Brevet FR2134154A1 — publié le 19721208

a présente invention concerne les procédés de fabrication des ébauches métalliques constituées de plusieurs couches d'un même métal ou de métaux différents. De telles ébauches multicouches sont ensuite transformées en tôles et profilés par des presses et des laminoirs. On connaît un procédé de fabrication d'une ébauche métallique par coulée de portions de métal liquide dans un moule rempli au préalable d'un flux dont la fonction est de protéger la surface du métal. Conformément à ce procédé, chaque portion successive de métal-liquide est coulée dans le moule après la formation, sur les surfaces latérales du lingot, d'une croûte de métal solidifié, suffisamment résistante pour supporter les contraintes apparaissant lorsque le lingot est extrait'de la lingotière. Pendant la formation de ladite croute, on chauffe le métal du coté de la coulée du métal liquide, afin qu'il y ait sur la surface horizontale un ménisque de métal liquide. Une telle ébauche est formée par des portions de métal liquide à interface liquide, aussi les métaux se mélangent-ils.avant la solidification. Les ébauches obtenues par ce procédé présentent, grâce à la solidification accélérée, une structure améliorée en ce qui concerne la ségrégation des éléments chimiques, mais elles sont sujettes à la fissuration superficielle et aux craquelures internes. En somme, ce procédé est coûteux et ne permet pas d'obtenir une ébauche multicouche. Quelquefois, pour améliorer la structure de l'ébauche métallique, on introduit des refroidisseurs qui créent des centres de cristallisation supplémentaires. Mais l'introduction de refroidisseurs dans le métal soulève un certain nombre de difficultés; il est nécessaire notamment de les distribuer uniformément dans toute la masse de l'ébauche. A cet effet, il est nécessaire de produire des refroidisseurs et de fabriquer des dispositifs appropriés pour les distribuer uniformément dans le métal, ce qui augmente le prix du processus. Pour la fabrication d'ébauches multicouches, on applique le procédé de placage par coulée. Dans ce procédé, il faut fabriquer une tôle pour le placage, disposer d'un mécanisme pour le décapage de la tôle et le traitement de sa surface par des agents chimiques, recouvrir la tôle d'un flux la protégeant contre l'action du milieu oxydant. Ensuite la tôle traitée est placée dans le moule d'ébauche et on coule un métal jusqu'à remplissage total du moule. Le métal coulé entre en contact avec la tôle à l'état liquide, ce qui assure la soudabilité des couches de l'ébauche au cours de l'usinage subséquent par déformation à chaud. Pendant la solidification de l'ébauche, des contraintes apparaissent entre les couches. de métal solidifié et la tôle, par suite de leurs états d'agrégation différents. Il en résulte la formation de fissures internes dans le métal solidifié et des décollement des couches de l'ébauche. La nécessité de préparer préalablement les tôles pour la fabrication des ébauches multicouches, -la durée prolongée du cycle de fabrication des ébauches qui restent malgré tout de qualité peu levée, rendent ce procédé onéreux. On connaît aussi des procédés de fabrication d'ébauches multicouches mettant en oeuvre le soudage, assurant une bonne cohésion des couches et une diminution de la fissuration dans l'ébauche. Dans es procédés, les tôles devant constituer l'ébauche sont traitées auvpréalable par des mécanismes, puis elles sont rechargées avec un autre métal par soudage. Dans le cas de soudage par diffusion à chaud sous pression, la soudabilité des couches est obtenue quand les surfaces -de contact des tôles sont travaillées jusqu'à un état de surface de haute qualité et sont protégées contre l'action de l'atmosphère oxydante. A c-et effet, il faut disposer d'installations et de mécanismes appropries. Les procédés de fabrication des ébauches multicouches mettant en oeuvre le soudage impliquent une grande consommation de métal; le cycle de fabrication est long et entraîne de grandes dépenses. I1 en résulte que ces procédés ne sont pas économiques. Le but de la présente invention est d'éviter les complications indiquées. Il s'agistidnc de créer un procédé de fabrication d'ébauches métalliques qui serait plus économique que les procédés connus, qui permettrait d'améliorer la structure des ébauches et de renforcer la cohésion de ses couches. La solution consiste en un procédé de fabrication d'une ébauche métallique par coulée de portions de métal liquide dans un moule rempli au préalable d'un flux destiné à protéger la surface du métal, procédé dans lequel, suivant l'invention, chaque portion successive de métal liquide, consécutive à la première, est admise dans-le moule seulement après formation, sur la surface horizontale de la portion préeédente, d'une croûte de métal solidifié dont la température est plus haute que le point de fusion du flux, mais plus basse que le point de solidification du métal qui est coulé sur elle. Ce procédé est facile à réaliser; il réduit les pertes technologiques de métal et diminue la durée de fabrication de l'ébauche, aussi est-il plus économique que les procédés connus. Les ébauches métalliques fabriquées par le procédé proposé présentent une structure améliorée et une meilleure soudabilité des couches. Il est avantageux que le poids de la première portion de métal coulée dans le moule soit de 10 à 20 % du poids total de l'ébauche, et que le poids de chaque portion suivante soit de 80 à 95 % du poids de la portion précédente. Grâce à une telle proportion pondérale des portions de métal coulé, on peut réduire le temps nécessaire pour la solidification de chaque portion de métal coulé formant une couche de l'ébauche. Pour expliquer l'invention, on donne ci-dessous la description d'un exemple non limitatif de réalisation du procédé. On remplit de flux un moule en fonte garni de préférence de réfractaire. Le flux peut être en poudre ou bien fondu jusqu'à une fluidité convenable, sa quantité étant suffisante pour protéger la surface du métal contre l'oxydation. On coule dans le moule rempli de flux la première portion de métal liquide, constituant 10 à 20 Va du poids total de l'ébauche. La temperature de la première portion de métal doit être suffisante pour fondre le flux si celui-ci est employé sous forme de poudre. On laisse séjourner le métal coulé de façon que le flux surnage et recouvre complètement la surface de la portion de métal coulé afin de la protéger contre l'oxydation. Pendant ce séjour, le métal versé dans le moule se refroidit et commence à se solidifier près des parois du moule.Ensuite, sur la surface horizontale de la portion de métal coulée dans le moule se forme une croûte de métal solidifié suffisamment résistante pour qu'elle ne se rompe pas lors de la coulée de la portion suivante. La présence de la croûte peut être determinée à l'aide d'une jauge et, si l'on dispose de dispositifs automatiques,par la mesure de la température de la couche supérieure de la portion de métal se trouvant dans le moule. Cette température doit être plus haute que le point de fusion du flux, mais plus basse que le point de solidification du métal à couler dans le moule. Le poids de chaque portion suivante de métal liquide est diminué de telle façon qu'il constitue 80 à 95 % du poids de la portion précédente. Chaque portion de métal est coulée en respectant les températures, de telle façon qu'elles aient les valeurs auxquelles se forme sur la portion se trouvant dans le moule une croûte horizontale ne se rompant pas lors de la coulée de la portion de métal liquide suivante sur elle. Une ébauches six tonnes moulée à titre d'essai par le procédé décrit présentait dans sa structure des ségrégations moins développées que celles d'une ébauche élaborée par les procédés connus. L'analyse a montré que ses couches étaient douées d'une bonne soudabilité et ne présentaient aucun décalage, que leur surface était unie et favorable à la transformation ultérieure par laminage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalentstechniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées s-elon l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Un procédé de fabrication d'une ébauche métallique par coulée de portions de métal liquide dans un moule rempli au préalable d'un flux destiné à protéger la surface du métal, caractérisé en ce que chaque portion successive de métal liquide, consécutive à la première, est admise dans le moule seulement après formation, sur la surface horizontale de la portion précédente, d'une croûte de métal solidifié dont la température est plus haute que le point de fusion du flux, mais plus basse que le point de solidification du métal qui est coulé sur elle. 2.- Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le poids de la première portion de métal coulée dans le moule est de 10 à 20 ffi du poids total de l'ébauche, et le poids de chaque portion suivante est de 80 à 95 ffi du poids de la portion précédente. 3.- Les ébauches, ainsi que les tôles ou les profilés obtenus à partir de celles-ci, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant l'une des revendications 1 et 2.