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Procédé pour fabriauer des lingots et pla.aues à grain fin, exempts de gaz et de ségrégations, notamment en métal léger.
Il est connu d'envoyer dans des bains de fusion métalli- ques des vibra.tions mécaniques, notamment à haute fréquence (ultra-sons), pour dégazer le bain de fusion et aussi pour former une texture à grains fins lors du processus de solidification.
Toutefoi s, quand on a voulu appliquer l'expérience, acquise dans ce domaine en ordre principal par des essaisde laboratoire en- @ treprissur une petite échelle, à des opérations de coulée exécu- tées dans des conditions industrielles, par exemple à la fabrica- tion de lingots, plaques coulées et produits métallurgiques ana- logues, on s'est heurté à de notables difficultés, la plus grande difficulté résidait dans la transmission d'une énergie acoustique @
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suffisante au bain de fusion.
Le procède consi stant à envoyer les vibrations dans le bain de fusion à travers une couche d'huile ou à travers un transmetteur relié directement au creuset et les autres procédés connus pour la. transmission des ultra-sons res- taient sans effet quand on essayait de les appliquer à des lin- gots de grandes dimensions.
Pour écarter ces difficultés on a. proposé de transmettre les oscillations au métal en fusion au moyen d'une plaque capable de vibrer Qui à son tour était excitée à la. vj'bra'tion par plusieurs pièces magnétostrictives capables de recevoir des vibrations. Par cette division du transmetteur on obtenait un accroissement de la puissance utilisable, mai l'énergie transmissible de cette manière ne suffit point à produire l'effet voulu dans l'ensemble du bain cie fusion requis pour former une pièce coulée de grandes dimensions.
Cela étant, suivant l'invention, on excite le bain de fu- sion à la vibration, à l'aide d'une plaque capable de vibrer, déjà pendant qu'on remplit la coquille de métal en fusion, et à cet effet, au lieu d'immerger la plaque dans le bain d.e fusion, on la maintient continuellement en contact avec la surface du bain. En même temps, elle peut s'éloigner du fond de la coquille au fur et à mesure ci)(,, celle-ci se remplit. De cette manière, le métal en fu- sion, notamment celui qui afflue fraîchement dans le bain, est soumisconstamment à l'action des vibrations, si bien que l'énergie susceptible d'être introduite dans le bain suffit à dégazer celvi- ci amplement.
Si en outre on prend soin que la partie inférieure du- bain de fusion se solidifie déjà pendant qu'on introduit dans la coquille la partiesupérieure du bain, l'énergie susceptible d'être introduite dans le bain suffit aussi. à influencer favorablement le processus de solidification. On a constaté que les pièces coulées traitées de la sorte non seulement ont une grande finesse de grains, mais encore accusent une notable atténuation des phénomènes de ségrégation ou liquation, particulièrement prononcés précisenent dansles pièces coulées de grandes dimensions.
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Le nouveau procédé a fait ses preuves principalement dans la coulée des métaux légers .et des alliages de métaux légers,mais il est aussi applicablesans plus à d' autres métaux et alliages.
On a déjà essayé de dégazer des parties successives de l'ensemble d'un bain de fusion en soumettant le métal liquide, notamment le fer et l'acier, à des secousses dans le four de fu- sion ou dans uri' avant-creusetou encore au passa.ge du four de fu- sion dans l'avant-creuset. Mais même sans mentionner le fait oue l'action des mouvements de secousses n'est pas comparable à celle des vibrations sonores et ultra-sonores et que le résultat du dégazage est très incomplet, le procédé cité ne peut jamais servir à produire des pièces coulées à grains fins et exemptes de ségré- g ations.
Le nouveau procédé offre de nombreuses possibilités d'exé- cution et on peut 11.Employer tant pour la coulée en lingots que pour la coulée continue.
Pour la coulée en lingots, on retire la plaque vibrante de la coquille au fur et à mesure que leniveau du métal coulémonte. ou bien la plaoue et le système vibrant connexe sont montés fixes et on abaisse la coquille au fur et à mesure que le niveau du métal coulé monte. De ce fait la plaque demeure constamment en contact avec la surface du bain de fusion, ce qui comparativement à une immersion de la plaque vibrante présente l'avantage qu'on peut traiter le bain de fusion pa.r les vibrations jusqu'à la so- lidification intégrale sans être obligé de laisser la plaoue se prendre dans le métal solidifié.
Pour la coulée continue, on peut par exemple fixer la plaoue vibrante à l'extrémité supérieure de la coquille de manière étan- che aux gaz et abaisser le fond de la coquille, selon la vitesse d'arrivée du métal liquide, de telle sorte aue l'entonnoir de coulée, avantageusement relié à la. plaque, demeure constamment rempli.
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Tant pour lacoulée en lingots quepour la, coulée continue on peut introcuire le métal dans la coauille par le centre de la plaoue ou par le bord de celle-ci et on y procède de préférence à. l'aide d'un entonnoir et d'une goulotte de coulée. Lorsaue l'intro- duction se fait par le centre de la plaoue, il est utile de donner à celle-ci une formeconcave; pour l'introduction par le bord, une ferme convexe de la plaoue s'est avérée avantaveuse, tandis que le métal en fusion peut être amené par une ou plusieurs goulottes de coulée.
En outre, on a trouvé aue l'énergieacoustique absorbée par le bain ae fusion peut encore être notablement augmentée si l'on excite le bain de fusion à la vibration, supplémentairement, en-dessous de la plaque vibrante, à l'aide d'un anneau d'une sec- tion corresponoant à celle de la coquille.
Pour empêcher que la plaque vibrante et l'anneau vibrant soient pris respectivement dans et sur le métal par suite de la so- lidification de celui-ci, il peut être utile de munir un de ces éléments, ou les deux, d'un dispositif de chauffage.
Les dessins annexas représentent plusi eurs exemples de réa- lisation du procédé conforme à l'invention,
Dans les dessins: Fig. 1 montre une coouille abaissable pour la coulée en lingots et une plaque vibrante concave fixe comportant au sommet de sa courbure un trou d'entrée de métal liquide.
Fig. 2 montre une coquillepour la coulée continue et une plaque vibrante convexe, placée de manière étanche a.ux gaz, à la- ouellesont fixées des goulottes de coulée et un entonnoir.
Fig. 3 montre une coquille pour la coulée continue et un anneau vibrant monté supplémentairement en-dessous d'une planue vibrante concave.
La plaoue vibrante 1 (fig.l), qui lorsqu'on la regarde en se plaçant du côté du bai.n de fusion à traiter 2 a une forme con- cave, est reliée à une pièce 3 capable de vibrer qui est munie d'un dispositif de refroidissement 4 et qui est excitée par un en= @
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roulement d'excitation 5' de manière à produire des vibrations. Ce système vibratoire est fixé rigidement à son extrémité supérieure tandis soue la plaque vibrante 1 demeure continuellement en contact avec la surface du bain de fusion 2 du fait qu'on abaisse la co- quille e 6 - muni elle aussi d'un dispositif de refroidi ssement7 - au fur et à mesure que le niveau du métal coule monte.
On envoie le métal en fusion dans la coquille, par un entonnoir 9 muni d'une goulotte de coulée 8, à travers une fente 10 de la plaoue vibrante 1.
Sur la fig. 2 est représentée une coquille de coulée conti- nue 12, munie, d'un dispositif de refroidissement 11, sur laquelle est.placé de manière tanche aux gaz un système vibratoire analo- gue à celui de la fig.l. Toutefois, la plaque vibrante a une forme convexe pour évacuer vers les goulottes de coulée 14, débauchant au bord de la plaoue., les gaz qui s'élèvent du bain de fusion durant le traitement Vibratoire. En choisissant des plaques concaves ou convexes on dispose en même tempsd'un moyen d'augmenter ou de diminuer l'énergie vibratoire en des endroits déterminés du volume du bain de fusion.
La fig. 3 montre une coquille de coulée continue analogue à celle de la fig. 2, dont la plaque vibrante 15 est excitée par plusieurs pièces 16 capa.bles de vibrer qui à leur tour sont exci- tées par des. enroulements d'excitation différents 17. En-dessous de la plaque 15, pour aider son action, est disposée une bague vi- brante 18 'qui. est mise en vibration, par l'intermédiaire de pièces 19 capables de vibrer., par des enroulements d'excitation 20. La plaque 15 et la bague 18 peuvent avantageusement être chauffées à. l'aide de dispositifs de chauffage 21 et à cet effet il est utile d'isoler la plaque et la bague par rapport aux pièces vibrantes res- pectives à l'aide d'intercalai.res 22 mauvaisconducteurs de chaleur.
REVENDICATIONS.
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