FR2644587A1 - DEVICE FOR IDENTIFYING THE FRONT FOR SOLIDIFYING A MASS OF MOLTEN METAL CAST IN A MOLD - Google Patents
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Abstract
Un moule céramique 6, dans lequel a été coulée une masse de métal en fusion, est entouré au moins partiellement d'éléments chauffants 7, 8, de deux boucles de réception 4, 5 et d'une boucle d'émission 13 polarisante. Les boucles de réception ou d'induction 4, 5 sont reliées à un circuit électrique d'exploitation 9, 10, 11. La boucle d'émission 13, reliée à un émetteur 14, rayonne dans le moule 6 un signal dont les boucles de réception 4, 5 détectent le niveau. Pendant l'abaissement contrôlé du moule 6, les boucles de réception 4, 5 fournissent des signaux fonction de l'état physique du métal grâce à l'utilisation de la différence d'inductance entre la masse métallique cristalline, ordonnée, et la masse métallique liquide, désordonnée.A ceramic mold 6, in which a mass of molten metal has been cast, is at least partially surrounded by heating elements 7, 8, two receiving loops 4, 5 and a polarizing transmission loop 13. The reception or induction loops 4, 5 are connected to an electrical operating circuit 9, 10, 11. The transmission loop 13, connected to a transmitter 14, radiates into the mold 6 a signal whose control loops. reception 4, 5 detect level. During the controlled lowering of the mold 6, the receiving loops 4, 5 provide signals dependent on the physical state of the metal by using the difference in inductance between the crystalline, ordered metallic mass and the metallic mass. liquid, messy.
Description
L'invention concerne un dispositif pour identifier le front deThe invention relates to a device for identifying the front of
solidification d'une masse de métal en fusion, coulée dans un moule céramique, lors du retrait de ce moule d'un organe de solidification of a mass of molten metal, poured into a ceramic mold, when this mold is removed from a
chauffage qui l'entoure au moins en partie. heating that surrounds it at least in part.
On sait que la vitesse à laquelle se refroidit la masse fondue coulée dans un moule, a une influence capitale sur la We know that the speed at which the melt poured into a mold cools, has a major influence on the
qualité de la pièce coulée.quality of the casting.
On sait également que l'état magnétique d'un corps se manifeste dans son environnement par des actions de forces et des effets d'induction. A cet égard, le magnétisme des ions et des électrons peut être appelé le magnétisme "primaire". A la différence de celui-ci, le magnétisme "secondaire est caractérisé We also know that the magnetic state of a body manifests itself in its environment by actions of forces and effects of induction. In this respect, the magnetism of ions and electrons can be called "primary" magnetism. Unlike this, "secondary magnetism is characterized
par la perméabilité, la force coercitive, la rémanence et la satu- by permeability, coercive force, afterglow and saturation
ration. Le paramagnétisme des métaux croit continûment dans les séries des éléments de transition" à mesure que le numéro atomique est plus élevé. La présente invention part du principe que la masse de métal en fusion et le bloc solidifié sont paramagnétiques et que Le magnétisme des métaux se compose du magnétisme des ions et de la fraction superposée du gaz électronique. Le magnétisme du gaz électronique dépend de la température et de l'intensité de champ et l'orientation des aimants élémentaires dans le champ magnétique implique un travail. Dans un champ magnétique croisé, il est donc possible, au moyen d'un récepteur adéquat, de constater cette réorientation. Lors d'un tel processus, on peut enregistrer une ration. The paramagnetism of metals increases continuously in the series of transition elements "as the atomic number is higher. The present invention is based on the principle that the mass of molten metal and the solidified block are paramagnetic and that the magnetism of metals consists of the magnetism of the ions and the superimposed fraction of the electronic gas. The magnetism of the electronic gas depends on the temperature and the field strength and the orientation of the elementary magnets in the magnetic field involves work. In a crossed magnetic field , it is therefore possible, by means of a suitable receiver, to observe this reorientation. During such a process, it is possible to record a
différence entre la phase solide et la phase liquide. difference between the solid phase and the liquid phase.
Dans la plupart des cas, la forme du moule n'est pas à symétrie de révolution. Les pièces coulées sont, par exemple, des aubes de turbines ayant des contours complexes dans le sens radial comme dans le sens axial et présentant des épaisseurs variables. La différence entre les signaux obtenus entre l'état solide et l'état liquide est donc plus grande que les influences perturbatrices In most cases, the shape of the mold is not symmetrical in revolution. The castings are, for example, turbine blades having complex contours in the radial direction as in the axial direction and having variable thicknesses. The difference between the signals obtained between the solid state and the liquid state is therefore greater than the disturbing influences
provoquées par les changements de forme. caused by shape changes.
Le but de la présente invention est de créer un dispositif qui permette d'exploiter les différences entre les signaux se rapportant à l'état solide et les signaux se rapportant à l'état liquide pour l'abaissement contrôlé du moule rempli à The object of the present invention is to create a device which makes it possible to exploit the differences between the signals relating to the solid state and the signals relating to the liquid state for the controlled lowering of the mold filled to
partir d'un organe de chauffage. -from a heater. -
A cet effet, selon l'invention, le moule est entouré au moins partiellement de deux boucles de réception placées à l'intérieur de l'organe de chauffage et d'une boucle d'émission polarisante, les boucles de réception ou d'induction étant connectées à un circuit électrique d'exploitation et la boucle d'émission polarisante, reliée à un émetteur, rayonnant dans le moule un signal dont les boucles de réception détectent le niveau, To this end, according to the invention, the mold is surrounded at least partially by two reception loops placed inside the heating member and by a polarizing emission loop, the reception or induction loops. being connected to an electrical operating circuit and the polarizing transmission loop, connected to a transmitter, radiating into the mold a signal whose reception loops detect the level,
les signaux ainsi obtenus constituant une mesure de la solidifi- the signals thus obtained constituting a measure of the solidification
cation de la masse fondue dans le moule par la mise à profit de La différence d'inductance entre une masse de métal cristalline, cation of the melt in the mold by taking advantage of the difference in inductance between a mass of crystalline metal,
ordonnée, et une masse de métal liquide, désordonnée. ordered, and a mass of liquid metal, disordered.
De préférence, le moule est mobile par rapport à l'organe de chauffage et est guidé, par exemple par sa disposition au sommet d'un tige filetée de support orientée verticalement et pouvant être montée et abaissée par moteur. La tige support coopère à cet effet avec un engrenage attaqué par un moteur; le circuit d'exploitation commande le moteur et la tige support descend en fonction de La progression du front de solidification de la Preferably, the mold is movable relative to the heating member and is guided, for example by its arrangement at the top of a threaded support rod oriented vertically and which can be raised and lowered by motor. The support rod cooperates for this purpose with a gear driven by a motor; the operating circuit controls the motor and the support rod descends as a function of the progress of the solidification front of the
masse fondue dans le moule.melt in the mold.
Selon une variante de réalisation, le moule est mobile par rapport à l'organe de chauffage et est guidé, par exemple par sa disposition au sommet d'une tige filetée de support orientée verticalement et pouvant être montée et abaissée par un moteur, la tige support coopérant à cet effet avec un vérin hydraulique de levage et d'abaissement, dont le générateur de pression hydraulique et/ou dont les soupapes hydrauliques peuvent être commandés par le circuit d'exploitation, de manière que la tige support puisse être abaissée en fonction de la progression du front de solidification According to an alternative embodiment, the mold is movable relative to the heating member and is guided, for example by its arrangement at the top of a threaded support rod oriented vertically and which can be raised and lowered by a motor, the rod support cooperating for this purpose with a hydraulic lifting and lowering cylinder, whose hydraulic pressure generator and / or whose hydraulic valves can be controlled by the operating circuit, so that the support rod can be lowered in function of the progress of the solidification front
de la masse fondue dans le moule.of the melt in the mold.
Il est avantageux que le dispositif comporte deux boucles de réception ou récepteurs disposés dans des plans différents, paraLLèLes entre eux et de manière à entourer le moule à distance et à la façon d'un anneau, qui sont connectés tous deux au circuit It is advantageous that the device comprises two reception loops or receivers arranged in different planes, parallel to each other and so as to surround the mold at a distance and in the manner of a ring, which are both connected to the circuit.
d'exploitation, lequel comprend un circuit de réglage et un ampli- which includes an adjustment circuit and an amplifier
ficateur relié au moteur d'entrainement de l'engrenage ou à la linker connected to the gear drive motor or to the
pompe hydraulique pour le vérin hydraulique de levage et d'abaisse- hydraulic pump for the hydraulic lifting and lowering cylinder
ment. Dans ce but, la fréquence d'excitation et le courant pour la boucle ou antenne de polarisation sont ajustables au moyen de is lying. For this purpose, the excitation frequency and the current for the polarization loop or antenna are adjustable by means of
l'émetteur ou générateur de bruit à haute fréquence. the high frequency noise transmitter or generator.
Selon un mode de réalisation préféré, chaque récepteur- According to a preferred embodiment, each receiver-
détecteur est réalisé comme une boucle de réception ayant la forme d'une demi-coquille, chaque demi-coquille étant formée de deux segments de fil courbés en demi-cercle, qui sont superposés en différents plans parallèles et de manière à se recouvrir, les deux extrémités extérieures d'une paire de segments de fil étant detector is made as a receiving loop in the form of a half-shell, each half-shell being formed of two segments of wire curved in a semicircle, which are superimposed in different parallel planes and so as to overlap, the two outer ends of a pair of wire segments being
reliées entre elles par des segments de fil s'étendant vertica- interconnected by vertically extending wire segments
lement, l'un des deux segments de fil courbés en demi-cercle d'une boucle de réception étant chaque fois ouvert et les extrémités ainsi formées constituant les connexions pour un amplificateur du Lement, one of the two segments of wire curved in a semicircle of a receiving loop being each time open and the ends thus formed constituting the connections for an amplifier of the
circuit d'exploitation.operating circuit.
Une boucle d'émission polarisante dont la configuration correspond à peu près à celle des boucles de réception et dont les connexions sont reliées à l'émetteur par des conducteurs A polarizing transmission loop whose configuration roughly corresponds to that of the reception loops and whose connections are connected to the transmitter by conductors
électriques, est disposée à l'opposé des deux boucles de réception. electric, is arranged opposite the two receiving loops.
Il convient que l'émetteur relié à la boucle d'émission The transmitter connected to the transmission loop
polarisante, soit composé d'un amplificateur de bruit et d'un géné- polarizing, either composed of a noise amplifier and a
rateur de bruit à haute fréquence. high frequency noise generator.
La distance séparant les segments de fil courbés en demi- The distance between the half curved wire segments
cercle d'une boucle de réception, ou de la boucle d'émission, varie circle of a receiving loop, or of the sending loop, varies
d'une boucle à l'autre, les deux segments de fil courbés en demi- from one loop to the other, the two segments of wire curved in half
cercle de la boucle d'émission étant situés chacun entre les plans contenant les segments de fil extérieurs, courbés en demi-cercle, circle of the transmission loop being each located between the planes containing the outer wire segments, curved in a semicircle,
des boucles de réception.receiving loops.
L'invention autorise les possibilités d'exécution les plus diverses; l'une d'elles est représentée plus en détail, quoique de façon schématique, par les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de côté d'un dispositif, montrant en coupe L'organe de chauffage avec Les éLéments chauffants, de même que Les boucles d'émission et de réception; - Les figures 2 et 3 montrent, chacune par une vue en perspective, deux modes de réalisation des boucLes d'émission et de réception selon La figure 1; et The invention allows the most diverse possibilities of execution; one of them is shown in more detail, although schematically, by the accompanying drawings, in which: - Figure 1 is a side view of a device, showing in section the heating element with the elements heating, as well as transmission and reception loops; - Figures 2 and 3 show, each in a perspective view, two embodiments of the transmission and reception boucLes according to Figure 1; and
- La figure 4 représente Le schéma synoptique du dispo- - Figure 4 shows the block diagram of the arrangement
sitif selon les figures 1 à 3.sitive according to Figures 1 to 3.
Le dispositif se compose essentieLLement d'une enve- The device essentially consists of an envelope
loppe 2, de forme cylindrique creuse et en matériau d'isolation thermique, qui est installée sur une plate-forme ou un plancher 3 et dont le côté supérieur est fermé par un couvercle 1, de deux éléments chauffants à résistance 7, 8, maintenus à l'intérieur de l'enveloppe 2 et ayant une forme cylindrique creuse, d'une tige filetée de support 15, maintenue et guidée dans un bâti 20 non représenté en détail, avec le moule 6 porté par cette tige, de deux boucles de réception 4, 5 qui entourent le moule 6 à la façon de demi-coquilles, d'une boucle d'émission 13 polarisante, entourant le moule 6 également à La façon d'une demi-coquille et située à l'opposé des boucles de réception 4, 5, d'un moteur 16 avec un engrenage 17, d'un circuit d'exploitation comprenant un amplificateur 9, un comparateur 10 et un limiteur 11 et, enfin, d'un émetteur 14 comprenant un amplificateur de bruit 14a et un loppe 2, of hollow cylindrical shape and of thermal insulation material, which is installed on a platform or a floor 3 and the upper side of which is closed by a cover 1, of two resistance heating elements 7, 8, maintained inside the casing 2 and having a hollow cylindrical shape, of a threaded support rod 15, held and guided in a frame 20 not shown in detail, with the mold 6 carried by this rod, of two loops of receiving 4, 5 which surround the mold 6 in the manner of half-shells, with a polarizing emission loop 13, surrounding the mold 6 also in the manner of a half-shell and situated opposite the loops of reception 4, 5, of a motor 16 with a gear 17, of an operating circuit comprising an amplifier 9, a comparator 10 and a limiter 11 and, finally, of a transmitter 14 comprising a noise amplifier 14a and a
générateur de bruit 14b à haute fréquence. high frequency noise generator 14b.
Apres La coulée du métal dans Le moule 6, celui-ci est engagé d'en bas, dans le sens de la flèche A et au moyen de La tige support 15, dans l'enveloppe 2, fermée en haut par le couvercle 1, ce qui peut être produit au moyen du moteur 16 et de l'engrenage 17. Les éléments chauffants à résistance 7 et 8 sont sous tension à ce moment et assurent que Le métal fondu ne se refroidit pas trop After the metal has been poured into the mold 6, it is engaged from below, in the direction of arrow A and by means of the support rod 15, in the casing 2, closed at the top by the cover 1, which can be produced by means of the motor 16 and the gear 17. The resistance heating elements 7 and 8 are energized at this time and ensure that the molten metal does not cool too much
rapidement et de façon trop incontrôlée. - quickly and too uncontrollably. -
Pour le refroidissement de La masse fondue, le moule 6 peut ensuite être abaissé, en sens contraire à la fLèche A. Afin que cet abaissement s'effectue de façon contrôlée, l'émetteur 14 rayonne un signal dans Le moule 6 par La boucle d'émission 13; ce signal est reçu par Les deux boucles de réception 4, 5, traité dans le circuit d'exploitation 9, 10, 11 et transformé en une instruction adéquate pour la mise en marche du moteur 16 et de For the cooling of the melt, the mold 6 can then be lowered, in the opposite direction to arrow A. In order for this lowering to take place in a controlled manner, the transmitter 14 radiates a signal in the mold 6 by the loop d 'program 13; this signal is received by the two reception loops 4, 5, processed in the operating circuit 9, 10, 11 and transformed into an adequate instruction for starting the engine 16 and
l'abaissement de la tige support 15 avec le moule 6. lowering the support rod 15 with the mold 6.
Le système détecteur décrit ci-dessus est donc chargé de fournir un signal pour la commande du dispositif de retrait ou d'abaissement. Ce signal commande le dispositif de retrait de The detector system described above is therefore responsible for providing a signal for the control of the withdrawal or lowering device. This signal controls the device for removing
manière qu'une position stationnaire de la Limite de phase liquide- so that a stationary position of the Liquid phase limit-
solide soit garantie à tout moment. solid is guaranteed at all times.
Le système détecteur se compose des dispositifs d'émission et de réception représentés schématiquement sur les figures 1 et 4. L'émetteur proprement dit est un générateur de bruit 14b à haute fréquence qui rayonne un signal dans le moule 6 à travers un amplificateur à large bande ou amplificateur de bruit 14a, un conducteur électrique 19 et une boucle d'émission polarisante 13. Sur le côté opposé du moule 6, se trouve une boucle de réception de liquidus 4 et une boucle de réception de solidus 5 qui captent ce signal après que celui-ci a traversé la matière liquide ou solide. En raison de la structure cristalline ordonnée de la matière, Les signaux reçus sont déformés par la résonance propre du réseau. Les signaux se distinguent par les résonances propres du réseau cristallin. Les signaux reçus sont mis en corrélation. La limite de phase est localisée lorsque le signal corréLé atteint la valeur maximale. Un déplacement de la Limite de phase, aussi bien en direction de la boucle de liquidus 4 The detector system is composed of the transmission and reception devices shown diagrammatically in FIGS. 1 and 4. The transmitter itself is a high frequency noise generator 14b which radiates a signal in the mold 6 through a wide amplifier. band or noise amplifier 14a, an electrical conductor 19 and a polarizing emission loop 13. On the opposite side of the mold 6, is a liquidus reception loop 4 and a solidus reception loop 5 which receive this signal after that it has passed through liquid or solid matter. Due to the ordered crystal structure of matter, the received signals are distorted by the network's own resonance. The signals are distinguished by the proper resonances of the crystal lattice. The received signals are correlated. The phase limit is located when the correlated signal reaches the maximum value. A displacement of the phase limit, both in the direction of the liquidus loop 4
qu'en direction de la boucle de solidus 5, réduit le signal utile. that in the direction of the solidus loop 5, reduces the useful signal.
Les boucles de réception 4, 5 sont reliées à l'amplifi- The reception loops 4, 5 are connected to the amplifier.
cateur 9 par des conducteurs électriques 18a et 18b. La figure 4 cator 9 by electrical conductors 18a and 18b. Figure 4
montre que l'amplificateur 9 est composé en fait de deux amplifi- shows that amplifier 9 is actually made up of two amplifiers
cateurs 9a et 9b. La référence 21 désigne le point de raccordement cators 9a and 9b. Reference 21 designates the connection point
du limiteur 11 à l'unité comprenant le moteur 16. from the limiter 11 to the unit comprising the motor 16.
La vue en perspective de la figure 2 montre clairement la réalisation des différentes boucles d'un matériau filiforme. La boucle d'émission 13 se compose de deux segments semi-circulaires The perspective view of FIG. 2 clearly shows the production of the different loops of a filiform material. The transmission loop 13 consists of two semi-circular segments
13' et 13" interconnectés par deux segments verticaux 13a et 13b. 13 'and 13 "interconnected by two vertical segments 13a and 13b.
Le segment semi-circulaires du bas est ouvert pour former deux extrémités de raccordement 13c et 13d. La boucle de réception 4 comporte également deux segments à peu près semi-circulaires 4' et 4" interconnectés par deux segments verticaux 4a et 4b. Le segment semi-circulaire du bas est de nouveau ouvert pour former deux extrémités de raccordement 4c et 4d. De façon analogue, La boucle de réception 5 se compose de deux segments semi-circulaires 5' et " interconnectés par deux segments droits verticaux 5a et 5b. Le segment semi-circulaire ouvert du bas forme de nouveau deux The bottom semicircular segment is open to form two connection ends 13c and 13d. The reception loop 4 also comprises two roughly semicircular segments 4 ′ and 4 "interconnected by two vertical segments 4a and 4b. The semicircular segment at the bottom is again open to form two connection ends 4c and 4d. Similarly, the reception loop 5 is made up of two semi-circular segments 5 'and "interconnected by two straight vertical segments 5a and 5b. The open semicircular segment at the bottom again forms two
extrémités de raccordement 5c et 5d. connection ends 5c and 5d.
Ainsi que le montrent les figures 3 et 4, la boucle d'émission ou antenne polarisante 13 peut avoir des dimensions qui diffèrent de celles des deux boucles de réception 4 et 5. Par exemple, la distance L qui sépare les deux segments de fil courbés en demi-cercle peut être plus grande que la distance correspondante As shown in FIGS. 3 and 4, the transmission loop or polarizing antenna 13 can have dimensions which differ from those of the two reception loops 4 and 5. For example, the distance L which separates the two bent wire segments in semicircle can be greater than the corresponding distance
L ou L2 de La boucLe de réception 4 ou 5. L or L2 of the receiving loop 4 or 5.
11o l2deaboceerceto4ou.11o l2deaboceerceto4ou.
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