<Desc/Clms Page number 1>
L'invention est relative à un procédé et à un dispositif à l'aide desquels il est possible de transformer les métaux fondus fluides. L'invention s'attache tout particulièrement à introduire des gaz et/ou d'autres matières dans la zone d'un jet de coulée de métal fondu fluide, Le dispositif sert tout particulièrement à fai- re agir sur les métaux fondus fluides, des matières oui ont le pouvoir de débarrasser le métal de ses parties constitutives in- désirables, ou bien d'y introduire des matières qui doivent sur- pister dans le métal à traiter. afin d'y exercer une influence favorable en raison marne de leur présence. Sous le terne "métal"
<Desc/Clms Page number 2>
il font comprendre ici des métaux non-ferreux, des alliages, des aciers et des alliages d'acier.
Dans la technique des alliages. il existe un nombre de ma- tières d'alliage dont l'alliage à un bain de fusion (tout particu- lièrement lorsqu'elles sont ajoutées en proportions relativement élevées au bain .de fusion) provoque des difficultés du fait qu'el- les se répartissent mal. par exemple irrégulièrement, dans la fu- sion. ou bien du fait au'en raison d'une haute aff inité, elles forment des combinaisons, par exemple des oxvdes ou des nitmures, avec les matières du bain de fusion ou avec l'atmosphère voisine de la fusion La répartition irrégulière des éléments d'alliage, respectivement des compositions des éléments d'alliage subsistant dans la fusion.
provoauent des détérioration de la Qualité de l'al liae d'autant plus si les inclusions comportent des parcelles de grandeur relativement élevée qui se divisent ou se disposent mal dans la structure de l'alliage de base. Des exemples tvpiaues pour l'alliage de l'acier sont des additions en titane ou en aluminum, respectivement des pré-alliages présentant de fortes proportions de tels éléments. De plus, il faut également compter parmi ces ma- tières. par exemple. le bore. le niobium. le vanadium, le tantale, ainsi que les alliages et les compositions des éléments mentionnés plus haut.
L'influence défavorable des inclusions se formant lors de l'addition de telles matières d'alliage, par exemple dans l'aciez ou dans les alliages d'acier, se manifeste de différentes manières et peut se traduire, par exemple, par la réduction : pouvoir de déformation à chaud et à froid, de la constitution superficielle, de la résistance à la corrosion, du pouvoir de soudage, ou bien même des propriétés de résistance, tout particulièrement de la dureté.
Un procédé simple et sur pour éliminer, respectivement éviter, de telles sources de défectuosités n'était pas connu jusqu'à pré- sent. L'invention vise à proposer un tel procédé et un dispositif particulièrement approprié à cette fin.
<Desc/Clms Page number 3>
Suivant l'invention, on procède par exemple ae manière que le métal fondu fluide, ou bien l'alliage de base, par exemple un acier ou un alliage d'acier et Qui doit être allié à (de± matières du, type mentionné plus haut et provoquent des difficultés'torsade l'Alliage. soit soumis, après la coulée. depuis le dispositif de fusion à une dépression élevée, et ce. en un jet libre traversant la chambre à dépression ; d'autre part, la matière d'alliage est introduite dans le jet de coulée, de préférence. à l'aide d'un gaz inerte.
Avantageusement il faut veiller que le 'jet de coulée à allier soit largement divisé, Les matières d'alliage,sont ajoutées sous forme finement broyée et. dans ce cas, avantageusement plus le jet de coulée est divisé, plus il faut accentuer la finesse du broyage. Les matières d'alliage peuvent être introduites séparé- ment dans le jet de coulée, et ce. depuis la canalisation d'amenée du gaz inerte, par exemple par l'intermédiaire d'un sas prévu dans ,le couvercle de la chambre à dépression. Il est également possible d'introduire la matière d'alliage sous la forme d'un ensemble à l'état fondu ou sous forme de vapeur, dans le jet de coulée.
Il est possible de procéder d'une manière similaire lorsque le métal à couler ne doit être traité qu'avec, ou simultanément avec, des gaz de réaction.
Le procédé, par exemple pour le traitement de l'acier, est avantageusement mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif dont une forme d'exécution est représentée au dessin annexé. Ici.ce dispo- sitif est constitué par un récipient obturable 1. d'une capacité telle, à savoir d'une hauteur et d'une largeur telles, qu'il puis- se recevoir une poche de coulée usuelle 2 ou un moule de 'coulée , Il de grandeur appropriée (coquille). L'obturation est effectuée au moyen du couvercle 3. Le bourrage 4 du récipient 1 est disposé de manière qu'il ne puisse pas 8tre endommagé par le rayonnement de chaleur de l'acier fluide. Avantageusement, le couvercle est égale- ment muni d'une protection contre les rayonnements, par exemple en tôle, en amiante ou similaire.
En outre. on prévoit une canalisa-
<Desc/Clms Page number 4>
tien d'aspiration 5 conduisant aux pompes à vide. Le couvarcle 3 porte un vase 9 en forme de poche de coulée, disposé d'une manière étanche au vide sur le dit couvercle au moyen d'un joint d'étan- chéité 11 et muni d'une évacuation réglable 10. Par l'ouverture 12. pratiquée dans le couvercle 3, l'acier est projeté depuis la poche 9 jusque dans la chambre à dépression 1. Au moins une fenêtre d'observation 13 sert à surveiller le traitement sous dépression.
Suivant l'invention, un dispositif de chargement est prévu dans la paroi du récipient à dépression 1 (ou dans le couvercle 3). Ce dis- positif est exécuté de manière que le gaz venant du récipient à gaz 15. soit introduit dans la chambre à dépression 1 par l'inter- médiaire de la canalisation d'amenée 8 dans laquelle est prévue un organe de verrouillage 14. En outre, la canalisation de gaz 8 peut être reliée à un dispositif d'amenée 16 pour les matières d'al- liage finement divisées et, par exemple, muni d'une vis transpor- teuse sans fin 17 rendue étanche, de manière que le gaz puisse effectuer le transport de ces matières. L'extrémité libre du tube d'amenée 8 se termine au-dessus du récipient 2 à proximité de ce dernier.
Il est de préférence muni d'une trompe 18 qui permet d'in- troduire la matière d'alliage directement dans le jet de coulée, en-dessous de l'ouverture 12. Cependant la matière d'alliage peut également être introduite dans le bain de fusion par un sas spécial. par exemple prévu dans le couvercle 3..
Un tel dispositif est. de préférence, mis en oeuvre de la manière suivante : le traitement d'une fusion se trouvant dans la chambre à dépression 1. dans le récipient 9 ou amenée pendant le traitement à ce récipients-cette chambre est mise sous dépression à l'aide des pompes (non représentées) reliées à la canalisation à dépression 5. Après l'ouverture du bouchon dans le récipient 9, la fusion s'écoule par l'ouverture 12 jusque dans la chambre à dé- pression 1.
Si une matière d'alliage délicate doit Être introduite dans le jet de coulée, on amène un gaz inerte, par exemple de l'argon,
<Desc/Clms Page number 5>
depuis le récipient à gaz 15 iusaue dans la chambre à dépression 1, dans ce cas l'organe de verrouillage dans la canalisation d'aspira- tion 5 peut être fermé, de ce fait la matière d'alliage est intro- duite dns le gaz au moyen du dispositif 16 et est amenée avec ce dernier à proximité du jet de coulée par l'intermédiaire da tube 8.
Lors de ce procédé, il est particulièrement précieux au'il soit possible de veiller à diviser le jet de coulée en fines gout- telettes dont le diamètre présente une grandeur d'environ 10 à 103 mm. La division du jet de fusion. par exemple de l'acier. en des gouttelettes de cette grandeur. est obtenue du fait que pendant aue l'acier s'écoule dans la dépression. plusieurs facteurs sont mis en relation déterminée l'un par rapport à l'autre. L'ouverture d'ad- mission (la tuyère de la poche de coulée) est choisie de manière à présenter une largeur d'environ 25 à, 70 mm de diamètre. La dépres- sion appropriée est choisie dans la zone de 30 jusqu'à 0,1 mm Hg.
Lorsqu'il s'agit de types d'acier contenant usuellement une teneur particulièrement élevée en gaz. tels que l'acier non-calmé ou fai- blement calmé, on choisira des valeurs en mm Hg se situant dans la région supérieure des valeurs de mm Hg. tandis que lorsqu'il s'agit de types d'acier calmé. on travaillera avec de petites valeurs de mm L'acier plus riche en gaz doit être coulé par des tuyères plus larges. tandis que l'acier plus pauvre en gaz sera coulé par des tuyères plus étroites. En outre, avantageusement la colonne d'acier au-dessus de l'ouverture d'admission (la tuyère de la poche de coulée) sera choisie de manière à présenter une hauteur d'au moins 300 mm.
Lors d'un choix judicieux, ces facteurs procurent une division de l'acier, s'écoulant en chute libre dans la dépres- sion. en gouttelettes présentant une grandeur de l'ordre de 10 à 10-3 mm. Le choix judicieux des f?cteurs peut être contrôlé de ma- nière que le processus de coulée soit filmé avec une succession rapide des images (par exemple 7000 images par seconde), de manière que la grandeur des gouttelettes puisse être mesurée sur les images du. film.
<Desc/Clms Page number 6>
L'addition des matières d'alliage peut être effectuée en une fois ou en plusieurs fois. par quantités partielles,.ce der- nier procédé étant plus avantageux du fait que le vide n'est pas trop fortement réduit en raison de l'addition du gaz inerte. Après chaque addition de matière d'alliage. l'organe de verrouillage dans la canalisation d'aspiration 5 est à nouveau ouvert. s'il aurait été fermé. et l'aspiration est poursuivie.
L'amenée de gaz inerte permet également de réduire la pres- sion partielle des gaz indésirables qui sont amenés avec les ma- tières d'alliage et. de cette manière. il est possible d'évacuer rapidement ces gaz. A la¯place de gaz inerte, il est également possible d'utiliser, entre autres, un autre gaz inoffensif.
De cette manière il est possible. et ce. dans une envergure non encore atteinte à ce jour. d'introduire dans le bain de fusion. par exemple l'acier, des éléments d'alliage difficiles, par exemple le titane, en Quantités relativement élevées avec un minimum de perte et dans une bonne répartition et d'obtenir, de ce fait, des produits présentant des propriétés nouvelles.
Si le dispositif doit servir à charger le métal avec des gaz de réaction. rien n'y est changé. sauf que le récipient à gaz est rempli de gaz de réaction. au lieu de gaz inerte, et que le dit gaz de réaction est introduit dans la chambre à dépression.
Si, dans ce cas, on veut renoncer à 1'-amenée de matières solides ou liquides, telles aue les éléments d'alliage, les canali- sations d'amenée pour ces matières sont verrouillées ou bien il est même possible de négliger ces dispositifs d'amenée.