fondu arrivant par le tuyau d d'arriver directement dans le moule et d'y produire des remous dans la couche liquide.
Cet élément-écran comporte aussi des ailettes courbes, de façon à prendre un mouvement de rotation sous l'action du jet du corps fondu. Il en résulte une déviation de ce jet vertical dans une direction plus ou moins horizontale et en même temps un brassage et un mélange avec les corps addition- nels éventuellement ajoutés ultérieurement ; on empêche en ou- tre, que le corps fondu agite la couche liquide.
Le mouvement de rotation de l'élément p projette en outre, dans une certai- ne+mesure, le corps fondu contre les parois du moule en réali- sant ainsi un brassage et un mélange convenable avec d'autres corps,
Le dispositif des figures 37 et 38 fonctionne de la même façon; dans ce dispositif, l'élément-écran p comporte des ailettes obliques et le tuyau d'arrivée dest monté excentrique- ment comme dans l'exemple de la figure 31 .
Ces différentes formes de réalisation fonctionnant sous l'action de la pression servant à refouler le corps fondu par l'ajutage dans le moule à. une vitesse déterminée, il est im- ,portant que le diamètre intérieur des conduites de communica- tion prévu et déterminé par la pression, reste constant,sans quoi le débit varie même sous pression constante. La matière servant à fabriquer ces conduites doit donc résister à la température du corps fondu.
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Cependant, il est difficile de trouver pour chaque corps fondu une matière convenable pour fabriquer les conduites surtout lorsqu'il s'agit des métaux les plus divers, tels que le cuivre, le fer,'acier, l'aluminium ou similaires et leurs alliages, car non seulement cette matière doit supporter la température, mais encore elle doit permettre que llécoulement du corps fondu se fasse dans des conditions favorables. Avant tout, elle ne doit pas être attaquée par le corps fondu, ni l'attaquer elle-même ou subir des modifications susceptibles de faire varier la vitesse d'écoulement,ni le débit du corps fondu.
Les matières réfractaires employées à cet effet jusqu'à présent, telles que la stéatite et similaires ne peuvent assurer un service prolongé, ainsi qu'on l'a observé, car ellessubis- sent des modifications et des transformations. On a constaté que le corindon fritté n'a pas ces fâcheuses propriétés et con- vient aussi bien à tous les corps à point de fusion élevé. En conséquence, on propose par l'invention d'exécuter en corindon fritté les conduites et ajutages par lesquels on fait passer un corps, fondu quelconque, en particulier des métaux tels que le cuivre, le per et leurs alliages du four dans le moule.
Cette matière possède d'abord une forte résistance contre l'action des températures élevées atteignant environ 1,900 à 2.000 . Mais on a constaté aussi que même au voisinage de la température limite, elle n'est pas attaquée par un corps fondu, quel qu'il soit et laisse toujours passer avec certitu- de un débit constant, lorsque les conditions restent constan- tes. On a pu en outre, établir que les pièces moulées sont particulièrement parfaites lorsque les conduites et ajutages sont en corindon fritté.
Lorsqu'on emploie le corindon fritté suivant l'invention, on chauffe les pièces fabriquées en cette matière avant de commencer la coulée à la température du corps fondu et on
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les maintient à cette température pendant la coulée. Sui- vant l'invention, on emploie pour fabriquer les résistances du chauffage électrique du molybdène ou des alliages de molyb- dène, qui doivent être protégés contre l'action de l'oxygène par des moyens appropriés.
La figure 39 représente un exemple schématique de ce dispositif.
Le métal fondu sortant du four 100 est amené d'abord dans un réservoir intermédiaire 102, de façon à vider le four 100 aussi rapidement que possible et pouvoir l'utiliser à la préparation d'une nouvelle charge de corps fondu. On peut faire agir une pression dans le réservoir intermédiaire 102 par un moyen quelconque, de façon à faire passer le corps fondu par la conduite 103 dans l'ajutage 104 à une vitesse déterminée et de là dans le moule 105.
Suivant l'invention la conduite 103 et l'ajutage 104 doivent être en corindon fritté pour que l'9n recueille les avantages précités.
Il est avantageux de munir la conduite 103 et l'ajutage 104 de dispositifs de chauffage 106 particuliers, indiqués en pointillé sur la figure . Il est avantageux de faire les spirales de chauffage en molybdène ou en alliages de molyb- dène.
L'installation construite conformément à l'un des exem- ples décrits ci-dessus ou à une combinaison de ces exemples satisfait à toutes les conditions exposées au début de la description et permet d'obtenir ayant tout avec certitude une couche liquide dans le moule peu importante, étant donné que toutes les autres opérations peuvent être contrôlées d'une manière déterminée.
A cet égard, le dispositif-écran, surtout s'il a la forme d'un godet et provoque un changement de direction du jet du corps fondu s'écoulant dans le moule, a encore une autre fonction importante. r
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En effet, dans le cas où on opère en vase olos ou sous une couche de oouverture, il est nécessaire de diriger le jet du corps fondu de façon à éviter tout effet d'aspira- tion vers le bas ou la formation de remous à la surface de la couche liquide. Car s'il se produit un effet d'aspiration de cette nature ou si des remous se forment sous l'action du jet du corps arrivant dans le moule, il peut arriver que des particules du gaz protecteur ou de la couche protectrice quelle qu'elle soit, par exemple des particules de graphite ou de sel soient entraînées dans la pièce moulée.
Pour évi- ter cette éventualité, en montant le godet précité sous l'ajutage, on dirige le jet du corps arrivant dans le mou- le, de façon que le mouvement du corps liquide ne s'effectue que vers la surface, c'est-à-dire de bas en haut (voir fig.
40), où se trouve la couche protectrice m sur la couche li- quide b. Le corps s'écoulant par l'ajutage d ne pourra jamais entraîner avec lui des particules de la couche protectrice dans la couche liquide b, parce qu'en sortant du godet p, il s'écoule toujours d'abord de bas en haut et se répartit ensuite uniformément et sans former de remous sur la totalité de la section de la coquille.