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"Procédé pour protéger les outile dans le filage à la presse et pour protéger la barre".
L'invention à pour objut un procédé visant à protéger les outils contre l'usure dans le filage à la presse d'un métal lourd, notamment d'acier, et à protéger contre l'oxydât,'on la barre obtenue, en appliquant un mélange sur la billette et/ou sur les outils.
Pour les procédés de ce genre, on a déjà proposé de très nombreuses substances comme ingrédients du mélange; pratiquement, on a employé presque exclusivement le verre dont on choisit la composition de façon telle qu'il soit visqueux à la température de la billette ou ,\ collo de filage, Il forma sur les outils et sur la barra une couchu qui protège la barre contre l'oxyda- tion, mais on arriva rarement à fermer une couche lisse tout\ à fait unie sur la barre, de sorte que lorsqu'on a élimina
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la couche de façon plus ou moinn satisfaisante par des proc6- d,t':
1 d'étirage et/ou de d'CpUIW, la barra présente une sur face rugueuse, dans certains caa marquée.
Les matières similaire au verre sont. obtenues
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à partir de masse fondues homogènes de constituants vitri 44- blea qui, en ao r"tr"tdiul1n!lt,, pnnnont do ht phase- flu1r\n .1 ln illi4liso vitsqutumuaa Clt. qui, prou la 1-ut t-utili 1 ()Ilinellt une matière amorphe homogène, Cetto matière amorphe homotr.ànlif et visqueuse devient plus ou moiua fluide ou rente plus ou moins visqueuse à la température de la billette, suivant sa composition, et après la processus de filage elle se solidi-
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fie sur la surface de la barre, clo!3t-'4-dire in l'extérieur et à l'intérieur dans le cas de profilas creux, et forme A nou- veau une couche de verro amorphe et homogène, solidaire de la barre.
On ne peut pas enlever mécaniquement la couche sans appliquer à la barre un travail de percussion ou d'érosion,
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par exemple au jet de sable, ce qui produit habituuilumont des rugosités A la surface de la burro, On a souvent proposa d'utiliser du mica, NaAl, ou KAL2 [(0HI<')2/A1Sl;./)10J notamment uoua lu forme de micro'-'nica; cette matioru n'a pas donno 8atiu1"14ction dans le filage de l'acier et d'autres m. taux lxpurds parce qu' ol1u ne forme pas, lors de l'extrusion, unu couche proteant la barre d'acier contre l'oxydation. Il en est de même et pour la même raison pour :
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le talc Mg (OH)53.0 le borax : NazBO?.1.OH0 (qui devient liquide r1 678- C) le feldspath : Na ou K [A1Si)Og l l'amiante :
(y compris sous forme de poudre) Mg (OH) .i,Gl?t0, et l'argile : sous la forme bentonite
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(A11, 67MgO,33) [(OH)2/Si4O10]@@2, Na0,33 (H20)4.
Dans le filage de l'acier, le graphite entraîna un risque de carburation sur les borda. Aucun de ces corps n'a pu être adopta dans lu pratique, malgré des efforts im- portants,
Les phyllosilicates comme la serpentine, le mica, l'argile, dont l'action repose sur la propriété de glissement de cristaux à réseau stratifié, c'est-à-dire qui permettent un glissement le long des couches du réseau, n'ont pus donné satisfaction ni comme agents de protection de la barre contre l'oxydation, ni comme agent de protection des filières, mandrins et conteneurs contre l'usure.
L'invention a pour but d'éviter les inconvé- nients cités ut elle réside dans le fait que le mélange con- tient une proportion notable d'oxydes métalliques et un constituant (par exemple SiO2) Grâce auquel le mélange est défirmable plastiquement à la température de la billette et sous lu pression do filage sans être encore visqueux, ni encore moins fluide, de, sorte que lors de l'extrusion du métal lourd, le mélange est filé sous forme de couche mince et dense entre les outils et le métal lourd.
Le mélange s'applique alors en couche mince et cohérente sur la matière filée qui avance et l'oxyda métalli- que de la couche protège la surface de la barre contre l'oxyda* tion et donne à la couche un caractère cristallin. Ce proces- sus est analogue à ce qui se pause lorsqu'on prélève une couche de poudre de riz sur une poudre dite solide ou "compacte" au moyen d'une houpette. On ne retire à chaque foie de la poud@e solide qu'une couche très mince qui n'est pas liquide, ni môme pâteuse, mais qui adhère à sec sur la houpette,
La faculté de déformation plastique, au sens de l'invention,
est fondée sur le fait que des cristaux chauffés
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soumis à une pression subissent des déplacements et das glis- sements dans la réseau cristallin, Les réseaux cristallins qui permettent cette déformation plastique sont dos structures réticulaires relises solidairement unira elles pur des ions, et non pas des réseaux stratifiés ou imbriqués dont les cou- ches peuvent glisser librement l'une sur l'autre, parce qu'elles ne sont pas relises solidairement par des ions. Les structures à réseau stratifié existent par exemple dans les phyllosilicates mentionnés plus haut.
Les mélanges utilisés suivant l'invention ne sont vitreux ni par nature, ni à la température de la billette ou après le processus de filage.
La couche formée suivant l'invention est facile à enlever de la barre terminée, dans la mesure ou elle ne s'en détache pas d'elle-même, et elle laisse une surface de barre tout à fait lisse et exempte de marques. Contrairement aux matières vitreuses qui ont un large intervalle de viscosi- té@ou exclusivement suivant l'invention Se convertissent, à des températures déterminées par leur componition, en une masse fluide qui se solidifie à nouveau dès son refroidissement en donnant des cristaux. Par suite, leur composition doit être adaptée à la température de billette du métal qu'il s'agit de filer.
Pour filer à la presse un métal lourd détermine, on utilise de préférence un mélange contenant une proportion appréciable d'oxydes du morne métal lourd ou de métaux apparen- tés. Pour filer l'acier, on utilise donc un mélange contenant une proportion notable d'oxydes de fer.
On obtient une sécurité particulière pour le dérou- lement uniforme du processus lorsqu'on choisit un mélange dont aucun des constituants ne fond pendant le filage à la presse.
Nais on peut aussi utiliser un mélange dont un constituant,
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qui n'oat, l'h3 viuquuux ut, n'n donc pua d'état visqueux mais I)i4aiie diroct.u,lIont. du l'6t.It uolidu à 1#Lrt liquide quand on lu clH1Ul'fo. rond la rn81l\tlO plastique muta non visqueux, Pur axurnpiu, an puut utiliser comme conntitutinto tous les composa mn-ï'.mx dont lu point du fusion défini ont peu in et Ili i,rnEytr',li.uru du lit 1 hlt..o du m''Jt/J lourd eon*id4¯ t'c , (,Ullni! ou i 11 u 1 i Eac I far, 1 ou utilise par crxumplu lu tétra- Clrnla,! du :.['),\ 1 u:r. qui a un point un fusion do H7Bo C.
On pczut 14u:.isi utiliaor rzvrzrsturrustmant ur:l mr li1tl( de CO;,.t,1 t..UÍ!!t,:. 5eulwnont cristallins contenant plusieurs cun:,t.1tudUt,:; qu! ;jH liquf.1î ont lors du filage a la presse et d'autre constituants qui ro:,t mt solides pondant le filage la li A condition que la m''lance dans son ensemble soit uncoro plslat,frlJ=.,unt d'-formable tA la te;mp;rutux de billette ut A lu prfHwion do 1'11neo.
On !)l.I\1;, un outre utiliser un mélange dont l'un dus curzt,1 tum,t:, cet, du nature cristalline et devient liquida, vi :;rp1IJ\I.)( un collant, par l'échauffesnent, tandis qu'on utilise au liiii d'un cs7.yczcr métallique pur, un composé chimique cris- t,tllin d'oxyde métallique driv d'oxydes de métaux semblables ou zsiyyarr,nt au mtul lourd qu'il s'agit de filer, Quand on ni ats l'acier :, une tttml),rattire da billette d'environ 1100* 0, on p''.%. utiliser par exemple FeSiO3 dont le point de fusion eat il 1140 C. ou par exemple 1o'e23104 dont le point de fusion eut à 127t) C. hl ra 'ju<2 la protection de filières et des tiïts;yts rit ;rtl,:)r,l',a :1' QI fectuQ en ll'nlT.1I)r lieu à l'aide d'un mi'lan'-, ri., oou'4r j,s d.. natur'} ct¯istzr111na :
ununt comme a ts:3t,ituxnGa dot. oxydas métalliques cri 8t'-.l 1.1 i n$ appropriés, qui n'ox11'u qu'unu faible plasticité des cristaux (ou des
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m61angotJ do cristaux ot d'un constituant, pulvérulent fondu) , la protection du conteneur et du mandrin exile l'utilisation de mélanges de poudres du nature criutulllnu donu lesquelles une grande partie du m4.rzn;
o puzri,o à lu phase liquides la température de la billette, afin do coliur on uno oompooi- tion plnotiquu, tr1S mu7.I'.ryt,.lu, lua }!1,t'tloulQU du poudruo cristallines chauffées qui no fondant puât
Cette phase du la composition chauffée peut être
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comparée z1 une phase qui au forme lors du refroidissement d'un alliage métallique fondu, en dessous du la ligne de liquidus mais au-dessus de la ligne de solidus.
Lors du
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refroidissement aprs le processus de filage ot au iratichia- semant de la ligne de solidus, la couche protectrice contre l'oxydation que porte la barre prend, si elle est formée
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d'une telle composition, un caractère cri stzzJ 11n et éclate en se détachant facilement de la barre par suite (lu sa gl'l:Irnh, tension superficielle et de la grande foret) d'attraction in.
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termolculaire, et aussi de sa faible adhrencfa ,'! la matière de la barre. (Par exemple, danu le filage du l'acier : \
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poudre cristalline de Ye20) et poudre cristalline 51 2Ai203 Na20 - FeO).
Une forme de réalisation prêl'Arec du proctd6 consiste à utiliser un mélange synthétique de poudres qui se compose principalement d'une matière qui est liquide, visqueuse ou au moins collante à la température de la billette et qui
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présente une structure cristalline (d'oririne mil\fri11ol:111ue ou synthétique). Pour le fil.'tfo de l'acier, on ; ;ut, ut.1l1tilJr comme constituant prpond'r)'.lt de la poudre- de pierre ponce qui a un point do fusion de 1100 - 1200 C. Cette poudre de pierre ponce présente à peu près la compos tion suivante :
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55 à 72 % de SiO2
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12 à 2 ; d tAl3 â A 6 ds 4 ds 0 t, 5 , j de "2 3-
Comme autre constituant de mélange, on utilise un oxyde métallique cristallin dont le métal est semblable ou apparenté au métal à filer, par exemple Fe2O3 dans le filage de l'acier.
Mais suivant l'invention, il faut utiliser' ces constituants en proportion telle que le premier consti- tuant, qui prédomine, forme un composé chimique et/ou une suspension avec une partie seulement de l'oxyde métallique cristallin, déjà sous la température de la billette et ensuite sous la pression et la chaleur du processus de filage. Dans le filage de l'acier, par exemple, FeO se combine à SiO2 pour donner FeSiO3,
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Maie du point de vue physique et 1IIt",..a1,....., BfcMw*pWMi 4e 1'1.."'1...
Il cet possible aussi d'ajouter une très grande quantité de particules finement divisées à des matières vitreuses déterminées (après les avoir chauffées jusqu'à une fusion homogène) et de les forcer ainsi à subir au refroidissement un processus de cristallisation spontanée, de sorte qu'elles.perdent leur nature vitreuse et prennent spontanément une forme cristalline, sana devenir d'abord vis-
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queuses. On appelle ce processus edrv,trifiaatiatt", Un* cristallisation spontanée de silice fondue donne par exemple des cristaux de quartz. On tire parti de cette possibilité notamment pour protéger le conteneur et.le mandrin de façon que dans le filage de tubes, des matières de ce genre forment une couche protectrice cristalline à l'intérieur du tube.
Pour la réalisation de ce genre de procédé dans le filage de l'acier, on peut par exemple utiliser un mélange
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de la composition suivante :
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10 a 2,S ci de poudre cristalline de Fe 203 zal à 3,3 ; de NaO et
60 à 65 % de B2O3 sous forme de poudre de verre amorphe.
On utilise de préférence un mélange dont le constituant sous forme de poudre cristalline d'oxyde métalli- que ont formé d'un oxyde de métal à plusieurs valences diffé- rentes qui ae dissocie à la température et à la pression de la billette et cède de l'oxygène en petites quantités. Il en résulte un surcroit de pouvoir de glissement et une plasti- cité particulièrement bonne par suite de la modification de con structure cristalline qui est elle-même la/séquence de l'éli- mination d'un atome d'oxygène du réseau cristallin.
Dans le filage de l'acier, il ae produit par exemple le processus suivantet
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e03 ----- pe04 L'oxygène libéré par la dissociation de 1et tf"'" 4% létal eui1 la toupimikupe de la 11.... diminue l'adhérence de la couche d'oxydation à la barre, et plus précisément par formation d'un mince voile d'oxyde sur la barre et par dilatation après le processus de filage et gonflage de la couche plastique protectrice contre l'oxydation.
De ce fait, la tension superficielle de la couche protectrice augmente.
Dans le procédé suivant l'invention, la couche filée sur la barre présente après le refroidissement une grande tension superficielle et une grande tension de surface limite, et par suite d'une très grande force d'attraction in- termoléculaire elle n'a pas une forte adhérence à la barre Métallique filée. Pendant le refroidissement, la couche s'ag- glomère partiellement en aphérules et un résidu libre de la poudre cristalline d'oxyde métallique, par exemple de Fe3O4,
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reste aux la surface du Métal sous la forme d'une couche de poudre. On obtient par exemple cet effet quand on utilise un mélange contenant 97% de borosilicate de sodium et 2, 5% de Si2O3.
Les sphérules se détachent facilement et on peut essuyer la couche de poudre si cela est nécessaire en vue de la transformation ultérieure de la barre.
Pour des raisons techniques et économiques, dans le filage de l'acier, il est particulièrement avantageux d'utiliser un mélange comprenant une proportion importante d'oxydes de fer. Il est avantageux d'utiliser un amosite con- tenant environ 50 de silice, environ 32 % d'oxyde ferreux, environ 8 % d'oxyde ferrique, environ 4% d'oxyde de magné- sium, environ 4% d'eau, le reste étant formé d'oxydes alca- lins.
On a eu de bons résultats aussi en utilisant de l'amiante bleu du Cap contenant environ 51 % de silice, 36% d'oxyde ferreux, 2 % d'oxyde de magnésium, 4 d'eau, le reste étant formé d'oxydes alcalins.
Pour différentes raisons, certains oxydes métal.. liques sont à exclure dans chaque cas d'espèce pour l'applica- tion suivant l'invention. Il faut exclure les oxydes métalli. ques qui entreraient en réaction chimique avec la billette à filer, c'est-à-dire qu'il ne faut pas utiliser d'oxydes de métaux qui ont une moindre affinité pour l'oxygène que le tétai à filer.
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Il faut exclure aussi les oxydes métalliques qui occasionneraient une corrosion intercristalline du métal à filer, ce qui est par exemple le cas de l'oxyde de plomb dans le filage du fer, Il faut exclure enfin les Oxydes métalliques et autres corps qui accéléraient la diffusion de l'oxygène dans le métal filé ou encore diffuseraient eux-mêmes dans celui-ci
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pendant le temps de contact relativement court qui a lieu pendant le refroidissement de la matière filée, c'est-à- dire que par exemple dans le filage de l'acier, il faut exclure les oxyàea de nickel, de cuivre, de cobalt et de molybdène.
De Même, il faut éviter les matières qui cèdent de l'oxygène, de l'azote ou de l'anhydride sulfureux. Dans le cas d'aciers qui ne supportent pas la carburation sur les borda, il faut éviter les additions de graphite.
Pour éviter de trop grandes épaisseurs de couche et pour assurer un passage régulier de la couche pro- tectrice à travers la filière, il faut de préférence que le mélange ne contienne pas de grains d'une grosseur supérieure à 0,3 mm. Pour la réalisation d'une couche particulièrement mince sur la barre, on utilise de plus petites grosseurs de grains.
La couche protectrice réalisée pratiquement sur la barre, qu'elle soit sous forme de couche cohérente ou sous forme de sphérules par dessus la couche de poudre, peut tire enlevée très facilement de la barre ; cela, on étire la barre, ce qui est généralement nécessaire de toute façon dans la fabrication. Lors de 1 .'étirage, la couche pro- tectrice éclate et se détache de la barre, et ilreste une surface de barre entièrement lisse et exempte de marques. Dans le cas de barres qui n'ont pas besoin d'un processus de dres- sage ou d'étirage, il suffit de chaîner brièvement la surface pour détacher la couche de la surface lisse de la barre (par exemple en faisant passer la flamme d'un brdleur à gaz).
Les mélanges utilisés suivant l'invention peuvent être introduite dans la presse à filer nous forme de masses pulvérulentes, pâtée ou de pièces moulées (rondelles), Il emporte seulement qu'ila arrivent d'une façon quelconque entre la billette chaude et les outils de la presse. t'est pourquoi,
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on peut les introduire dans la presse en même temps que la billette ou avant cella-ci. Il est possible aussi de les appliquer déjà sur les outils de presse, notamment sur la, filière, avant le chauffage ou la mise en place de ceux-ci.
On peut utiliser différents oxydes métalliques, principale. ment à l'état de mélange avec les oxydes de silicium. On peut utiliser des oxydes de métaux lourds de provenance Miné- rale ou synthétique ,
Les masses pulvérulentes, paies ou pièces mou- lées (par exemple rondelles) peuvent être fabriquées avec des poudres d'oxyde métallique à grain fin. On peut y ajou- ter des liants cornue le verre soluble; les pièces Moulées solides, en particulier les rondelles, peuvent aussi être fa- briquées avant l'insertion dans la presse, par un processus spécial de moulage.
Le pouvoir de protection contre l'usure que possède la couche peut être influence par l'épaisseur de la couche de poudre et, comme on l'a dit, cette épaisseur est déterminée par la grosseur des grains de la poudre. Le pouvoir de protection contre l'usure se décompose en pouvoir d'isole- ment thermique et pouvoir de diminution du frottement. L'iso- lement thermique est déterminé non seulement par l'épaisseur de la couche, mais aussi par la conductivité thermique des constituants, par exemple de la silice,
Un avantage particulier du procédé suivant l'in- vention réside dans le fait qu'à partir d'un petit nombre de constituants pour chaque type de métaux lourds à filer et pour toutes les températures de filage, on peut préparer,
en faisant varier les proportions des ingrédients, un mélange présentant
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des propriétés optimales pour 1.' uppl1catJ u: 1-,rermin,%u dout il s'agit. Les constituants du mélange qui deviennent plastiques, visqueux, collants ou liquides doivent toujours être choisis
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de façon telle que leur point de fusion soit peu inférieur ou égal à la,température de la billette de métal lourd à filer dans le cas visé.
En associant différente constituants de mélange présentant des points de fusion différents, on donne au lubrifiant une composition telle qu'il convienne soit à la filière, soit au mandrin et au conteneur, c'est-à- dire qu'il présente une plasticité plus ou moins grande,
Comme on l'a vu plus haut, dans une forme de réalisation préférée de l'invention, on travailla avec un (mélange contenant principalement des constituants cristalline pour obtenir une couche protectrice cristalline sur la barre,
Si l'on travaille avec un constituant vitreux, il faut que d'autres constituants forcent le verre à cristalliser, afin que la couche formée sur la barre soit cristalline, Le carac- tère de préférence cristallin du mélange empêche aussi l'ap- parition d'un état visqueux.
La couche protectrice ne prend qu'une faible épaisseur, elle devient uniforme et protège très bien contre la chaleur.