Brevet FR2149373A1 — publié le 19730330

La présente invention concerne un procédé et une installation pour la fabrication continue de fils métalliques de faible diamètre et a pour but de rendre possible cette fabrication directement à partir de bains métalliques en fusion, que ce soit de bains de métaux à point de fusion peu élevé ou de bains de métaux ayant des points de fusion élevés, comme par exemple les aciers. Le procédé de fabrication se caractérise par la combinaison des mesures qui consistent a laisser s'écouler un filet de métal liquide à travers une busette dont la section est plus grande que celle du fil à produire, à enrober ledit filet de métal liquide d'une pellicule continue et uniforme de verre en fusion dont la température de solidification est inférieure a celle du métal et dont la viscosité est plus élevée que celle du métal liquide, a provoquer une réduction prononcée du diamètre du filet liquide composite en exerçant une traction constante sur le fil dans sa partie déja solidifiée de sorte à provoquer un allongement dans sa partie non encore solidifiée et a faire passer le filet liquide composite progressivement a l'état solide pour l'enrouler sur une bobine. L'enrobage du filet de métal liquide se fait immédiatement a sa sortie de la busette et avant son entrée dans la zone d'étirage et de solidification, par application de manière appropriée d'un film de verre visqueux, par exemple au moyen d'une conduite annulaire rattachée a la busette. Comme le filet de métal liquide encore relativement épais est entoure d'une pellicule de verre de viscosité élevée, on peut exerçer une traction importante sur le filet liquide et réduire son diamètre par allongement, ce qui ne serait pas possible sans l'enrobage, car le filet de métal liquide de viscosite reduite se désintégrerait. Ce procédé permet ainsi de réaliser en une seule opération, a partir d'un bain de métal liquide, des fils dont les diamètres peuvent varier entre un millimètre et quelques microns, sans qu'il soit pour autant nécessaire que les busettes utilisées aient des diamètres correspondants, vu qu'une réduction importante du diamètre du filet liquide résulte de l'allongement par traction. La section des fils sans fin peut naturellement varier dans des limites assez étendues en fonction du taux d'allongement subi par les filets liquides. A sa sortie de la busette,le filet de métal liquide enrobé de verre en fusion peut être conduit a travers une enceinte fermée vers l'extérieur dans laquelle regne une contrepression supérieure a la pression atmosphérique. L'allongement et la solidification sous pression ont pour. but de favoriser a ce stade de la transformation du métal liquide en fils, l'adhésion du film de verre sur les fils de métal avant leur solidification. L'écoulement du métal en fusion a travers la busette peut avantageusement être accéléré en exerçant une pression sur la surface libre du métal dans le récipient le contenant. Comme le métal passe a l'état liquide a travers la busette sans que la solidification y soit déjà amorcee, la pression exerçée en surface du métal reste assez faible, de sorte qu'il n'en résulte pas de difficultés particulières pour la réalisation d'une installation adéquate. Le filet liquide n'est refroidi qu'une fois le diamètre désiré atteint. Le refroidissement se fait progressivement dans une atmosphère gazeuse constamment renouvelée, par exemple dans une atmosphère d'argon. Apres solidification complète, le fil est enroulé. En pratique, on produit évidemment un nombre élevé de fils a la fois. Ceux-ci peuvent être enroulés isolément ou par groupes de plusieurs fils de façon a donner directement des torons. Pour accélérer davantage la solidification, on prévoit utilement entre les rangées de fils amenés vers les bobines,des éléments creux refroidis par circulation d'un fluide refroidissant. Le cas échéant, une aspersion des fils, préalablement a leur enroulement, sert à pousser le refroidissement jusqu'a des températures très réduites. Si la pellicule de verre doit être détachée du fil metallique, la composition du verre est- choisie telle que les coefficients de dilatation linéaire respectifs du verre et du métal soient très différents. Ainsi le verre se détachera de luimême du fil métallique lors de la solidification et de ltenroulement. Toutefois on pourra également conserver le film de verre sur le fil, par exemple comme couche isolante ou anticorrosive, auquel cas le verre devra etre de consistance souple et présenter un coefficient de dilatation linéaire le plus proche possible de celui du métal. L'installation suivant l'invention pour la production de fils metalliques de faible diamètre comporte un récipient, destine à contenir le métal en fusion, qui peut être tel que l'on peut faire agir une pression de gaz à la surface du bain, comporte un nombre généralement plus éleve de busettes, qui ont une section plus grande que celle des fils à produire et qui sont aménagées dans la plaque de fond du récipient à métal, comporte une zone d'enrobage d'un filet de métal liquide avec du verre en fusion servant à constituer un noyau de metal liquide renfermé dans une gaine de verre visqueux, et comporte une zone de refroidissement ainsi que des moyens permettant d'enrouler les fils solidifies isolément ou par groupes et d'exerçer une traction sur les fils de façon à provoquer un amincissement dans la zone non encore solidifiée. Accessoirement, l'installation peut comprendre des éléments creux, parcourus par un fluide refroidissant, disposés entre les rangées de fils, ainsi que des moyens d'aspersion en amont des bobines, pour accélérer la solidification et le refroidissement des fils sur leur trajet vers les bobines. Le poids de la charge contenue dans le récipient peut agir directement comme source de pression pour faire s'ecouler le métal en fusion par les busettes. Pour accélérer l'écouleuent du métal, on exerçe une pression de gaz à la surface du bain. Dans ce deuxième cas on se sert évidemment d'un recipient qui est fermé de façon étanche vers l'exterieur de sorte que l'on puisse maintenir à l'intérieur une pression de gaz. Le récipient équipe de buses sera normalement un four de fusion modifié. Ce four est avantageusement equipé de doseurs qui permettent de déverser en continu dans le bain,les quantités nécessaires de granules métalliques solides permettant de maintenir le niveau de remplissage sensiblement constant. Une possibilité particulièrement avantageuse d'alimentation continue du bain consiste a refondre une électrode métallique dans une couche liquide de laitier électro-conducteur recouvrant le bain de metal en fusion. La vitesse de refusion peut aisément etre réglée de façon a correspondre à la vitesse d'écoulement du métal liquide formé. Une enceinte, qui est hermétiquement fermée vers l'extérieur et qui est aménagée de sorte à pouvoir y maintenir une contre-pression, peut être rattachée au fond du récipient à métal et délimiter au moins les zones de sortie du filet liquide et de solidification. Les busettes sont maintenues à une température suffisamment elevée, afin que toute solidification prématurée du métal ou du verre pouvant entraver la libre sortie soit évitée. A cet effet, un chauffage direct pour les busettes ou pour leurs supports peut etre prévu. Le nombre de fils produits a la fois peut, suivant le diamètre, être supérieur a 50. Les fils obtenus sont enroulés en fin de la zone de solidification soit isolement, soit par groupes de plusieurs fils réunis de façon à former des torons. L'invention présente l'avantage de permettre la fabrication en continu et en une seule étape des fils métalliques de très faible diamètre à partir de métal liquide avec un équipement relativement simple et peu coûteux. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication continue de fils metalliques de faible diamètre, caractérise par la combinaison des mesures qui consistent à laisser s'écouler un filet de metal liquide à travers une busette dont la section est plus grande que celle du fil à produire, à enrober ledit filet de métal liquide d'une pellicule continue et uniforme de verre en fusion dont la température de solidification est inférieure a celle du métal et dont la viscosité est plus élevée que celle du métal liquide, à provoquer une réduction prononcée du diamètre du filet liquide composite en exerçant une traction constante sur le fil dans sa partie déj & sol i- difiée de sorte a provoquer un allongement dans sa partie non encore solidifiée et a faire passer progressivement le filet liquide composite à l'état solide pour l'enrouler ensuite sur une bobine. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dirige le filet liquide Composite dans une enceinte fermee et qu'on y maintient une contrepression supérieure à la presssion atmospherique. 3.- Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on exerce une pression sur la surface libre du metal en fusion pour accélérer son écoulement à travers la busette. 4.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que l'on produit un nombre éleve de fils à la fois. 5.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que la solidification et le refroidissement se font dans une atmosphère gazeuse. 6.- Procéde suivant une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que prealablement à leur enroulement les fils sont aspergés par un liquide refroidissant. 7.- Procéde suivant une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que l'on enroule les fils isolément. 8.- Procédé suivant une quelconque des revendications 1 a 6 caractérisé en ce que l'on enroule les fils par groupes de plusieurs fils de façon à former directement des torons. 9.- Procéde suivant une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pellicule de verre est detachée du fil prealablement à l'enroulement de celui-ci. 10.- Installation pour la réalisation du procédé suivant une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisé en ce qu'elle comporte un récipient destiné à contenir le metal en fusion, un nombre généralement plus élevé de busettes, qui ont une section plus grande que celle des fils à produire et qui sont aménagées dans la plaque de fond du récipient à métal, une zone d'enrobage d'un filet de métal liquide avec du verre en fusion de grande viscosite, une zone de refroidissement ainsi que des moyens permettant d'enrouler les fils solidifiés isolément ou par groupes de plusieurs fils et d'exercer une traction constante sur les fils de façon à provoquer un amincissement dans la zone non encore solidifiée. 11.- Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend, disposés entre les rangées de fils, des éléments creux parcourus par un fluide refroidissant. 12. Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le récipient à métal liquide forme une chambre étanche à l'intérieur de laquelle on peut maintenir une pression de gaz. 13.- Installation suivant l'une des revendications 10 ou 12, caractérisée en ce que le récipient a métal est un four de fusion qui est équipé de doseurs pour l'introduction continue de granules métalliques solides dans le bain. 14.- Installation suivant la revendication 10 ou 12, caractérisée en ce que le récipient a métal constitue un four dans lequel on peut refondre des électrodes métalliques dans une couche liquide de laitier électro-conducteur recouvrant le bain métallique en fusion. 15.- Installation suivant une quelconque des revendications 10 a 14, caractérisée en ce qu'au fond du récipient à métal se trouve rattachée une enceinte hermétiquement fermée vers l'extérieur qui s'étend sur au moins les zones de sortie du filet liquide et de solidification. 16.- Installation suivant la revendication 15, caractérisée en ce qu'il y règne une contrepression supérieure à la pression atmosphérique. 17.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisée en ce que les busettes sont chauffées a une température au moins égale à la température de solidification du métal à transformer.