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"Procédé et dispositif de coulée ou de moulage et leurs diverses applications".-
La présente invention concerne et a essentiellement pour objet un procédé de ooulée, de coulage, de moulage ou analogue, ainsi qu'un dispositif pour l'exécution dudit procédé et les diverses applications et utilisations résultant de leur mise en oeuvre.
Dans certains procédés connus pour couler ou mouler des matières fusibles telles que métaux, verre et matières plastiques ou synthétiques, les moules employés pour une telle coulée ou un tel coulage ou moulage restent complètement-solides pendant l'opération de coulée ou de
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moulage. Conformément à certaines caractéristiques de la présente invention, la matière fusible est coulée ou moulée en contact avec une surface formée par un moule ou une matière de retenue ou analogue, qui garnit, revêt, ou recouvre une matière de soutien, d'appui ou de support sous la forme d'un corps de moule ou d'une matrice solide et qui fond partiellement pendant l'opé- ration de coulée ou de moulage.
Cette matière de moule fusible possède une conductivité thermique inférieure à celle de la matière de soutien, de support ou d'appui dans les parois du corps de moule ou de la matrice solide qu'elle revêt, garnit ou recouvre, et un point de fusion inférieur à la température de solidification de la matière fondue, destinée à être coulée ou moulée, et solidifie la matière fondue à couler ou à mouler en retirant ou dissipant de la chaleur à travers les parois de la matrice ou du corps de moule, à une vitesse ou à un débit qui empêche la fusion complète de la matière du moule.
Dans certains procédés connus de'coulée ou de moulage, le métal ou autre matière liquide à couler ou à mouler est versé depuis une certaine hauteur ou à partir d'un certain niveau dans le moule sous la forme d'un courant ou écoulement, Ceci orée des remous ou tourbillons dans la matière déversée et entremêle ou mélange la masse fluide aveo des crasses, laitiers ou scories et d'autres substancee non métalliques, ainsi qu'avec de l'air, en produisant ainsi des lingots compor- tant des défauts métallurgiques,
Conformément à certaines caractéristiques de la
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présente invention,
et afin d'éviter lea inconvénients ou désavantages précités accompagnants ou concomitante au versement de métal ou d'autres matières à couler dans un moule et afin de couler ou de mouler des lingots ou formes ou profils d'une telle matière sous une forme homogène, exempte ou dépourvue de soufflures, le liquide métallique est d'abord introduit dans un réservoir ou récipient analogue et est ensuite transféré dudit réservoir dans un moule sans aucun changement de niveau, d'altitude ou de hauteur de position.
La surface du liquide métallique dans le réservoir et dans le moule reste entièrement horizontale et il n'y a pas de versement réel de la masse liquide de métal, mais seulement un changement, une modification ou une variation dans la position occupée par le liquide métallique, sans aucun changement de direction de la part de la surface métallique, Au moyen de cette méthode, le processus opératoire de coulée ou de moulage peut se dérouler ou s'effectuer très rapidement et comme il n'y a pas de chute, de dénivella- tion ou de descente et que la surface du liquide demeure
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constamment ou entibrehier.c aaus la tourne position, aucun mélange ou entremêlement du liquide métallique aveo de la crasse, du laitjar ou de la scorie ou avec d'autres
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particulcf .)':V,l'1(llJ(;a. ou avec t'e l'uir, ne se produit.
L'apparu.. pour exécuter ou mettre en oeuvre le procéd. récrit, ci-dessus, canbigre en un réservoir ou récipient et un moule combinés, les deux étant rigidement fixée, reliée, attachée ou assemolés ensemble l'un à l'autra de telle manière ou suivant une corrélation telle
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que la surface de déver66<ac!tt- t 11... réservoir et la surface
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du moule recevant le versement soient situées sensible- ment sur la même ligne droite.
Conformément à la présente invention, un réservoir et moule combinés, formant une unité monobloc ou un assemblage intégré, comportent une matière fusible de moule ou de retenue appliquée à cette unité. Cette matière fusible de moule possède un poids spécifique ou une densité inférieure à celle de la matière à couler ou à mouler et par conséquent, forme une couche liquide qui flotte à la surface de la matière fondue à couler ou à mouler, contenue dans le réservoir. Pendant que la matière à couler ou à mouler est dans le réservoir',' elle est couverte par la couche fondue de matière de moule.
L'opération de coulée ou de roulage est effectuée en penchant, inclinant ou basculant l'unité formée par l'ensemble combiné du réservoir et du moule, d'un certain angle pour forcer la matière liquide, destinée à être coulée ou moulée, à passer du réservoir dans le moule.
Pendant cette opération,de transport, la couche fondue de la matière de moule d'écoule devant ou en arant de la matière à couler ou à mouler, pour revêtir, garnir ou recouvrir le moule, de sorte que la matière fondue à couler ou à mouler, transférée au moule, sera entourée ou enveloppée par la matière fusible de moule. La matière de moule en excès forme une couche liquide qui flotte à la surface de la matière coulée ou moulée, en améliorant ainsi la qualité de surface de la pièce moulée ou coulée et en entraînant d'autres avantagea qui seront décrits ci-après.
Le métal se contracte par retrait d'environ 4 %
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lorsqu'il se transforme en passant de l'état liquide à l'état solide, Dans le procédé classique d'élaboration ou de fabrication d'un lingot, le moule, dans la position finale de coulée ou de moulage, est debout ou dressé avec sa plus grande dimension orientée verticalement.
Le retrait ou la contraction du métal dans un lingot pendant les opérations de coulée ou de moulage par un tel procédé opératoire se traduit par la formation d'une cavité ou retassure au sommet ou dans la partie supérieure ou tête du lingot. Si ce lingot était laminé par applica- tion d'une pression de laminage contre ses côtés ou faces longitudinaux sans ébouter, couper, cisailler ou affranchir la portion de retrait de la tête ou du sommet de la pièce coulée ou moulée, cette pièce coulée ou moulée se fendrait, fissurerait ou se partagerait.et se diviserait en forme de "queue de poisson". Pour éviter cela, il serait nécessaire d'ébouter, de couper, de oisailler ou de trancher, avant laminage, la portion ou section ou le tronçon du lingot contenant la cavité ou. retassure.
Comme caractéristique importante de la présente invention, le réservoir et moule combinés sont agencés ou disposés et construits de façon à pouvoir tourner comme un seul ensemble unitaire ou comme un seul bloc autour d'un axe, d'un angle inférieur à 1800 et de préférence à 90 ou moins, et à produire une pièce coulée ou moulée sous la forme d'une plaque de coulée, dalle, feuille ou brame ou d'un lopin ou analogue. Cette plaque de coulée, dalle ou brame est refroidie et coulée ou moulée pendant que la plus grande dimension superfi- cielle du corps ou de la masse de matière en cours de 1
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coulée ou de moulage est horizontale et au sommet ou à la partie supérieure.
Par conséquent, toute cavité de retrait ou de contraction ou retassure, formée sur la surface supérieure ou de dessus, est distribuée ou répartie entièrement sur une surface comparativement grande ou étendue et est presque insignifiante lorsqu'elle est étalée ou étendue si largement et d'une façon si mince, En outre, comme la pression de laminage est appliquée aux côtés ou faces de la plaque de coulée ou brame présentant de telles surfaces comparativement grandes, les irrégularités, telles qu'elles puissent être sur la surface dues au retrait ou à la contraction, sont éliminées ou supprimées par laminage. En conséquence, aucun éboutage,tranchage ou affranchissement n'est nécessaire et une récupération de 100 % est obtenue ou atteinte.
De même, avec le procédé de la présente invention, tel que décrit, il est facile de contrôler ou de régler l'épaisseur de la plaque ou brame coulée ou moulée avec la même unité, en contrôlant ou réglant simplementla quantité de métal employée. Par conséquent, la quantité de laminage nécessaire pour former une feuille ou tôle mince peut être réduite en coulant ou moulant une plaque ou brame mince d'une épaisseur correspondante.
En outre avecl'ansemble unitetre formé par le réservoir et moule combinés conformément à la présente invention, comme l'unité est inclinée, basculée ou penchée de moins de 1800 et de préférence de moins de 90 ou moins, il n'est pas nécessaire de prévoir une fosse ou un trou ou puits en dessous du niveau du sol ou du plancher pour recevoir le
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moule dans son état cu phase final de coulée ou de moulage,
Egalement, avec une inclinaison de 90 ou moins pour l'unité de la présente invention, le métal fondu ou autre matière qui est coulée ou moulée, s'écoule depuis le réservoir jusqu'au moule, pendant toute l'inclinaison, le long d'une paroi ascendante, montante ou s'étendant vers le haut,
de sorte que la coulée en lingotière peut être contrôlée ou réglée plus facilement avec un minimum d'agitation et de production ou de création de vagues ou d'ondes, dans le corps ou la masse de métal fondu ou de toute autre matière en cours de coulée.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buta, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemples, illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - les figures 1, 2 et 3 représentent respectivement des vues en conpe d'une forme d'ensemble unitaire à réservoir et moule combinés, placé dans différentes positions angulaires successives pour exécuter le procédé de la présente invention; et - la figers 4. est une vue en coupe d'une autre forme ou variante de l'ensemble unitaire à réservoir et moule combinés, représenta dans la position finale de coulée.
Les figures 1 , 2 et 3 représentent une unité formant
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réservoir et moule combinés aveo une portion 10 à une extrémité, ayant trois côtés ou faces fermés, et une extrémité fermée ou close et ouverte à la partie supérieure, au sommet ou sur le dessus dans la position finale ou terminale représentée sur la figure 3, pour servir de moule, et un réservoir ou récipient 11 à l'autre extrémité.
L'unité à réservoir et moule combinés est agencée de façon à pouvoir être inclinée, penchée ou basculée d'environ 90 jusqu'à sa position finale de coulée repré- sentée sur la figure 3 et pour cette raison, l'unité comporte une paroi commune au moule 10 et au réservoir 11, et constituée par une paroi de moule 12 présentant une surface réceptrice de versement entrant 13 pour le moule, une paroi de réservoir 14, présentant une surface de déversement extérieur 15 du réservoir, et une paroi intermédiaire déportée 16, légèrement inclinée et délimitant ou définissant une surface de transfert corres- pondante 17.
Les surfaces 13, 15 et 17 s'étendent sensi- blement le long d'une ligne droite ou au moins le long d'une ligne exempte ou dépourvue de déviations brusques de sorte que le transfert de la matière fondue 18, destinée à être coulée, depuis le réservoir 11 jusqu'au moule 10, a lieu doucement, régulièrement ou uniformément avec un minimum de turbulenoe le long desdites surfaces.
Au commencement de l'opération, l'unité à réservoir et moule combinés étant dans la position debout ou dressée et le réservoir 11 étant situé au fend ou 4 la partie inférieure, comme le montre la figure 1, une couche de matière de moule fusible 20 est introduite dans le fond du réservoir vide. Le métal fondu 18 ou toute autre
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matière destiné à être coulé, est ensuite introduit dans le réservoir 11 par dessus la couche de matière de moule 20.
Cette matière de moule est :
1 ) non miscible avec la matière fondue destinée à être coulée,
2 ) sous la forme ou à l'état liquide ou est devenue liquide par contact avec la matière chaude 18 à couler, et
3 ) d'une densité inférieure à celle de la matière 18 à couler, de sorte que l'introduction de la matière 18 à couler dans le réservoir 11 obligera la matière de moule fondue 20 à monter ou à s'élever le long des surfaces des parois du réservoir 11 et à former une couche de liqui- de supérieure de dessus ou de sommet par dessus la surface de la matière 18 à couler dans ledit réservoir, comme le montre la figure 1.
Si on le désire, la matière 18 à couler peut être introduite dans le réservoir vide 11 et ensuite, une couche de la matière de moule 20 mise à flotter sur la surface de ladite matière 18 à couler.
La matière de moule fusible particulière 20, qui est employée conformément à la présente invention, est déterminée par les caractéristiques de la matière 18 à couler. Dans tous les cas, elle doit avoir les caracté- ristiques suivantes :
1 ) Une température de solidification inférieure à celle de la matière à couler,
2 ) Une conductibilité thermique qui soit faible relativement à la conductibilité thermique de la matière de paroi solide du moule 10.
3 ) être non miscible, quand elle est à l'état fondue, avec la matière 18 destinée à être coulée.
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4 ) Etre non volatile ou posséder une faible volatilité à la température maximale à laquelle elle doit être chauffée pendant l'opération de coulée, 5 ) Ne pas réagir chimiquement avec la matière 18 destinée à être coulée et avec la matière de paroi du moule 10,
Il a été constaté, conformément à la présente invention, que des sels inorganiques, des mélanges de sels inorgani- ques, des oxydes inorganiques et des mélanges d'oxydes inorganiques sont généralement des composés appropriés pour choisir parmi eux une matière de moule satisfaisante, Des exemples de sels, qui peuvent être utilisés, sont le chlorure de baryum, le fluorure de baryum, le fluorure de cadmium, le chlorure de calcium, le fluorure de calcium,
le chlorure de cuivre, le chlorure de plomb, le fluorure de plomb, le bromure de lithium, le chlorure de lithium, le chlorure de magnésium, le fluorure de magnésium, le bromure de potassium, le chlorure de potassium, le fluorure de potassium, l'oxyde de silicium, le chlorure d'argent, le chlorure de sodium, le cyanure de sodium, la cryolithe (aluminofluorure de sodium), le borax, ou des mélanges de ceux-ci.
Il a été mis en évidence, d'après l'exposé précédent, que les conditions essentielles de la présente invention résident dans le fait que la matière de moule fusible 20 avec son point de fusion inférieur à la température de solidification de la matière 18 destinée à être coulée, doit être convenablement refroidie par les parois solides ou pleines du moule 10, de sorte que la température de l'interface entre la matière de moule fusible 20 et la
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surface supportante solide ou pleine de la paroi du moule n'atteigne jamais, pour une raison quelconque, le point de fusion de la matière de moule fusible 20.
Toute matière ou substance solide, ayant une conductibilité thermique élevée et une bonne résistance de structure, est appropriée à l'emploi comme solide de souti.en ou de support d'appui pour le moule 10. Les parois du moule, conformément à la présente invention, peuvent comprendre un solide de soutien ou de support d'appui, ayant une grande capacité pour absorber de la chaleur, ainsi qu'une conductibilité thermique élevée, cette capacité existant ou étant présente ou disponible en une quantité suffisante pour absorber la chaleur totale de fusion de la matière 18 en cours de coulée, ensemble avec toute chaleur supplémentaire transmise par celle-ci, tout en maintenant sa surface supportante solide ou pleine en contact avec la matière de moule fusible 20, en dessous du point de fusion de cette matière de moule.
Cette forme d'exécution du moule ne comporte aucun moyen de refroidissement forcé, tel que par une circula- tion d'agent réfrigérant ou refroidisseur et est désigné ci-après sous la dénomination de "moule massif".
Une variante de la forme de moule est pourvue de moyens pour effectuer le refroidissement forcé du moule, comme par exemple au moyen de tuyauteries ou conduites de refroidissement pour un fluide réfrigérant, noyée, encas- trées ou enrobée su situées dans :ne parois solides ou pleines dudit mcule. Les partie solides ou pleines de la paroi de moult' auront toujours une conductibilité thermique plus élevée que la matière de moule fusible 20,
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mais elles n'ont pas besoin d'avoir une grande capacité calorifique.
La capacité de refroidissement forcé des parties solides des parois du moule doit être adéquate pour éliminer, évacuer ou dissiper la chaleur du solide de soutien ou de support d'appui à une vitesse ou avec un débit qui maintienne'ou oonserve sa surface supportante solide en dessous de son propre point de fusion et en dessous de celui de la matière de moule 20 qui est en contact avec ladite surface supportante. La variante de forme du moule est désignée ci-après sous la dénomination de "moule refroidi par fluide".
Les métaux de construction sont généralement appropriés pour l'utilisation comme parties solides de la paroi du moult-, là lù un refroidissement forcé est employé. Dans la forme de aoule représentée, où aucun moyen de refroi- dissement forcé n'est prévu, le métal particulier utilisé doit être choisi en raison des caractéristiques thermo- dynamiques de la matière 18 qui est coulée dans le moule et de l'opération de coulée elle-même. Le cuivre, les divers alliages de cuivre, d'aluminium et les alliages d'aluminium, l'argent et les alliages d'argent, l'acier et la fonte sont particulièrement appropriés à cet effet, à cause de leur conductibilité thermique relativement élevée, leur grande capacité pour absorber la chaleur et de bonnes caractéristiques de structure.
Le graphite est également une matière appropriée pour constituer le solide de soutien ou de support d'appui du moule 10 et peut être utilisé même dans la coulée de l'acier, puisque la matière de moule fusible 20 empêche l'acier de ramasser ou de fixor le graphite. Il a été constaté, conformément à la présente invention, que le cuivre et ses divers
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alliages sont largement utilisables comme solides de soutien ou de support d'appui du moule.
Les parois du réservoir 11 ne devront avantageusement pas avoir une conductibilité thermique élevée, lorsqu'on désire maintenir la matière dans le réservoir pendant toute période de temps ou durée, comme par exemple, pour lui permettre de se déposer de façon à être dans un état calme, tranquille ou au repos avant d'être transférée au moule 10, puisqu'un tel retard ou délai dans les opérations de transfert provoquerait le commence- ment de la solidification dans la partie non désirée de l'unité à réservoir et moule combinés.
Dans ce but, les parois du réservoir 11 peuvent être faites en une matière réfractaire ayant une faible conductibilité thermique ou en acier coulé ou moulé avec un garnissage ou revêtement réfractaire, En raison de la faible conductibilité calo- rifique de la matière réfractaire sur les parois du réservoir 11, la matière de moule 20 ne se solidifie pas sur celle-ci, A mesure ou lorsque l'unité à réservoir et moule combinée est inclinée, basculée ou penchée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, autour de l'axe en 21 à partir de la position initiale représentée sur la figure 1, la matière 18, destinée à être coulée, est transférée depuis le réservoir 11 vers le moule 10 de l'unité, mais pendant ce transfert, la couche de matière de moule liquide 20,
s'écoulant devant ou à l'avant de la matière 18 à couler, garnit, revêt ou reoouvre les parois du moule 10 et quand l'unité a été tournée dans la position finale horizontale de coulée représentée sur
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la figure 3, il s'est formé une plaque ou brame de matière 18 destinée à être coulée, entourée de tous les eûtes, y compris la surface horizontale supérieure de sommet ou de dessus, d'une couche de la matière de moule 20. Dans cette position finale, on laisse la matière 18 se solidifier sous l'action protectrice et bénéfique ou avantageuse de la matière de moule couvrante 20.
Le moule 10 a une longueur effective sensiblement supérieure à sa profondeur effective, de sorte que dans la position finale de coulée représentée sur la figure 3, la surface horizontale supérieure, de dessus ou de sommet du corps ou de limasse de matière 18 en cours de coulée, s'étend suivant la longueur du moule et constitue la surface de plaque ou de brame présentant la plus grande aire et la profondeur du moule,pour cette opération particulière de coulée, descend ou est orientée ou dirigée verticalement vers le bas à partir de ladite surface horizontale, On a fait ressortir les avantages résultants de ce que la plus grande dimension de surface de la matière qui est coulée est horizontale pendant les opérations finales de coulée.
Le réservoir 11 possède de préférence une profondeur sensiblement plus grande que la profondeur effective du moule 10, quoique ceci ne soit pas nécessaire.
Sur la figure 4, est représentée une unité à réservoir et moule combinés, semblable à celle représentée sur les figures 1, 2 et 3, sauf qu'au lieu de prévoir un déport ou une inclinaison dans une paroi de l'unité, semblable au déport ou à l'inclinaison 16 dans le procédé illustré par les figures 1,2 et 3, la paroi 12a du moule 10a et la
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paroi 14a du réservoir 11a se raccordent directement l'une à l'autre. Le réservoir 14a s'incline légèrement dans la position finale de coulée de l'unité à réservoir et moule combinés représentée sur la figure 4 et cette paroi a la même conductibilité thermique élevée que la paroi de moule 12a. En réalité, les deux parois 12a et 12b peuvent être solidaires ou faire partie intégrante l'une de l'autre comme cela est représenté.
La matière de moule fusible 20, appliquée de la manière décrite en corrélation avec les deux modes de réalisation ou formes d'exécution de l'invention, représentés dans les dessins sur les figures 1 à 4, fournit ou produit une lubrification pour l'interface entre le moule et la matière de coulée, en réduisant ainsi les forces de cisaillement ou de glissement associées à la contraction thermique différentielle de la pièce coulée et à la dilatation différentielle du moule.
De même, la matière de moule fusible 20 accomplit deux fonctions thermiques importantes. a) Le débit ou Li vitesse initial de transfert ou de transmission de chaleur depuis la matière destinée à
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être coulée juaqu' à 1'1 p :,.:,arc de soutien ou de support d'appui du moule, est inferseur à cc qui serait le cas si la matière de moule fusible n'était pas présente.
Ceci augmente d'une façon importante la durée de vie de la matière de soutien ou de support d'appui du moule.
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b) La trftIHJl.l38ion de chelem- pf'ndant les derniéres phases ou <1tflpûl"! "P la solidi-; 3...1, .,est plus grande que cela ne senair :Le cas si aucun- matière de moule fusible 20 n'était utilisée, parce que la partie liquide
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de la forme de moule, définie ou délimitée par la matière de moule 20, maintient un contact mouillé intime entre la pièce coulée et le moule (c'est-à-dire qu'il n'y a aucun intervalle ou espace d'air).
De ceci résultent une solidification accrue et des cadences de production plus élevées.
La présence d'une quantité substantielle ou importante de matière de moule fusible 20, qui n'est pas miscible avec la matière 18 destinée à être coulée et est d'une densité plus faible que cette matière 18, et flotte sur la matière 18 à couler, inhibe ou empêche toute tendance vers uri Écoulement incontrôlé de la matière qui est coulée, à mesure ou lorsque l'unité est inclinée depuis la position initiale jusqu'à la position finale de coulée,
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
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"Method and device for casting or molding and their various applications" .-
The present invention relates to and essentially relates to a process for ooulée, pouring, molding or the like, as well as a device for carrying out said process and the various applications and uses resulting from their implementation.
In certain known processes for casting or molding fusible materials such as metals, glass and plastics or synthetics, the molds employed for such casting or such casting or molding remain completely solid during the casting or molding operation.
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molding. In accordance with certain features of the present invention, the fusible material is cast or molded in contact with a surface formed by a mold or a retaining material or the like, which lines, coats, or covers a support, abutment or support material. a support in the form of a mold body or a solid die and which partially melts during the casting or molding operation.
This meltable mold material has a lower thermal conductivity than the backing, support or backing material in the walls of the mold body or the solid matrix it coats, linings or covers, and a melting point lower than the solidification temperature of the molten material, intended to be cast or molded, and solidifies the molten material to be poured or molded by removing or dissipating heat through the walls of the die or the mold body, at a speed or at a rate that prevents complete melting of the mold material.
In certain known pouring or molding processes, the metal or other liquid material to be poured or molded is poured from a certain height or from a certain level into the mold as a stream or flow. eddies or eddies in the spilled material and intermixes or mixes the fluid mass with dross, slag or slag and other non-metallic substances, as well as with air, thereby producing ingots with defects metallurgical,
In accordance with certain characteristics of the
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present invention,
and in order to avoid the aforementioned drawbacks or disadvantages accompanying or concomitant with the pouring of metal or other materials to be cast into a mold and in order to cast or mold ingots or shapes or profiles of such a material in a homogeneous form, free or devoid of blisters, the metallic liquid is first introduced into a reservoir or the like container and is then transferred from said reservoir into a mold without any change in level, altitude or position height.
The surface of the metallic liquid in the tank and in the mold remains completely horizontal and there is no actual pouring out of the liquid mass of metal, but only a change, modification or variation in the position occupied by the metallic liquid. , without any change of direction on the part of the metal surface, By means of this method, the operating process of casting or molding can proceed or be carried out very quickly and since there is no drop, drop - tion or descent and that the liquid surface remains
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constantly or entibrehier.c aaus the turn, no mixing or intermixing of the metallic liquid with dirt, milk or slag or with other
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particulcf.) ': V, l'1 (llJ (; a. or with t'e uir, does not occur.
The appearance .. to execute or implement the procedure. rewritten, above, canbigrate into a combined reservoir or vessel and mold, the two being rigidly fixed, connected, tied or assembled together in such a manner or correlation
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that the discharge surface66 <ac! tt- t 11 ... reservoir and the surface
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of the mold receiving the payment are located substantially on the same straight line.
In accordance with the present invention, a combined reservoir and mold, forming a one-piece unit or an integrated assembly, has a meltable mold or retainer material applied to that unit. This mold meltable material has a specific gravity or density lower than that of the casting or molding material and therefore forms a liquid layer which floats on the surface of the casting or molding molten material contained in the tank. . While the casting or molding material is in the reservoir, it is covered by the molten layer of mold material.
The casting or rolling operation is carried out by tilting, tilting or tilting the unit formed by the combined assembly of the reservoir and the mold, by a certain angle to force the liquid material, intended to be poured or molded, to pass from the tank into the mold.
During this conveying operation, the molten layer of mold material flows past or past material to be poured or molded, to coat, fill or cover the mold, so that the molten material to be poured or molded. mold, transferred to the mold, will be surrounded or enveloped by the meltable mold material. The excess mold material forms a liquid layer which floats on the surface of the cast or molded material, thereby improving the surface quality of the molded or cast part and resulting in other advantages which will be described below.
The metal contracts by shrinkage of about 4%
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when it is transformed by passing from the liquid state to the solid state, In the conventional process for the elaboration or manufacture of an ingot, the mold, in the final position of casting or molding, is upright or erected with its largest dimension oriented vertically.
The shrinkage or contraction of the metal in an ingot during the casting or molding operations by such an operating process results in the formation of a cavity or shrinkage at the top or in the top or head of the ingot. If that ingot were rolled by applying rolling pressure against its longitudinal sides or faces without trimming, cutting, shearing or stamping the recessed portion of the head or top of the casting or molded part, that casting or mold would split, crack, or split. and split into a "fishtail" shape. To avoid this, it would be necessary to trim, cut, nest or slice, before rolling, the portion or section or the section of the ingot containing the cavity or. sink.
As an important feature of the present invention, the combined reservoir and mold are arranged or arranged and constructed so as to be able to rotate as a single unitary assembly or as a single block about an axis, at an angle of less than 1800 and preferably. at 90 or less, and producing a cast or molded part in the form of a casting plate, slab, sheet or slab or a slab or the like. This pouring plate, slab or slab is cooled and cast or molded while the largest surface dimension of the body or mass of material being 1
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pouring or molding is horizontal and at the top or top.
Therefore, any shrinkage or contraction or shrinkage cavity, formed on the top or top surface, is distributed or distributed entirely over a comparatively large or extensive area and is almost insignificant when spread out or extended so widely and extensively. such a thin way, Further, as the rolling pressure is applied to the sides or faces of the casting plate or slab having such comparatively large areas, the irregularities, such as may be on the surface due to shrinkage or contraction, are removed or removed by rolling. As a result, no trimming, slicing or postage is required and 100% recovery is achieved or achieved.
Likewise, with the method of the present invention as described, it is easy to control or adjust the thickness of the cast or molded plate or slab with the same unit, simply by controlling or adjusting the amount of metal employed. Therefore, the amount of rolling required to form a thin sheet or plate can be reduced by casting or molding a thin plate or slab of a corresponding thickness.
Further with the unit assembly being formed by the tank and mold combined in accordance with the present invention, since the unit is tilted, tilted or tilted less than 1800 and preferably less than 90 or less, it is not necessary to provide a pit or hole or well below ground or floor level to receive the
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mold in its state in the final phase of casting or molding,
Also, with an inclination of 90 or less for the unit of the present invention, the molten metal or other material which is cast or molded flows from the tank to the mold, throughout the inclination, along it. 'an ascending wall, rising or extending upwards,
so that the ingot casting can be more easily controlled or regulated with a minimum of agitation and generation or creation of waves or waves, in the body or mass of molten metal or other material being formed. casting.
The invention will be better understood and other aims, characteristics, details and advantages thereof will become apparent during the explanatory description which follows, with reference to the appended schematic drawings, given only by way of example, illustrating several embodiments of the invention, and in which - Figures 1, 2 and 3 respectively represent views in plan of a unitary assembly shape with combined reservoir and mold, placed in different successive angular positions to carry out the method of the present invention; and - Figers 4. is a sectional view of another form or variant of the unitary assembly with combined reservoir and mold, shown in the final casting position.
Figures 1, 2 and 3 show a unit forming
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reservoir and mold combined with a portion 10 at one end, having three closed sides or faces, and one end closed or closed and open at the top, top or top in the final or terminal position shown in Figure 3, to serve as a mold, and a reservoir or container 11 at the other end.
The combined tank and mold unit is arranged so that it can be tilted, tilted or tilted about 90 to its final casting position shown in Figure 3 and for this reason the unit has a wall. common to the mold 10 and to the reservoir 11, and formed by a mold wall 12 having an incoming pour receiving surface 13 for the mold, a tank wall 14, having an external pouring surface 15 of the tank, and an offset intermediate wall 16, slightly inclined and delimiting or defining a corresponding transfer surface 17.
The surfaces 13, 15 and 17 extend substantially along a straight line or at least along a line free of or without abrupt deviations so that the transfer of the molten material 18, to be poured , from the reservoir 11 to the mold 10, takes place gently, regularly or evenly with a minimum of turbulence along said surfaces.
At the start of the operation, with the combined tank and mold unit being in the upright or upright position and the tank 11 being located at the slit or lower part, as shown in Figure 1, a layer of meltable mold material 20 is introduced into the bottom of the empty tank. Molten metal 18 or any other
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material intended to be cast, is then introduced into the reservoir 11 over the layer of mold material 20.
This mold material is:
1) immiscible with the molten material intended to be poured,
2) in the form or in the liquid state or has become liquid by contact with the hot material 18 to be cast, and
3) of a lower density than that of the material 18 to be cast, so that the introduction of the material 18 to be cast into the reservoir 11 will cause the molten mold material 20 to rise or rise along the surfaces of the walls of the reservoir 11 and forming a top or top layer of top liquid over the surface of the material 18 to be poured into said reservoir, as shown in Figure 1.
If desired, the casting material 18 can be introduced into the empty reservoir 11 and then a layer of the mold material 20 floated on the surface of said casting material 18.
The particular meltable mold material 20 which is employed in accordance with the present invention is determined by the characteristics of the material 18 to be cast. In all cases, it must have the following characteristics:
1) A solidification temperature lower than that of the material to be cast,
2) A thermal conductivity which is low relative to the thermal conductivity of the solid wall material of the mold 10.
3) be immiscible, when in the molten state, with the material 18 intended to be poured.
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4) Be non-volatile or have low volatility at the maximum temperature to which it must be heated during the casting operation, 5) Do not react chemically with the material 18 intended to be cast and with the wall material of the mold 10 ,
It has been found, in accordance with the present invention, that inorganic salts, mixtures of inorganic salts, inorganic oxides and mixtures of inorganic oxides are generally suitable compounds for selecting a satisfactory mold material from among them. examples of salts, which can be used, are barium chloride, barium fluoride, cadmium fluoride, calcium chloride, calcium fluoride,
copper chloride, lead chloride, lead fluoride, lithium bromide, lithium chloride, magnesium chloride, magnesium fluoride, potassium bromide, potassium chloride, potassium fluoride, silicon oxide, silver chloride, sodium chloride, sodium cyanide, cryolite (sodium aluminofluoride), borax, or mixtures thereof.
It has been demonstrated from the foregoing disclosure that the essential conditions of the present invention lie in the fact that the meltable mold material 20 with its melting point below the solidification temperature of the material 18 intended for to be cast, must be suitably cooled by the solid or solid walls of the mold 10, so that the temperature of the interface between the meltable mold material 20 and the
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Solid or solid supporting surface of the mold wall for some reason never reaches the melting point of the meltable mold material 20.
Any material or solid substance, having high thermal conductivity and good structural strength, is suitable for use as a supporting solid or supporting support for the mold 10. The walls of the mold, in accordance with this invention, may comprise a supporting solid or backing support, having a high capacity to absorb heat, as well as a high thermal conductivity, this capacity existing or being present or available in an amount sufficient to absorb the total heat of melting material 18 being cast, together with any additional heat transmitted by it, while maintaining its solid or solid supporting surface in contact with the meltable mold material 20, below the melting point of that material of mold.
This embodiment of the mold does not include any means for forced cooling, such as by circulating coolant or coolant and is hereinafter referred to as a "solid mold".
A variant of the mold form is provided with means for effecting the forced cooling of the mold, such as for example by means of pipes or conduits for cooling a refrigerant fluid, embedded, embedded or coated su located in: solid walls or full of said mcule. The solid or solid parts of the mold wall will always have a higher thermal conductivity than the meltable mold material 20,
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but they do not need to have a large heat capacity.
The forced cooling capacity of the solid parts of the walls of the mold should be adequate to remove, remove or dissipate heat from the supporting solid or supporting support at a rate or with a flow rate which maintains or maintains its solid supporting surface. below its own melting point and below that of the mold material 20 which is in contact with said supporting surface. The alternative form of the mold is hereinafter referred to as a "fluid-cooled mold".
Construction metals are generally suitable for use as solid parts of the wall of the mold, where forced cooling is employed. In the vane form shown, where no forced cooling means are provided, the particular metal used must be chosen because of the thermodynamic characteristics of the material 18 which is cast in the mold and the operation of. casting itself. Copper, various copper alloys, aluminum and aluminum alloys, silver and silver alloys, steel and cast iron are particularly suitable for this purpose, due to their relatively high thermal conductivity. , their great capacity to absorb heat and good structural characteristics.
Graphite is also a suitable material for constituting the backing solid or backing support of the mold 10 and can be used even in the casting of steel, since the fusible mold material 20 prevents the steel from picking up or sinking. fixor graphite. It has been found, in accordance with the present invention, that copper and its various
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Alloys are widely used as supporting solids or mold bearing support.
The walls of the tank 11 should advantageously not have a high thermal conductivity, when it is desired to maintain the material in the tank for any period of time or duration, such as for example, to allow it to settle so as to be in a state. calm, quiet, or at rest before being transferred to mold 10, since such delay or delay in transfer operations would cause solidification to begin in the unwanted portion of the combined tank and mold unit.
For this purpose, the walls of the tank 11 may be made of a refractory material having low thermal conductivity or of cast or cast steel with a refractory lining or lining, Due to the low heat conductivity of the refractory material on the walls. of the reservoir 11, the mold material 20 does not solidify thereon, as or when the combined reservoir and mold unit is tilted, tilted or tilted counterclockwise, around the tank 11. 'axis at 21 from the initial position shown in Figure 1, the material 18, intended to be cast, is transferred from the reservoir 11 to the mold 10 of the unit, but during this transfer, the layer of liquid mold 20,
flowing in front of or in front of the material 18 to be cast, fill, coat or reopen the walls of the mold 10 and when the unit has been rotated to the final horizontal casting position shown in
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FIG. 3, a slab or slab of material 18 intended to be cast was formed, surrounded by all the ribs, including the upper horizontal surface of the top or top, by a layer of the mold material 20. In this final position, the material 18 is allowed to solidify under the protective and beneficial action of the covering mold material 20.
The mold 10 has an effective length substantially greater than its effective depth, so that in the final casting position shown in Figure 3, the upper, top or top horizontal surface of the body or slug of material 18 being formed. casting, extends along the length of the mold and constitutes the plate or slab surface having the greatest area and depth of the mold, for this particular casting operation, descends or is oriented or directed vertically downwards from said horizontal surface. The advantages resulting from the fact that the greatest surface dimension of the material which is cast is horizontal during the final casting operations has been pointed out.
The reservoir 11 preferably has a depth substantially greater than the effective depth of the mold 10, although this is not necessary.
In Figure 4, there is shown a combined tank and mold unit, similar to that shown in Figures 1, 2 and 3, except that instead of providing an offset or an inclination in a wall of the unit, similar to offset or inclination 16 in the method illustrated by Figures 1, 2 and 3, the wall 12a of the mold 10a and the
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wall 14a of the reservoir 11a are connected directly to one another. The tank 14a tilts slightly in the final casting position of the combined tank and mold unit shown in Fig. 4 and this wall has the same high thermal conductivity as the mold wall 12a. In reality, the two walls 12a and 12b can be integral with or form an integral part of one another as shown.
The fusible mold material 20, applied as described in conjunction with the two embodiments or embodiments of the invention shown in the drawings in Figures 1 to 4, provides or produces lubrication for the interface. between the mold and the casting material, thereby reducing the shear or sliding forces associated with the differential thermal contraction of the casting and the differential expansion of the mold.
Likewise, the meltable mold material 20 performs two important thermal functions. a) The initial rate or rate of heat transfer or transmission from the material intended for
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be poured juaqu 'at 1'1 p:,.:, support arc or support support of the mold, is DC inferator which would be the case if the fusible mold material were not present.
This significantly increases the life of the backing material or the backing support of the mold.
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b) The trftIHJl.l38ion of slam- pf'ndant the last phases or <1tflpûl "!" P the solidi-; 3 ... 1,., Is larger than it would appear: The case if no fusible mold material 20 was used, because the liquid part
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of the mold shape, defined or bounded by the mold material 20, maintains intimate wet contact between the casting and the mold (i.e., there is no air gap or space ).
This results in increased solidification and higher production rates.
The presence of a substantial or substantial amount of meltable mold material 20, which is immiscible with the material 18 intended to be cast and is of a lower density than that material 18, and floats on the material 18 to be cast. pouring, inhibits or prevents any tendency towards uri Uncontrolled flow of the material which is poured, as or when the unit is tilted from the initial position to the final pouring position,
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example.