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Publication number: BE559878A
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Description


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   La présente invention concerne des électrodes non consu- mables pour la production, par fusion à l'arc, de lingots de mé- taux réactifs à haut point de fusion des groupes IV, V et VI du tableau périodique; 
Les procédés de production de métaux réfractaires comme le titane, le tantale, le columbium, le vanadium, le zirconium, . le molybdène, le tungstène, etc. donnent une matière dont la formeà l'état final est une dendrite, une poudre ou une matière spongieuse. Pour fabriquer des tôles, des barres, des tiges ou d'autres formes de pièces en partant de produits finals aussi finement divisés; il faut en faire des lingots pouvant être tra- vaillés à chaud ou à froid.

   Pour obtenir des lingots de ces métaux, il n'est pas possible d'utiliser les procédés de fusion normaux, parce que ces métaux ont non seulement des points de fu- 

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 sion extrêmement élevés, mais aussi une telle affinité pour l'oxygène et l'azote de l'air atmosphérique que leur fu- sion doit se faire soit dans le vide, soit dans une atmosphère de protection. 



   Deux procédés différents ont été utilisés avant la pré- sente invention pour obtenir des lingots des métaux considérés. 



   Suivant un procédé, le métal est comprimé, sous sa forme spongieuse ou autre, de façon à constituer une électrode consumable. Cette électrode, constituant une borne pour l'amenée du courant utilisé, est introduite dans un four vers un creuset qui constitue l'autre borne de l'installation et, quand un arc électrique a été établi, l'électrode fond progressivement pour produire les lingots désirés. 



   L'autre procédé, auquel la présente invention se rapporte, consiste introduire le métal dans un creuset refroidi à l'eau, où il fond sous l'effet de la chaleur de l'arc produit par une électrode réfractaire non consumable, par exemple en tungstène ou en carbone. 



  .Avec ce procédé, une faible quantité de matière est fondue à la fois, et le lingot se forme progressivement par adjonction de matière première supplémentaire amenée à l'arc et   au   bain de fusion. 



  Le métal réfractaire en fusion est fortement contaminé par la matière de l'électrode, ce qui affecte la ductilité et la faible dureté du produit final.   C'est   pourquoi la fusion à l'arc avec électrodes non consumables a été. remplacée par le procédé précité de fusion avec électrode consumable. 



   Suivant la présente invention, une électrode en substance non consumable pour la production, par fusion à l'arc, de lingots de métaux réactifs à haut point de fusion des groupes IV, V et VI du tableau périodique, comme le titane, le tantale, le vanadium, .le molybdène, le zirconium, le tungstène ou le columbium, consiste en un carbure d'un ou de plusieurs de ces métaux, contenant suffi- samment de carbone libre pour   empêcher   la désintégration sous l'effet le chacs   thermi ques.   



    @   

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L'unique figure du dessin annexé est une coupe verticale d'un appareil de fusion à l'arc équipé de l'électrode conforme à   l'invention.   



   Les électrodes non consumables se composent   d'un   carbure de métal réfractaire avec environ de 6 à 9% de carbone libre uni- formément réparti pour assurer la résistance aux chocs thermiques. 



   L'utilité pratique des électrodes de l'invention ressor- tira clairement de la description d'essais de fusion à l'arc utilisant des électrodes non consumables en carbure de titane pour faire, d'une matière spongieuse, du titane métallique massif. 



  Cependant, si on désire fondre du zirconium, on utilisera des électrodes en carbure de zirconium. L'invention envisage de même l'utilisation d'électrodes en carbure de tantale, de columbium, de vanadium, de molybdène et de tungstène.. 



   Des techniques courantes peuvent'être-utilisées pour ajouter du carbone libre au carbure dont les électrodes   considérée   doivent être faites. Dans le cas du carbure de titane, la teneur normale en carbone est d'environ   19,8%.   En prévoyant un excès de carbone lors de la préparation du TiC, on peut obtenir, comme produit final, du carbure de titane ayant plusieurs pourcent de carbone libre en excès. Ce carbure de titane à haute teneur en carbone peut être comprimé à chaud avec le carbure à pourcentage de carbone normal, pour préparer les électrodes de l'invention. 



  Il est aussi possible d'ajouter le carbone libre nécessaire, de préférence sous la forme de flocons de graphite, à du carbure ayar la proportion stoechiométrique de carbone. 



   Dans un cas d'application de l'invention, on a préparé une série d'électrodes ayant un diamètre de 3/8 pouce   (9,5     mm.)   et une longueur allant de 1,5 à 2 pouces (38 à 51 mm. ) et contenant de 6 à 9% de carbone libre. La teneur en carbone libre de l'électrode a été déterminée en mélangeant de la poudre de carbure de titane pur avec   des.  poudres de carbure de titane à haute teneur en carbone, dans des proportions voulues pour obtenir la quantité 

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 désirée de carbone libre. Les poudres ont ensuite été comprimées à chaud dans des matrices convenables donnant de petites électrodes rondes en forme de crayons ayant les dimensions précitées. 



   Une électrode 10 suivant l'invention, préparée comme précité, a été fixée dans un arbre porte-électrode 12 refroidi à   l'eau,  à l'aide d'un dispositif d'adaptation 14 en   cuivre.   Comme représenté, cet ensemble a été introduit à l'intérieur du creuset en cuivre 16 refroidi à l'eau d'un four de fusion à l'arc dans lequel régnait une atmosphère inerte. 



   Les essais dans le four de fusion   à'l'arc   ont montré que les électrodes fonctionnent bien sans perte de matière apparente. 



  Chaque électrode a maintenu un arc d'excellente qualité et n'a présenté aucun signe de désintégration ou de détérioration d'aucune sorte. Les analyses, au point de vue teneur en carbone, du titane spongïeux utilisé dans les essais de fusion et du titane plein obtenu après les essais, sont données au tableau I suivant. 



   TABLEAU I 
 EMI4.1 
 
<tb> Métal <SEP> Pourcentage <SEP> de
<tb> carbone
<tb> Métal <SEP> spongieux <SEP> 0,045
<tb> 
<tb> Electrode <SEP> en <SEP> titane <SEP> formée <SEP> avec
<tb> 7 <SEP> % <SEP> de <SEP> carbone <SEP> libre <SEP> 0,043
<tb> @
<tb> Electrode <SEP> en <SEP> titane <SEP> formée <SEP> avec
<tb> 9 <SEP> % <SEP> de <SEP> carbone <SEP> libre <SEP> .0,068
<tb> 
 On voit donc qu'avec l'électrode contenant 7% de carbone libre, il n'y a .aucun entraînement de carbone, et un entraînement de carbone insignifiant dans le cas de l'électrode à 9% de carbone libre. 



   Il est possible, avec le procédé de la présente invention., de former non seulement des lingots métalliques, mais aussi des alliages de métaux réactifs par fusion à l'arc, à condition que l'électrode en carbone contienne suffisamment de carbone libre pour supprimer la tendance qu'ont normalement les carbones à   se-,.-   désintégrer sous l'effet des chocs thermiques. 

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   Les électrodes de la présente invention présentent des avantages notables par rapport aux anciennes électrodes non consu- mables, en ce qui concerne les travaux auxiliaires nécessaires dans le cas de la récupération de déchets métalliques. Dans le cas de procédés de fusion à électrodes consumables, non seulement la mitraille doit être convenablement sélectionnée et nettoyée avant de pouvoir être utilisée dans un four à arc, mais cer- taines formes et dimensions ne peuvent pas être comprimées sous forme d'électrodes. En outre, certains morceaux de mitraille sont grands au point de devoir être mis à dimension par burinage avant de pouvoir en faire des électrodes. Outre le coût de l'opé- ration, il y a danger que les dispositifs de burinage puissent con- taminer le produit final. 



   Avec les électrodes de la présente invention, la nécessité de fabriquer des électrodes consumables en partant d'un métal réactif spongieux, est supprimée. Les mitrailles provenant de la fabrication de parties de machines peuvent ainsi être uti- lisées en fièrement à la production de nouveaux lingots. 



   REVENDICATIONS   @   
1.- Electrode en substance non consumable pour la produc- tion, par fusion à l'arc, de lingots de métaux réactifs à haut point de fusion des groupes IV, V et VI du tableau périodique, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un carbure   d'au 'moins   un de ces métaux et contient suffisamment de carbone libre pour ne pas se désintégrer sous l'effet de chocs   thermiques.

Claims

2. - Electrode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le métal réactif à haut point de fusion est du titane, tantale, vanadium, molybdène, zirconium, tungstène ou columbium.

3. - Electrode suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle se compose de 91% à 94% en poids du carbure du métal soumis à la fusion à arc et de 6% à 9% en poids de carbone libre. <Desc/Clms Page number 6>

4.- Procédé de formation de lingots utilisant l'électrode non consumable suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérise -en ce qu'on fait fondre un métal réactif des groupes Iv, V et VI du tableau périodique en un lingot moulé, en substance comme décrit ci-avant.

5.- Appareil pour la mise en pratique du procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il, comprend un creuset' refroidi à l'eau,une électrode en substance non consumable du genre défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 3, et un porte-électrode refroidi à l'eau maintenant l'électrode centrée dans le creuset.

6.- Appareil pour la fusion à l'arc de métaux, en substance, comme décrit ci-dessus et représenté au dessin annexé.