Brevet FR2732628A1 — publié le 19961011

La présente invention est relative à la fabrication de ruban ou de fibre métallique amorphe par l'hypertre y d'un métal ou d'un alliage liquide. Elle concerne en premier lieu une installation du type comprenant un premier bain de métal ou alliage liquide dans un creuset muni d'au moins un orifice de sortie de métal débouchant dans une enceinte contenant une surface de réception munie de moyens de mise en défilement rapide de cette surface en regard de l'orifice de sortie, ladite enceinte étant sous dépression par rapport au creuset de manière à provoquer au moins un jet dudit métal ou alliage provenant de l'orifice de sortie et tombant sur la surface refroidie en défilement rapide. La technique de fabrication d'alliage métallique ou de métal par hypertrempe (voir par exemple le FR 2 700 282 au nom de la Demanderesse) est particulièrement avantageuse. En effet, cette technique consiste à envoyer un jet de métal en fusion sur une surface en défilement rapide dont la température est maintenue proche de la température ambiante. Le liquide s'étale alors sur le disque en une pellicule épaisse de quelques microns seulement. Couine la pellicule est extrêmement mince et en contact étroit avec un puits de chaleur de volume beaucoup plus grand et que les métaux ont une conductivité thermique importante, le métal se refroidit et se solidifie très rapidement, à une vitesse de l'ordre de 106 C/seconde. La surface en défilement peut appartenir à un disque, à une bande sans fin ou à une roue. Elle peut être munie d'entailles perpendiculaires à sa direction de défilement, afin de diviser en petits segments les fibres ou rubans réalisés. Les fibres ou rubans ainsi préparés possèdent des propriétés remarquables, tant sur le plan mécanique que sur le plan magnétique. Ainsi, les alliages ont une résistance en traction très importante, et leur ductilité est caractérisée par une excellente résistance à la pliure, permettant d'atteindre des courbures autour d'un rayon de l'ordre de l'épaisseur du ruban ; ils présentent également des propriétés de magnétisme doux, c'est-à-dire qu'ils sont magnétisés et démagnétisés avec un champ très faible. Toutefois, on a constaté dans ce dispositif que le creuset a une durée de vie nettement plus courte que les autres pièces ou dispositif de l'installation ce qui nécessite de le changer souvent. Le changement de creuset nécessite d'arrêter la fabrication de fibres ou rubans, ce qui entraîne une baisse notable du nombre de fibres produites, rallonge les délais et oblige à installer un nouveau creuset. La Demanderesse a constaté que la durée de vie du creuset est diminuée par des impuretés restant dans le métal venant boucher l'orifice de sortie ce qui oblige à installer un nouveau creuset. L'invention a pour but de perfectionner la technique de fabrication de rubans ou fibres amorphes par hypertrempe de façon à augmenter la durée de vie du creuset. A cet effet, l'invention a pour objet une installation du type précité qui comprend un deuxième bain de métal ou alliage liquide dans un four de fusion alimentant directement ou via au moins une poche de transport et/ou une poche tampon, chaque poche formant un bain de métal, au moins un bain étant muni d'un moyen d'alimentation en gaz formant un brassage de bas en haut entraînant les impuretés à la surface du bain pour permettre un décrassage et obtenir un métal propre destiné à permettre la coulée du métal à travers le ou les orifice(s). Suivant d'autres caractéristiques le moyen d'alimentation en gaz coopère avec le four de fusion pour brasser le métal ou l'alliage liquide en amont de son déplacement ; le moyen d'alimentation en gaz de brassage distribue un gaz neutre, en particulier de l'argon ; le moyen d'alimentation en gaz est un tube creux plongé dans le bain de métal ce qui permet de changer de tube sans interrompre le bain ; le moyen yen alimentation en gaz est un bouchon poreux disposé au fond du bain dans le but de distribuer des bulles de gaz de taille très petite la surface refroidie est une surface en rotation d'une roue. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de rubans ou de fibres métalliques amorphes par l'hypertrempe d'un métal ou d'un alliage liquide par au moins un jet dudit métal ou alliage sur une surface refroidie en déplacement rapide à l'intérieur d'une enceinte sous dépression par rapport à un creuset d'où provient ledit alliage liquide, le creuset étant li à l'enceinte, disposé à l'extérieur de celle-ci et muni d'au moins un orifice de sortie pour former le jet, l'enceinte comportant au moins une ouverture coopérant avec chaque orifice de coulée. Dans ce procédé, successivement on charge un four en métal ou alliage, on fond le métal ou alliage dans le four, on injecte un gaz neutre, en particulier de l'argon dans le métal fondu formant bains, on ramène le métal ou alliage en température de coulée, on décrasse les impuretés remontées à la surface par le gaz et l'on transfère directement ou indirectement le métal ou alliage décrassé dans le creuset d'où il est projeté par l'orifice de sortie sur la surface refroidie en déplacement rapide. Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard du dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement une installation de fabrication de fibres métalliques amorphes selon l'invention. L'installation comprend une enceinte étanche 1 comportant un moyen d'évacuation de fibres solides 2 en alliage amorphe, ce moyen est constitué d'un tapis roulant 3 contenu dans un tunnel 4. L'enceinte comprend une roue tournante 5 sous laquelle est disposée une brosse 6. 8ur 1 'enceinte étanche 1 au-dessus de la roue 5 est disposé un creuset 7 formant un premier bain 8 d'alliage liquide 9. Le creuset 7 est muni d'orifices de sortie 10 débouchant dans l'enceinte 1 au-dessus de la surface 11 de la roue 5. Le premier bain d'alliage est maintenu en température de coulée par un inducteur 12. Le creuset 7 est alimenté en alliage liquide 9 provenant d'un four de fusion 13 via une poche de transport 14 et une poche tampon 15. Le four de fusion 13 et la poche tampon 15 d'un volume identique sont chacun d'un volume nettement supérieur au volume du creuset 7. Le four 13, la poche de transport 14 et la poche tampon 15 forment respectivement un deuxième, troisième et quatrième bain 16, 17, 18. La poche tampon 15 est équipée d'un moyen de chauffage. Le four 13 fermé par un couvercle 21 est muni d'un tube plongeant 22 alimentant le fond du bain 16 en argon 23 provenant d'une source d'argon sous pression 24 par un conduit 25, la mise en communication du bain 16 avec la source de pression 24 s'effectuant par un dispositif approprié 26 extérieur au tube 22 et au four de fusion 13. Le four de fusion comprend un moyen de chauffage par induction 27. Le fonctionnement de l'installation est le suivant le four de fusion 13 est chargé en alliage, la mise en température du four 13 fond l'alliage ce qui forme le bain 16. De l'argon 23 est injecté au fond du bain 16 ; les bulles d'argon 23 remontent en entraînant les impuretés 28 à la surface du bain 16. L'injection d'argon 23 est arrêtée, le four est recalé en température puis le bain est décrassé par nettoyage des impuretés 28 qui flottent à la surface. L'alliage 9 décrassé est prélevé et fourni à la poche tampon 15 via la poche de transport 14. Le bain de métal 18 formé dans la poche tampon 15 constitue une réserve d'alliage liquide 9 qui alimente le creuset 7. L'enceinte étanche 1 étant sous dépression, la pression sur l'alliage 9 du bain 8 du creuset est plus important que la pression régnant dans 1 'enceinte 1. Cette différence de pression provoque des jets d'alliage 29 depuis les orifices de sortie 10 du creuset jusqu'à la surface 11 de la roue 5. La roue 5 maintenue refroidie et en rotation rapide provoque l'hypertrempe de l'alliage qui entraîne la formation de fibres métalliques amorphes 2 qui tombent au fond de l'enceinte d'où elles sont évacuées par le tapis roulant 3. Lorsque le bain 8 du creuset 7 est d'un niveau bas, il est réalimenté par de l'alliage provenant de la poche tampon 15 celle-ci étant d'un volume très supérieur au creuset 7. Lorsque le bain 16 du four 13 est vidé, l'installation fonctionne avec l'alliage conservé dans la poche tampon et un nouveau cycle de fusion d'alliage 9 reccicence. La durée de vie du creuset 7 est augmentée par l'utilisation d'un alliage 9 nettoyé de ses impuretés qui risqueraient de boucher les orifices de sortie 10 entraînant la destruction du creuset 7 et 1 'arrêt du cycle de fabrication des fibres métalliques amorphes 2. REVENDICATIONS 1.- Installation pour la fabrication de ruban ou de fibre métallique amorphe (2) par 1 l'hypertrempe d'un métal ou d'un alliage liquide (9), du type comprenant un premier bain (8) de métal ou d'alliage liquide dans un creuset (7) muni d'au moins un orifice de sortie de métal débouchant dans une enceinte (1) contenant une surface de réception (11) munie de moyens de mise en défilement rapide de cette surface (11) en regard de l'orifice de sortie, ladite enceinte (1) étant sous dépression par rapport au creuset (7) de manière à provoquer au moins un jet dudit métal ou alliage provenant de l'orifice de sortie et tombant sur la surface refroidie en défilement rapide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un deuxième bain (16) de métal ou alliage liquide dans un four de fusion (13) alimentant directement ou via au moins une poche de transport (14) et/ou une poche tampon (15), chaque poche formant un bain de métal (17, 18), au moins un bain étant muni d'un moyen d'alimentation en gaz formant un brassage de bas en haut entraînant les impuretés (20) à la surface du bain pour permettre un décrassage et obtenir un métal propre destiné à permettre la coulée du métal à travers le ou les orifice(s). 2.- Installation selon la revendication 1 dans laquelle, le moyen d'alimentation en gaz coopère avec le four de fusion (13) pour brasser le métal ou l'alliage liquide (9) en amont de son déplacement. 3.- Installation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le moyen d'alimentation en gaz de brassage distribue un gaz neutre, en particulier de l'argon (23). 4.- Installation selon la revendication précédente, dans laquelle le moyen d'alimentation en gaz est un tube (22) plongé dans le bain de métal. 5.- Installation selon la revendication 3, dans laquelle le moyen d'alimentation en gaz est un bouchon poreux disposé au fond du bain. 6.- Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la surface refroidie est une surface en rotation (11) d'une roue (5). 7.- Procédé de fabrication de ruban ou de fibre métallique amorphe (2) par l'hypertrempe d'un métal ou d'un alliage liquide (9) par au moins un jet (29) dudit métal ou alliage sur une surface (11) refroidie en déplacement rapide à l'intérieur d'une enceinte (1) sous dépression par rapport à un creuset (7) d'où provient ledit alliage liquide (9), le creuset étant lié à l'enceinte (1), disposé à l'extérieur de celle-ci et muni d'au moins un orifice de sortie (10) pour former le jet, l'enceinte comportant au moins une ouverture coopérant avec chaque orifice de coulée, caractérisée en ce que successivement on charge un four (13) en métal ou alliage, on fond le métal ou alliage dans le four (13), on injecte un gaz neutre, en particulier de l'argon (23) dans le métal fondu formant bains, on ramène le métal ou alliage (9) à la température de coulée, on décrasse les impuretés (28) remontées à la surface par le gaz et l'on transfère directement ou indirectement le métal décrassé dans le creuset (7) d'où il est projeté par l'orifice de sortie sur la surface refroidie (11) en déplacement rapide.