LU83262A1 - Procede et installation pour la fabrication d'un produit allonge en aluminium - Google Patents

Description

BL-Z117/EM/BM

8Ï™0 ^ CbRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

.....sf......4......g » du Monsieur le Ministre de l’Économie et des Classes Moyennes

Titre délivré :........................................ Service de la Propriété Intellectuelle

ψρ0 LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’invention I. Requête

Monsieur Leo CLOOSTERMANS-HUWAERT, Sof te Fiermestraat 12,9680 Maarkedalf (i) Belgique représenté par E.Meyers & E, Freylingers Ing. conseils en propr. ind., 46 rum (2) du Cimetières Luxembourg, agissant en qualité de mandataires dépose(nt) ce......vingt-sept mars mil neuf cent quatre vingt un.......................... (3) à ,.±„.......................heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : i 1.1¾ présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : ........................ (4) aluminium” 2. la délégation de pouvoir, datée de.......Mga^Üdxi'l........................... le 26 mars 298.1_______________ 3. la description en langue.......française.................................. de l’invention en deux exemplaires; 4.................planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le MmtzMV±.!^ÂMl..muf.....Qent....^tï^.,ning±...]m..............................................................................................

déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s) est (sont) : te,déposant (5) revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (®)..............................................................................................déposée(s) en (7)............................................................................................................................

le.................r™.................................................................................................................................................................................................................................... (8) au nom de........~..................................................................................................................... (9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg...................................

^Ç...£ue du Cimetière* Luxembourg ___________________________________________________________________________________________ (10) sollicitent) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à .dixrrJiU.it·____________________mois. (11)

Le^.&s mandataires " jl Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date dj i : 2? mars 1981 «00 Pr.l<| faite à ..—...................heures /^ ^ V\ de l’Économie et Classes Moyennes, 11 ; # .¾ /ρ·4· / J, A 68007___/ _ ► *

. BL-3117/EM/BM

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BREVET D'INVENTION

Procédé et installation pour la fabrication d'un produit allongé en aluminium ; Leo Cloostermans-Huwaert

Hof te Fiennestraat 12 B - 9680 Maarkedal b ♦ PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA FABRICATION D'UN PRODUIT ALLONGE EN ALUMINIUM ·Κ·8Ι·»9Ι«Β«»Β»βΙΙ£3«Ι&&»8»β«Β98&8>9=Βΐ388Β3888Β38Κ8«Β L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un produit allongé en aluminium, le procédé comprenant une coulée continue d'une barre coulée suivie d'un laminage en continu. Far produit allongé, l'on veut dire tout produit, tel qu'un fil, une bande ou un profilé, ayant une dimension de longueur d'ordre de grandeur beaucoup plus grande que les deux dimensions perpendiculaires à cette longueur, indépendamment de la forme de la section perpendiculaire à la longueur, carrée,rectangulaire, ronde, trapézoïdale ou autre. Ce sont les produits qui sont parfois appelés des produits de longueur "infinie".

Toutefois, la coulée continue présente un inconvénient qui se fait particulièrement ressentir pendant le laminage qui s'ensuit. On sait que la coulée continue produit des porosités dûs au refroidissement 'inégal des parois de la gorge dans lequel l'aluminium se solidifie pour former ladite barre coulée. On essaie d'éliminer cette porosité par un laminage à grande réduction pour réaliser une compression suffisante pour fermer les pores, mais cette compression produit des tensions internes qui risquent de produire des fissures, surtout aux endroits où se sont rassemblés des concentrés des phases eutectiques cassantes. C'est la raison pour laquelle on a essayé de trouver une solution à ce problème en recherchant un refroidissement plue égal des parois de la gorge de solidification, mais les solutions pratiques dans ce sens donnent comme résultat des plus grands entassements de la phase eutectique à la surface, ce qui produit des fêlures lors du laminage subséquent. Inversément, , les solutions possibles pour éviter lors de la solidification, des J concentrations des phases eutectiques afin d'éviter des fêlures de 2.

laminage, se trouvent être du type qui ne permettent pas l'élimination des porosités du métal en solidification. Le problème d'obtenir une meilleure qualité du produit laminé à partir d'une barre coulée reste donc entier.

Le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait que, entre la coulée continue et le laminage, ladite barre coulée est soumise à une extrusion continue.

Il est à noter que l'extrusion, telle qu'elle est connue à ce jour pour former des profilée allongés à partir d'un bloc coulé, nécessite une préparation de homogénisation et d'enlèvement, par voie mécanique, des concentrations d'eutectique à la surface afin d'obtenir une vitesse de eortie suffisamment économique. Toutefois, une barre coulée en continu suivant les méthodes connues à ce jour, p.ex. roue de coulée, présente une hétérogénéité beaucoup plus petite qu'un bloc coulé, et il est apparu qu'elle peut être traitée directement par extrusion, en omettant la préparation classique, à une vitesse suffisante pour accueillir la barre sortant de la roue de coulée à sa vitesse économique normale. Far conséquent, une extrusion en continu à la sortie de la coulée continue apparaît être possible aux vitesses économiques normales. Et c'est dans cette extrusion que le métal, par l'interaction de la chaleur et la pression, est poussé très loin dans le domaine de la déformation plas-tique, de sorte à détruire la structure hétérogène dendritique poreuse avec ses concentrés d'eutectique, et la structure obtenue est semblable à une structure homogénéisée après laminage à chaud.

Une installation pour 1'utilisation de la présente invention comportera donc, disposés d'amont en aval :une installation de coulée continue d'une barre coulée, une presse d'extrusion continue, et un laminoir continu. L'installation de coulée continue h sera de préférence une roue de coulée continue.

> 3.

Le procédé reste très économique, puisqu'il s'agit d'un procédé continu, en partant du métal fondu, sans devoir réchauffer le métal après refroidissement nécessaire pour quelque opération intermédiaire de préparation pour l'extrusion. Pour l'extrusion, on utilise la chaleur inhérente au métal solidifié, sans chauffage substantiel, bien qu'un chauffage intermédiaire entre la sortie de la coulée continue et l'entrée dans l'instrument d'extrusion peut être appliqué pour obtenir une température idéale d'entrée en fonction de l'alliage, des dimensions utilisées et des autres paramètres % du système d'extrusion.

Un très grand avantage de l'invention réside dans le fait que la section transversale du produit extrudé peut être choisie librement, c'est à dire que la forme initiale pour le laminage ultérieur peut être choisie. Le procédé est donc très univerbel en ce qui ooncerne la forme géométrique du produit fini, et peut être appliquée spécialement pour la fabrication de bandes plates. L'orifice d'extrusion aura alors la forme d'un rectangle plat, c'est à dire dont la longueur est plus que le double de la largeur.

L'invention sera expliquée ci-après à l'aide de quelques dessins, donnés à titre dfexemple et où :

La Figure“1 représente une vue de l'instrument d'extrusion utilisé s de préférence dans l'invention.

La Figure 2 représente une vue de la roue de coulée utilisée dans l'invention.

La Figure 3 représente une section de la jante de la roue de coulée, suivant la ligne AA de la Figure 2.

L'extrusion continue, donnée à titre d’exemple, sera effectuée par le procédé appelé "conform" et expliquée en détail dans les brevets US 3·765»216 et US 4*101.253· Ce procédé est montré à la Figure 1. L'appareil utilisé dans ce système comprend une roue de friction 1 de 450 mm diamètre et tournant à une vitesse de 55 tours I par minute environ. La circonférence de cette roue comporte une J fente 2 qui est recouverte, sur un angle fX de la circonférence,

l I

4.

d’une pièce de fermeture 3 de sorte à former une gorge 4 qui se termine en une orifice d'extrusion 5· La barre coulée 6 est dirigée· tangentialement à la rouet et dans le sens de la flèche 7, vers l'entrée de la gorge d'extrusion* La friction de la roue contre la barre coulée produit un chauffage et génère une pression à l'intérieur de la gorge qui résulte en ce que l'aluminium est poussé vers l'extérieur à travers de l'orifice 5» et dans le sens de la flèche 8y en forme d'un produit allongé , dont la section transversale aura la forme de l'orifice 5· Ce procédé sera s nommé ci-après "extrusion à friction".

On peut par exemple former une barre coulée 6 en alliage

Al-Mg-Siy par coulée sur une roue de couléey connue dans l'arty et produisant une barre ayant une section de 2.100 mm et sortant

à une vitesse de 12 m par minute et à une température de 500*C

environ. Cette barre est dirigée immédiatement vers l'entrée de la roue de friction 1y où elle est extrudée et où le métal extrudé 2 a une section transversale de 1000 mm . Le métal est ensuite laminé avec une réduction de 20 # par pas jusqu'à un diamètre de 9,5 mm·

On vay de préférence, former une barre de coulée avec une hétérogénéité et porosité aussi petite comme possible. Une manière pour réaliser ce but peut être l'utilisation d'une roue de coulée continue 11 (Fig. 2 et 5) ayant une jante avec une cannelure 12 sur sa circonférence, qui est recouverte pour sa plus grande partie par une bande métallique Bans fin 13 de sorte à former une gorge de solidification 14* Cette bande défile, tout en étant guidée sur les roues 13, 16, 17 et 18, à la même vitesse linéaire (dans le sens de la flèche 19) comme la vitesse linéaire de la circonférence de la roue. Le métal liquide est introduit par la busette 20, et la barre solidifiée 21 sort dans le sens de la flèche 22. La surface intérieure et latérale de la jante est refroidie par des jets d'eau, sortant d'un nombre d'orifices disposée en forme d'arc de cercle 23 à l'intérieur de la roue de coulée, comme montré en détail aux F............

5· ¥ est également refroidie par des jets d'eau disposés en arc de cercle 24 et 25* comme bien connu dans l'art de coulée continue. A réfrigération égale du côté jante et du côté bande, ce dernier côté ee refroidissait plus vite puisque la bande, qui doit être flexible, est plus mince. C 'est ainei que se formeraient des porosités dûs à une réfrigération inégale. C'est la raison pour laquelle l'arc de réfrigération 24 - 25 de la circonférence, du côté de la bande, est retardée d'un angle β par rapport à l'arc de réfrigération 23 du côté de la jante, afin d’obtenir une réfrigération plus équilibrés Cet angle de retardement peut être ajusté par mouvement, en direc-, tion des flèches 26, du demi-arc 24, par rapport au demi-arc 25, et I cet angle est à régler pour chaque cas séparé en fonction de la I vitesse et de la section de la barre, l'alliage, la température etc.

11 faut toutefois que se forme, immédiatement et tout au début de la gorge de coulée et du côté de la bande, une pellicule d'aluminium suffisamment épaisse pour éviter que les composés eutectiques ne soient poussés vers la surface, en transperçant cette pellicule, lors de la solidification. Car c'est cette poussée à travers de la pellicule initiale qui est responsable pour les concentrations de composés eutectiques à la surface, du côté de la bande. Afin de former, tout au début, cette pellicule suffisamment épaisse, le système de réfrigération, du côté de la bande, est encore muni d'un orifice 27" situé tout au début de la gorge de coulée, et le début du jet d'eau sortant de cet orifice est réglé de sorte à obtenir une pellicule suffisamment épaisse, sans toutefois trop déséquilibrez le refroidissement du côté de la bande par rapport à l'autre côté.

i

On utilisera de préférence la méthode suivant l'invention dane un procédé de fabrication de fil machine en aluminium Al-Mg-Si pour conducteur électrique, c'est à dire un alliage ayant comme composition 0,3 à 0,9 % de magnésium, 0,25 à 0,75 $ de silicium, 0 à 0,60 56 de fer, le restant du métal étant de l'aluminium et des impuretés. Avec un tel alliage, on s'arrange à ce que l'extrusion continu précède une trempe jusqu'à une température inférieure à 260eC, pendant i laquelle l'aluminium est laminé pour obtenir le fil machine, ou on I s'arrange à ce que l'extrusion continue précède une étape de trempe i 6.

purement thermique, c'est à dire sans travail mécanique, suivie d'une deuxième étape thermomécanique dans laquelle l'aluminium est travaillé à une température allant de 130 à 260eC et est soumis ensuite, avant tout travail ultérieur, à une maturation.

Dans les demandes antérieures émanant du même inventeur (LU 80.656 et 83.249 ) il a été expliqué qu'un tel traitement, où la trempe peut être précédée par un travail à chaud à une température aussi haute que possible,de préférence au-dessus de 470°C» et avec un refroidissement minimal afin de garder un maximum d'éléments d'alliage en solution sursaturée avant la trempe, donne une structure métallo-graphique très avantageuse. C'est dans ce cadre que ce travail à chaud peut être effectué par l'étape d'extrusion utilisée dans cette invention-ci. Ceci est très avantageux, puisqu'il s'agit d'un travail * où le métal ne se refroidit pas, par contre, se réchauffe. Et l'on obtient, en plus, les avantages de la présente invention.

Il est à noter que le métal utilisé dans la présente invention peut aussi bien être de l'aluminium pur ou un alliage d'aluminium, c'est à dire où 1'aluminium est le composant prépondérant, le métal utilisé étant dénommé sous le terme général d'"aluminium".

Il est clair que d'autres variantes où équivalents de la présente invention peuvent ressortir de la présente description, I sans toutefois sortir du cadre de la présente invention.

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Claims (8)

1. Procédé de fabrication continue d'un produit allongé en aluminium, le procédé comprenant une coulée continue d'une barre coulée suivie d'un laminage en continu, caractérisé par le fait que, entre la coulée continue et le laminage, ladite barre coulée est soumise à une extrusion continue.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrusion continue est réalisée par une extrusion à friction.

3· Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'orifice d'extrusion a la forme d'un rectangle plat· i, 4« Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisé par le fait que la coulée continue est effectuée dans une roue de coulée dont la jante comporte une cannelure recouverte par une bande flexible formant ainsi une gorge de coulée, le refroidissement du côté de la bande étant retardé par rapport au refroidissement du côté de la jante, à l'exception d'un jet d'eau dirigé contre ladite bande au début de ladite gorge de coulée.

3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4> % caractérisé en ce que 1 ' aluminium est un aluminium Al-Mg-Si pour conducteur électrique.

6. Procédé suivant la revendication 3» caractérisé en ce que l'extrusion continue précède une trempe jusqu'à une température inférieure à 260°C, pendant laquelle l'aluminium est laminé pour obtenir un fil machine.

7. Procédé suivant la revendication 5» caractérisé en ce que l'extrusion continue précède une étape de trempe purement thermique, suivie d'une étape thermomécanique dans laquelle l'aluminiur est H travaillé à une température allant de 130 à 260°C et est soumis ensuite, avant tout travail ultérieur, à une maturation. Λ' » 8.

8. Installation pour l'utilisation du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7» comportant, disposés d'amont en aval, une installation de coulée continue d'une barre coulée et un laminoir continu, caractérisée par le fait que l'installation comporte, entre l'installation de coulée continue et la laminoir, une presse d'extrusion continue.

9· Installation suivant la revendication 8, caractérisée par le fait que la presse d'extrusion continue est une roue pour extrusion à friction. i