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Procédé pour la fabrication de lingots et de barres dans des moules métalliques.
Lors de l'usinage de lingots et de barres en magnésium et en alliages de magnésium par déformation plastique, par exemple par forgeage, étirage, laminage, les impuretés non- métalliques contenues dans le lingot se font remarquer, comme on le sait, d'une manière non-désirée et l'on s'est efforcé par conséquent d'exclure autant que possible l'apparition de ces impuretés déjà lors de la formation des lingots .
Mais même en cas d'emploi des procédés usuels pour l'affinage de
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métaux et d'alliages dans le bain fondu (refusion avec des fondants, etc.. ) la formation à nouveau d'impuretés non- métalliques, en particulier d'oxydes, lors de la coulée du métal du creuset de purification dans la lingotière ne peut être empêchée et par conséquent dans chaque cas les impuretés se formant sont coulées avec le métal durcissant dans le moule La tentative de réduire cette formation nouvelle d'impuretés par des mesures protectrices spéciales .(coulée sous des gaz protecteurs, etc.,)
ne conduit qu'à des résultats partiels outre que l'opération de coulée est alors rendue difficile au point de vue de l'appareillage.
Ayant constaté ces inconvénients des procédés actuels de coulée de lingots et de barres, la présente invention a pour but de rassembler de telle Manière les impucetés se formant lors de la coulée du métal du creuset de fusion ou de purification dans la lingotière, ou les impuretés existant encore dans le métal à couler, qu'elles peuvent être séparées facilement du lingot ayant fait prise.
Ce résultat est obtenu toute la suivant la présente invention, par le fait que toute la quantité de métal coulée dans la lingotière est maintenue, dans la lin- gotière même, à une température supérieure au point de li- quiàus du métal à préparer, jusqu'à ce que les impuretés se soient rassemblées par dépôt, c'est-à-dire à la partie infé- rieure ou à la partie supérieure de la lingotière.
Le pro- cédé repose sur la constatation que même en cas de différences minimes seulement dans le poids spécifique des impuretés et du bain fondu de métal, les impuretés en suspension flottant dans la masse fondue se déposent plus ou moins rapidement suivant le poids spécifique, au fond ou à la surface de la masse fondue. C'est seulement lorsque cet état est obtenu que suivant la présente invention, par enlèvement de chaleur, le lingot métallique est amené à faire prise et est retiré du moule, après quoi la partie du lingot dans laquelle se sont rassemblées les impuretés est détachée.
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Dans le procédé de coulée usuel jusqu'à présent, au contraire, dans lequel il ne se produit pas une conserva- tion systématique de la masse métallique fondue à des températures supérieures à son point de liquidus dans la lingotière, le temps de séjour de la masse fondue jusqu'au genéralement moment du durcissement n'est pas suffisant, comme de nom- breux essais l' ont montré, pour un enrichissement notable des matières en suspension souillant la masse dans une par- tie déterminée de la lingotière.
En outre, suivant l'expé- rience, même en cas d'emploi de lingotières réchauffées, il se produit déjà le plus souvent une prise de parties de la masse fondue dans la partie inférieure du moule alors que dans la partie supérieure du moule on apporte ericore du métal; les matières en suspension descendant dans la masse fondue ne parviennent pas alors jusqu'au fond de la lingotière mais se déposent sur la partie du lingot déjà durcie et sont incor- Dorées en cet endroit dans le métal faisant prise.
Le procédé suivant la présente invention peut également servir, moyennant les modifications voulues, pour séparer de la masse fondue métallique des impuretés métalliques qui ont déjà fait prise à des températures supérieures au point de liquidus du métal ou de l'alliage à fabriquer.
Le procédé se montre avantageusement utilisable en particulier dans le cas de certains procédés de purification développés à propos des alliages de magnésium, dans lesquels des substances de purfi- cation métalliques sont d'abord :¯lises en solution dans la masse métallique fonaue à purifier et à débarrasser d'impuretés métalliques, par. l'emploi de températures élevées et sont séparées ensuite de nouveau par refroidissement hors du bain fondu sous la forme de cristaux primaires, tandis qu'elles se combinent chimiquement ou mécaniquement aux impuretés a éliminer et les entraînent (voir par exemple le brevet alle- mand 604. 580).
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Le procédé suivant la présente invention peut se réaliser par le fait que le ::létal est coulé dans le moule une température tellement élevée qu'une prise prématurée de la masse fondue dans le moule ne se produit pas, et est Maintenu à cette température, ou bien également par le fait que 1. coulée 5' effectue de la manière usuelle autrement, ..près quoi par un chauffage ultérieur de la lingotière, toute la nasse métallique fondue contenue dans celle-ci est amenée à la température nécessaire pour le dépôt des impuretés, au- dessus du point de liquidus.
Dans beaucoup de cas il est avantageux, à la suite de la conservation à des températures supérieures au point de liquidus, d'effectuer également la prise du lingot dans des conditions réglées de température, ce qui peut se faire d'une manière connue.
Le procédé qui a été décrit ci-dessus dans son applica- tion aux alliages de magnésium est utilisable également, moyen- nant les modifications voulues, pour la fabrication de lingots et de barr es en d'autres alliages de métaux légers ainsi que des alliages de métaux lourds et il est naturellement indiffe- rent pour l'essence de l'invention que les impuretés se rassem- blent au fond du lingot ou au sommet du lingot, dans le cas d'autres conditions de densité.
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1.- Un alliage de magnésium contenant 8% d'aluminium et 0,15% de manganèse, a été traité en vue de la pruification dans un creuset d'une manière usuelle par une masse saline fondue épaissie, ensuite refroidi à la température de coulée d' envi- ron 700 C, et coulé sans mesures de précaution spéciales dans des lingotières de 350 mm. de diamètre et de 1000 mm. de hau- te ur .
Les lingotières ont alors été chauffées pendant 15 minu- tes à l'aide d'un dispositif de chauffage de telle manière que
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l'ensemble au contenu de '!:létal a été maintenu pendant un quart d'heure à une température comprise entre 650 et 700 C.
Cn a laissé ensuite les lingots faire prise de la manière usuelle et on 8 les a retirés des lingotières.' Les impuretes non-métalliques (oxydes, nitrures sulfures) se trouvaient au fond du lingot dans une zone qui présentait une hauteur d'environ 30 mm tandis que le reste du lingot était complète- ment exempt de ces impuretés. La zone en question a été déta- chée au moyen alune scie circulaire et les rondelles métalli- ques contenant les impuretés ont été fondues ae nouveau avec de l'autre métal.
Les produits fabriqués à partir de la partie deformation plastique principale du lingot par- ormation blasti ne présentent aucun des défauts que l'on observe fréquemment autrement en cas de présence d'oxydes, de nitrures et de sulfures.
2.- Une masse fondue de megnésium pur a été purifiée l'aide du fondant usuel et chauffée ensuite à une tempéra- ture de 8500 C sous une couverture de fondant. à cette tem- pérature on a introduit dans la nasse fondue une certaine quantité de chlorure de zirconium et on l'a agitée dans la masse, en suite de quoi le chlorure de zirconium a été réduis par le magnésium présent et le zirconium formé a été dissous par le magnésium. La masse fondue a alors été refroidie à 780 C, coulée dans des lingotières et maintenue dans celles- ci à 700 C pendant une demi-heure.
Tandis qu'une partie du zirconium s'était déjà déposée dans le creuset de purifica- tion par le refroidissement à 7800 C, en entraînant de minimes quantités de fer finement réparties dans la masse fondue, le reste du zirconium s'est alors séparé dans la lingotière de la masse fondue en concordance avec le refroidissement progrès durée damasntient de la temperature sif et s'est dépose, pendant la durée damaintient de la temperature au fond également tandis que le reste du fer finement réparti dans la masse fondue et souillant celle-ci a été entraîné en même temps.
Des oxydes et nitrures nouvellement formés dans la lingotière lors de la coulée de la masse fondue se @
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sont en même i,eras séparés au fond du aoule. }"près la fin da la durée ciu.m.;.;'nt1ent J41a tem,pôrifute tl. Ait.'1 n '2'V""wytiox:t) on a opéré alors suivant 1'exe!ûple 1 et, dans la partie séparée du lingot, se trouvaient, outre les oxydes et les nitrures, des quantités considérables de zirconium contenant du fer.