FR2518436A1

FR2518436A1 - Electromagnetic forming of molten metal - by opposed alternating currents in parallel conductors

Info

Publication number: FR2518436A1
Application number: FR8124009A
Authority: FR
Inventors: Jacqueline Etay; Marcel Garnier
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1983-06-24
Also published as: FR2518436B1

Abstract

A moving stream of molten metal, e.g. steel, Al, Cu, etc., is formed, close to its eventual finished shape, by an alternating magnetic field, This sets up induced currents in the periphery of the metal, producing compressive centripetal forces. The field is produced by pairs of lengthwise conductors, set approximately parallel around the stream. Each one of a pair carries alternating currents opposed in phase. The axis of symmetry of the field coincides with the axis of rotation of the stream. The frequency of the a.c. is such that the thickness of the periphery is much less than the radius of the stream. Getting close to the finished shape in the molten state saves effort and energy by comparison with conventional forming of a cast billet etc.

Description

"Procédé et dispositif, de type électromagnétique, pour
le formage des métaux"
La présente invention est relative au formage des métaux. Elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, le formage de lingots ou de billettes métalliques de sections déterminées."Method and device, of electromagnetic type, for
metal forming "
The present invention relates to the forming of metals. It relates more particularly, but not exclusively, the forming of ingots or metal billets of specific sections.

Dans la technique classique de formage des métaux, on coule le métal en fusion dans un moule pour former, après refroidissement, un lingot solide qui est ensuite amené à sa forme définitive de billette de section plus réduite par passages répétés dans une succession de laminoirs, de sections de passage progressivement décroissantes, la pièce métallique étant en général réchauffée une ou plusieurs fois entre certains passages. Une telle succession de passages à travers des laminoirs implique une dépense considérable d'énergie mécanique et thermique et un matériel fort couteux. In the conventional metal forming technique, the molten metal is cast in a mold to form, after cooling, a solid ingot which is then brought to its final form of smaller section billet by repeated passages in a succession of rolling mills, of progressively decreasing passage sections, the metal part being generally reheated one or more times between certain passages. Such a succession of passes through rolling mills involves a considerable expenditure of mechanical and thermal energy and expensive equipment.

L'invention vise à réduire considérablement la dépense d'énergie et de matériel en permettant de donner au métal liquide une forme aussi voisine que possible-de la forme définitive désirée, par exemple la forme d'une billette de section désirée. En effet les forces nécessaires pour déformer une masse de métal liquide sont nettement plus faibles que celles nécessaires pour déformer un métal à l'état solide, plus ou moins pâteux, d'où réduction des dépenses d'énergie mécanique, et il n'est plus nécessaire de procéder à des réchauffages, d'où suppression des dépenses d'énergie thermique.Une fois le métal amené à une première forme (voisine de la forme définitive à lui impartir) par le procédé fort économique selon la présente invention, on l'amènera à sa forme définitive de la manière classique, mais il s'agira alors de faire subir au metal solide une déformation très réduite qui ne demandera pas beaucoup d'énergie mécanique et éventuellement thermique. The invention aims to considerably reduce the expenditure of energy and material by making it possible to give the liquid metal a form as close as possible to the desired final shape, for example the shape of a billet of desired section. Indeed the forces required to deform a mass of liquid metal are significantly lower than those required to deform a solid state metal, more or less pasty, hence reduction of mechanical energy expenditure, and it is not It is no longer necessary to carry out reheating, hence the abolition of thermal energy expenditure. Once the metal has been brought to a first form (close to the final shape to be imparted to it) by the very economical process according to the present invention, the will bring to its final form in the conventional manner, but it will then be to subject the solid metal a very small deformation that will not require a lot of mechanical energy and possibly thermal.

En définitive on donne au métal liquide une première forme aussi voisine que possible de la forme définitive, on le fige par refroidissement dans cette première forme et on l'amène, à l'état solide, à la forme définitive, par exemple par un nombre très minime de passages dans un ou plusieurs laminoirs. Finally, the liquid metal is given a first form as close as possible to the final form, it is frozen by cooling in this first form and is brought, in the solid state, to the definitive form, for example by a number very few passes in one or more rolling mills.

Le procédé selon l'invention pour réaliser le formage des métaux consiste à appliquer, à une masse métallique liquide en mouvement, un champ magnétique alternatif apte à créer, à la périphérie de ladite masse métallique, des courants induits qui engendrent dans cette masse des forces centripètes tendant à la comprimer. The method according to the invention for forming the metals consists in applying, to a moving liquid metal mass, an alternating magnetic field capable of creating, at the periphery of said metal mass, induced currents which generate in this mass of forces centripetal tending to compress it.

Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend en combinaison, d'une part, un inducteur comportant au moins deux conducteurs allongés sensiblement pa rallèles et des moyens électriques pour faire passer, à travers les conducteurs, des courants alternatifs et, d'autre part, des moyens pour faire circuler à l'intérieur de l'inducteur, entre les conducteurs de celui-ci, la masse métallique liquide à conformer. The device for carrying out this method comprises in combination, on the one hand, an inductor comprising at least two elongated substantially parallel conductors and electrical means for passing alternating currents through the conductors and, alternatively, secondly, means for circulating inside the inductor, between the conductors thereof, the liquid metal mass to be conformed.

De préférence l'inducteur comporte au moins une paire de conducteurs ailongés sensiblement parallèles, lesdits moyens électriques faisant passer des courants alternatifs de sens instantanés opposés à travers les conducteurs d'une même paire. Preferably the inductor comprises at least one pair of substantially parallel elongated conductors, said electrical means passing opposing instantaneous alternating direction currents through the conductors of the same pair.

On sait que l'on fait apparaître des forces! dans un domaine métallique lorsqu'on soumet celui-ci à un champ magnétique alternatif. En effet tout domaine électroconducteur, placé au voisinage d'un conducteur parcouru par un courant alternatif I, est sujet à des variations de flux produites par le champ magnétique pulsant, d'induction B, engendré par le conducteur; pour lutter contre ces variations de flux, le métal réagit en créant ses propres courants induits J, en opposition de phase avec le courant dans l'inducteur; ces courants sont situés à la périphérie du domaine métallique dans une 1,peau" d'épaisseur d, d'autant plus mince que la conductivité électrique a du milieu est plus grande ou que la fréquence f des courants inducteur's est pllus élevée : d X (of)
La direction de ces courants J, perpendiculaire en tout point à celle du champ magnétique qui leur donne nais sance, est optimale pour engendrer la force de Laplace
F = J , B, toujours dirigé vers l'intérieur du domaine métallique. I1 existe donc une force de répulsion entre l'inducteur et le domaine métallique. L'exploitation de cette force permet d'imposer une forme donnée à un milieu métallique liquide, sans aucun contact entre le métal et une paroi ou une électrode.We know that we are showing forces! in a metal field when subjecting it to an alternating magnetic field. Indeed any electroconductive field, placed in the vicinity of a conductor traversed by an alternating current I, is subject to variations in flux produced by the pulsating magnetic field, induction B, generated by the driver; to combat these variations in flux, the metal reacts by creating its own induced currents J, in opposition to the current in the inductor; these currents are situated at the periphery of the metal domain in a skin of thickness d, which is thinner as the electrical conductivity of the medium is greater or the frequency of the inductor currents is higher. (oF)
The direction of these currents J, perpendicular in every respect to that of the magnetic field which gives them birth, is optimal for generating Laplace's force.
F = J, B, always directed towards the inside of the metal domain. There is therefore a repulsive force between the inductor and the metal domain. The exploitation of this force makes it possible to impose a given shape on a liquid metal medium, without any contact between the metal and a wall or an electrode.

L'invention sera mieux comprise à la lumière d'un certain nombre d'explications et de plusieursmodes de réalisation non limitatifs exposés ci-après avec référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 illustre la création de forces centripètes dans le cadr-e de l'invention, dans'une masse métal-' lique au moyen d'un conducteur parcouru par un courant alternatif;
- la figure 2 représente la déformation d'une veine métallique liquide, dans le cadre de l'invention, au moyen de deux paires de conducteurs parcourus par des courants alternatifs;
- les figures 3 à 7 illustrent différentes formes que l'on peut imposer à une veine métallique liquide par le procédé selon l'invention;
- la figure 8 représente en perspective un inducteur selon l'invention pour réaliser le formage des métaux;;
- les figures 9 et 10 sont des coupes, par IX-IX et
X-X respectivement, de la figure 8;
- la figure 11 represente un écran pour l'inducteur de la figure 8;
- la figure 12 est une coupe, par XII-XII, de la figure 11;
- la figure 13, enfin, représente deux écrans, selon les figures 11 et 12, montés sur l'inducteur de la figure 8.The invention will be better understood in the light of a number of explanations and several nonlimiting embodiments described below with reference to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 illustrates the creation of centripetal forces in the frame of the invention, in a metal mass by means of a conductor traversed by an alternating current;
- Figure 2 shows the deformation of a liquid metal vein, in the context of the invention, by means of two pairs of conductors traversed by alternating currents;
FIGS. 3 to 7 illustrate various forms that can be imposed on a liquid metal vein by the process according to the invention;
- Figure 8 shows in perspective an inductor according to the invention for forming the metal;
FIGS. 9 and 10 are sections through IX-IX and
XX respectively, of Figure 8;
FIG. 11 represents a screen for the inductor of FIG. 8;
- Figure 12 is a section through XII-XII of Figure 11;
FIG. 13, finally, represents two screens, according to FIGS. 11 and 12, mounted on the inductor of FIG.

La figure 1 représente schématiquement un conducteur 1 parcouru par un courant alternatif d'intensité instantanée t et créant donc une induction ss autour de lui. Le domaine métallique est illustré en 2; sa "peau" 2a d,'é- paisseur d est le domaine des courants induits J et donc des forces de Laplace F-dirigées vers l'intérieur (forces centripètes) : F = J Bx
Ces explications préLiminaires ayant été fournies avec référence â la figure 1, on va se référer maintenant å la figure 2 pour expliquer comment les forces centripètes telles que F de la figure 1 permettent deréaliser le formage d'un flux métallique liquide.Figure 1 shows schematically a conductor 1 traversed by an alternating current of instantaneous intensity t and thus creating an induction ss around him. The metal domain is illustrated in 2; its "skin" 2a of thickness d is the domain of induced currents J and thus of Laplace F forces directed inwards (centripetal forces): F = J Bx
These preliminary explanations having been provided with reference to FIG. 1, reference will now be made to FIG. 2 to explain how the centripetal forces such as F of FIG. 1 make it possible to form a liquid metal flow.

Soit, a titre d'exemple non limitatif, une veine libre 3 de métal liquide, initialement circulaire,-s'é- coulant verticalement perpendiculairement au plan de la figure 2, et de révolution autour de l'axe 4 de l'ensem- ble de quatre conducteurs allongés parallèles 5a, 5b, 5c, 5d placés le long des arêtes d'un prisme droit de base carrée. L'alimentation électrique en courant alternatif de ces conducteurs est realisée de telle façon qu a chaque instant les sens du -courant'soient'opposés dans deux conducteurs voisins (tels que b'a, bb ou 5b, 5c).La fréquence f du courant alternatif d'alimentation des conducteurs électriques 5a, 5b, 5c, 5d doit être telle que l'épaisseur d de la peau- 3a soit faible devant le rayon
R de la veine 3 de métal avant qu'elle ait subi les effets électromagnétiques
d/R < < 1, avec

en appelant la perméabilité magnétique du milieu métal- lique de la veine 3 et a sa-conductivité électrique. En effet les forces utiles au formage qu'il faut induire dans le métal liquide sont des forces de pression qui doivent etre normales à l'interface 3b séparant le milieu métallique de l'atmosphere ambiante, condition qui est d'autant mieux réalisée que l'épaisseur de peau d est plus faible.Or, by way of non-limiting example, a free vein 3 of liquid metal, initially circular, flowing vertically perpendicular to the plane of FIG. 2, and of revolution about the axis 4 of the assembly. Four parallel elongate conductors 5a, 5b, 5c, 5d are arranged along the edges of a right square base prism. The AC power supply of these conductors is realized in such a way that at each moment the directions of the current are opposite in two adjacent conductors (such as b'a, bb or 5b, 5c). AC power supply of the electrical conductors 5a, 5b, 5c, 5d must be such that the thickness d of the skin-3a is small in front of the radius
R of vein 3 of metal before it has undergone electromagnetic effects
d / R <<1, with

calling the magnetic permeability of the metal medium of vein 3 and its electrical conductivity. Indeed, the forces useful for forming which must be induced in the liquid metal are pressure forces which must be normal at the interface 3b separating the metallic medium from the ambient atmosphere, a condition which is all the better achieved by the fact that the d skin thickness is lower.

Dans le proche voisinage des conducteurs 5a, 5b, 5c, 5d, la force de répulsion F est très intense à cause de l'intensité élevée du champ magnétique d'induction B et des courants induits J, qui en résultent1 dans ces ré- gitons Par contre, dans les régions situées à égale dis tance des couples successifs de conducteurs 5a-5b, 5b-5c, 5c-5d, 5d-5e, parcourus par des courants instantanés de sens opposés (comme visible sur la figure 2), pour de pures raisons de symétrie, le champ magnétique B et les courants induits J associés sont faibles, de même que la force de répulsion ±qu'ils créent. Ainsi la veine 3 de métal liquide a tendance à s'éloigner des conducteurs et à s'étendre le long des plans médiateurs 6 entre ces couples de conducteurs.La forme d'équilibre de la veine résultant de la répartition de forces F, non uniforme le long de la surface libre circulaire, est donc voisine de celle d'une étoile à quatre branches, avec des arêtes arrondies, référencée 7, résultant d'un équilibre entre la pression magnétique (force j et la tension superf i- cielle en chaque point le long de la périphérie de la veine 3. In the near vicinity of the conductors 5a, 5b, 5c, 5d, the repulsion force F is very intense because of the high intensity of the induction magnetic field B and induced currents J, which result therein in these registers On the other hand, in the regions situated at equal distances, successive pairs of conductors 5a-5b, 5b-5c, 5c-5d, 5d-5e, traversed by instantaneous currents of opposite directions (as can be seen in FIG. 2), for the magnetic field B and the associated induced currents J are weak, just as the repulsion force which they create. Thus the vein 3 of liquid metal has a tendency to move away from the conductors and to extend along the median planes 6 between these pairs of conductors. The equilibrium shape of the vein resulting from the distribution of forces F, non-uniform along the circular free surface, is therefore close to that of a four-pointed star, with rounded edges, referenced 7, resulting from a balance between the magnetic pressure (force j and the surface tension in each point along the periphery of vein 3.

Sur la figure 3 on a illustre en traits pleins, en traits'interrompus et en traits mixtes trois formes respectivement 8, 9 et 10 que peut présenter la périphérie d'une veine métallique liquide, à l'origine de forme circulaire autour de l'axe 4 et s'ecoulant perpendiculairement au plan de la figure 3, lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique alternatif produit par le passage de courant alternatif dans des conducteurs allongés parallèles lia, llb, lic, lld, disposés également perpendiculairement au plan de la figure 3, le sens des courants instantanés étant opposé dans deux conducteurs voisins, comme dans le cas de la figure 2 (les sens des courants sont représentés de la manière habituelle sur les figures 2 et 3). FIG. 3 illustrates in solid lines, in interrupted lines and in broken lines three shapes 8, 9 and 10, respectively, which can be presented on the periphery of a liquid metallic vein, originally circular in shape around the 4 and running perpendicular to the plane of Figure 3, when subjected to an alternating magnetic field produced by the AC current passage in parallel elongated conductors 11a, 11b, lic, 11d, also arranged perpendicular to the plane of Figure 3, the direction of instantaneous currents being opposite in two adjacent conductors, as in the case of Figure 2 (the current directions are shown in the usual manner in Figures 2 and 3).

Plus l'intensité du courant alternatif est accrue dans les conducteurs lia, llb, îlc, lld, plus la forme d'équilibre de la veine s'écarte de la forme circulaire, c'est-à-dire plus le rapport, entre la plus grande dimension (suivant les axes YY, Y'Y') et la plus petite dimension (suivant les bissectrices ZZ et Z'Z' des axes
XX et YY) s'écarte de l'unité.The greater the intensity of the alternating current is increased in the conductors 11a, 11b, 11c, 11d, the more the equilibrium form of the vein deviates from the circular form, that is to say the more the ratio, between the largest dimension (along the YY, Y'Y 'axes) and the smallest dimension (along the axis ZZ and Z'Z' bisectors)
XX and YY) deviates from unity.

L'alternance des sens instantanés du courant dans les conducteurs lia à ild permet de faire apparaître des gradients-de champ magnétique très importants à l'exté- rieur de la'masse de métal liquide et soumet la veine métallique formée à des forces de rappel qui assurent la parfaite stabilité de la forme d'équilibre obtenue. Cette stabilité assure la constance dans le temps et l'espace de la forme et de l'aire de la section droite de la veine métallique 8, 9, 10. The alternation of the instantaneous senses of the current in the conductors 11a to 11d makes it possible to reveal very large magnetic field gradients outside the liquid metal casing and subjects the formed metal vein to restoring forces. which ensure the perfect stability of the equilibrium form obtained. This stability ensures the constancy in time and space of the shape and the area of the cross-section of the metal vein 8, 9, 10.

Une analyse théorique permet de prévoir la forme d'équilibre du domaine métallique pour.une intensité du courant alternatif dans les conducteurs lia, ilb, lic, îîd. A theoretical analysis makes it possible to predict the equilibrium shape of the metal domain for an intensity of the alternating current in the conductors 11a, 11b, 11b, 11d.

Des essais effectués avec du mercure ont confirmé les valeurs calculées. Tests with mercury confirmed the calculated values.

Les figures 4 à 7 réprésentent en coupe différentes formes 12, 13, 14, 15 de veine liquide obtenues à partir d'une veine circulaire, au moyen de paires de conducteurs (référencées toutes 16 sur ces figures), parcourues par des courants alternatifs de sens instantanésopposés. FIGS. 4 to 7 show, in section, different forms 12, 13, 14, 15 of liquid vein obtained from a circular vein, by means of pairs of conductors (referenced all 16 in these figures), traversed by alternating currents of opposite instantaneous senses.

On voit donc qu'au moyen de paires de conducteurs parcourus par des courants alternatifs de sens instantanés opposés on peut réaliser le formage d'une veine de métal liquide, de section initiale circulaire, en une veine de métal ayant une section désirée (de telles sections sont illustrées en 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14 et 15 sur les figures 2 à 7). It can thus be seen that, by means of pairs of conductors traversed by opposite instantaneous alternating directions of direction, it is possible to form a liquid metal vein, of circular initial section, into a metal vein having a desired section (such sections are illustrated at 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14 and 15 in FIGS. 2-7).

Avec référence aux figures 8 à 13, on va' décrire maintenant un mode de réalisation, donné à titre non limitatif, de la structure d'un inducteur (ensemble de paires de conducteurs) apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, qui a'été exposé avec référence aux figures 2 à 7. With reference to FIGS. 8 to 13, an embodiment, given in a non-limiting manner, of the structure of an inductor (set of pairs of conductors) suitable for carrying out the method according to the invention will now be described. which has been discussed with reference to Figures 2 to 7.

En considérant tout d'abord les figures .8 à 10, on voit que l'inducteur proprement dit comprend quatre conducteurs 17a, 17b, 17c. et 17d. Ces conducteurs sont constitués par des tubes de cuivre dé section carrée reliés electriquement. Pour éliminer les calories engen drées par le passage du courant dans ces tubes 17a à 17d, on fait circuler à l'intérieur de ceux-ci un fluide de refroidissement arrivant par une tubulure 18, également de section carrée, qui est reliée par des tubulures 18a et 18b, également de section carrée, à la partie supérieure des tubes 17a et 17d par des sections tubulaires arquées 19a et 19d, également de section carrée.Le fluide de refroidissement sort par les tubulures 19b et 19c reliées aux extrémités supérieures des tubes de section carrée 17b et 17c respectivement par des sections tubulaires arquées 21a et 21b respectivement, des tubulures 21a et 21b reliant les extrémites inférieures des conducteurs creux 17a-17b et 17c-17d respectivement pour assurer la continuité de la circulation du fluide de refroidissement. Considering firstly Figures 8 to 10, we see that the inductor itself comprises four conductors 17a, 17b, 17c. and 17d. These conductors consist of electrically connected square section copper tubes. In order to eliminate the heat generated by the passage of the current in these tubes 17a to 17d, a coolant is circulated inside these pipes via a tubing 18, also of square section, which is connected by tubings 18a and 18b, also of square section, at the top of the tubes 17a and 17d by arcuate tubular sections 19a and 19d, also of square section.The cooling fluid exits through the pipes 19b and 19c connected to the upper ends of the tubes of square section 17b and 17c respectively by arcuate tubular sections 21a and 21b respectively, the pipes 21a and 21b connecting the lower ends of the hollow conductors 17a-17b and 17c-17d respectively to ensure the continuity of the circulation of the cooling fluid.

On donne de préférence une légère conicité vers le bas à la figure formée par les quatre conducteurs tubulaires 17a, 17b, 17c et 17d, comme on peut le voir en comparant les parties centrales des figures 9 et 10, la distance a entre deux conducteurs opposes au niveau de la coupe IX-IX étant supérieure à la distance b entre deux conducteurs opposés au niveau de la coupe X-X de la figure 8, afin de compenser la diminution de section de la veine de métal liquide dans sa descente verticale sous l'effet de l'accélération par la pesanteur. A slight downward taper is preferably given to the figure formed by the four tubular conductors 17a, 17b, 17c and 17d, as can be seen by comparing the central portions of FIGS. 9 and 10, the distance a between two opposing conductors. at the level of the IX-IX section being greater than the distance b between two opposite conductors at the level of the section XX of FIG. 8, in order to compensate for the decrease in section of the liquid metal vein in its vertical descent under the effect acceleration by gravity.

Des connexions électriques (non représentées) permettent d'amener le courant électrique. Electrical connections (not shown) make it possible to bring the electric current.

Un inducteur tel que représenté aux figures 8 à 10 permet d'obtenir des ébauches de profilés ayant une section en forme d'étoile à quatre branches du type repré senté sur les figures 2 et 3. An inductor as shown in FIGS. 8 to 10 makes it possible to obtain profile blanks having a four-star shaped section of the type shown in FIGS. 2 and 3.

Pour obtenir des profilés métalliques dont la section droite est constante dans la direction verticale de la coulée, il faut éliminer toute perturbation d'origine électromagnétique qui tendrait à apparaître en particulier à l'entree de l'inducteur. Le champ magnétique à produire doit être purement bidimensionnel, forme, qui est perturbée par la presence des connexions électriques reliant deux conducteurs voisins ainsi que les conducteurs au circuit d'alimentation en courant alternatif. To obtain metal sections whose cross section is constant in the vertical direction of the casting, it is necessary to eliminate any disturbance of electromagnetic origin which tends to appear in particular at the entrance of the inductor. The magnetic field to be produced must be purely two-dimensional, shaped, which is disturbed by the presence of the electrical connections connecting two adjacent conductors as well as the conductors to the AC supply circuit.

Pour éliminer ces effets parasites nuisibles, on a prévu des écrans magnétiques illustrés sur les figures 11 à 13 pour annuler le champ magnétique résultant de la présence des connexions électriques. To eliminate these harmful parasitic effects, magnetic screens illustrated in FIGS. 11 to 13 are provided to cancel the magnetic field resulting from the presence of the electrical connections.

Sur la figure 13 on a représenté deux écrans, à savoir un écran supérieur 22a et un écran inférieur 22b realisés par des plaques de cuivre dont l'épaisseur est supérieure à 11 épaisseur de peau dans le cuivre à la frequence f choisie pour obtenir le formage. L'epaisseur de peau est déterminée pas la formule antérieure 1, mais en désignant cette fois-ci par les lettres v et a respectivement la perméabilité magnétique et la conductivité électrique du, cuivre. Les plaques de cuivre sont également creuses, comme on le voit en section sur la figure 12, de manière à éliminer les calories produites dans leur masse par effet Joule, en y faisant circuler un fluide refroidisseur. FIG. 13 shows two screens, namely an upper screen 22a and a lower screen 22b made of copper plates whose thickness is greater than 11 skin thickness in the copper at the frequency f chosen to obtain the forming . The skin thickness is determined by the prior formula 1, but this time denoted by the letters v and a respectively the magnetic permeability and the electrical conductivity of the copper. The copper plates are also hollow, as seen in section in Figure 12, so as to eliminate the calories produced in their mass Joule effect, by circulating a cooling fluid.

La, plaque inférieure 22b comporte en son centre une ouverture rectangulaire 23 pour permettre le passage du raccordement des sections tubulaires arquées 19a, l9b, 19c-19d avec les tubes liat 17b, 17c, 17d;'des-rbndelles en caoutchouc 24 séparent la partie supérieure des sections précitées des plaques 22a et 22b. La plaque supérieure 22a comporte également une ouverture du type 23 pour permettre le passage' de la veine liquide à l'inte- rieur de l'inducteur, mais pour cette plaque supérieure, on peut prévoir avantageusement une section circulaire pour l'ouverture de passage. Les trous 25 servent au passage des vis-de fixation des plaques 22a, 22b et des rondelles 24. The lower plate 22b has at its center a rectangular opening 23 to allow the passage of the connection of the arcuate tubular sections 19a, 19b, 19c-19d with the tubes liat 17b, 17c, 17d; des-rbndelles rubber 24 separate the part upper section of the aforementioned sections 22a and 22b. The upper plate 22a also has a type 23 opening to allow passage of the liquid vein within the inductor, but for this upper plate, a circular section can be advantageously provided for the passage opening. . The holes 25 serve to pass the fastening screws of the plates 22a, 22b and washers 24.

A cause des phénomènes d'induction dont les écrans sont le siège de la part des courants électriques parcourant les connexions, des courants induits apparaissent qui sont en opposition avec les courants dans les connexions. De ce fait au sommet de l'inducteur le champ magnétique est nul et l'effet parasite des connexions anihilé. De tels écrans peuvent également être utilisés à l'extrémité inférieure de l'inducteur. Because of induction phenomena whose screens are the seat of electric currents flowing through the connections, induced currents appear which are in opposition to the currents in the connections. As a result, at the top of the inductor, the magnetic field is zero and the parasitic effect of the connections is annihilated. Such screens can also be used at the lower end of the inductor.

Dans un mode de réalisation ayant servi à réaliser des expériences de laboratoire sur une veine de mercure initialement de section circulaire qui était amenée à une forme du type illustré sur la figure 2, on a utilisé un inducteur selon les figures 8 à 13 constitué par des tubes de cuivre de section rectangulaire (4 mm x 8 mm avec une épaisseur de 1 mm) parcourus d'eau pour eliminer les calories produites par effet Joule. Les conducteurs sont places radialement autour de l'axe de la veine métallique. Deux conducteurs diamétralement opposés sont séparés de 10 mm. La longueur de l'inducteur est de 200 mm. Les crans sont constitués de deux plaques de cuivre, placées de part et d'autre des connexions, de 50 mm x 50 mm pour 1,5 mm d'épaisseur. L'intensité du courant électrique dans les conducteurs peut atteindre 2500 A pour une tension de l'ordre de 600 V.La fréquence f utilisée est i75 KHz, ce qui correspond à une profondeur de peau de 1,2 mm. La vitesse de coulée de la veine métallique formée est de 1 m/s. Le rapport d'aspect entre la plus grande et la plus-faible dimension de l'ébauche du profilé peut atteindre 6 dans les conditions définies ci-dessus. In one embodiment used to carry out laboratory experiments on a mercury vein initially of circular section which was brought to a shape of the type illustrated in FIG. 2, an inductor according to FIGS. 8 to 13 consisting of Copper tubes of rectangular section (4 mm x 8 mm with a thickness of 1 mm) run through with water to eliminate the calories produced by Joule effect. The conductors are placed radially around the axis of the metal vein. Two diametrically opposed conductors are separated by 10 mm. The length of the inductor is 200 mm. The notches consist of two copper plates, placed on either side of the connections, 50 mm x 50 mm and 1.5 mm thick. The intensity of the electric current in the conductors can reach 2500 A for a voltage of the order of 600 V. The frequency f used is i75 KHz, which corresponds to a skin depth of 1.2 mm. The casting speed of the metal vein formed is 1 m / s. The aspect ratio between the largest and the smallest dimension of the profile blank can reach 6 under the conditions defined above.

Finalement on peut, avec un inducteur du type illustré sur les figures 8 à 13, réaliser un profilé à l'état liquide, ayant une section du type illustré sur les figures 2, 3 ou 4. Avec des inducteurs comportant plus de deux paires de conducteurs, on peut réaliser des profilés selon les figures 5, 6 ou 7. Finally, with an inductor of the type illustrated in FIGS. 8 to 13, it is possible to produce a profile in the liquid state, having a section of the type illustrated in FIGS. 2, 3 or 4. With inductors comprising more than two pairs of conductors, it is possible to produce profiles according to FIGS. 5, 6 or 7.

Les règles de construction des inducteurs, déduites de considérations théoriques et expérimentales, sont les suivantes : pour obtenir une surface libre plane il suffit de créer un effort de répulsion uniforme en plaçant plusieurs conducteurs parallèles parcourus par des courants de même sens; pour faire apparaître une excroissance (aile de profilé par exemple) il suffit de placer au voisinage de la surface libre initiale deux séries de conducteurs parallèles parcourus par des courants de sens contraires : le plan de symétrie de cés deux rangées de conducteurs est une zone où la force de répulsion faible permet au liquide de s'étendre. The inductor construction rules, deduced from theoretical and experimental considerations, are the following: to obtain a plane free surface it suffices to create a uniform repulsion force by placing several parallel conductors traversed by currents of the same direction; to show an outgrowth (profiled wing, for example) it suffices to place two series of parallel conductors in the neighborhood of the initial free surface traversed by currents of opposite directions: the plane of symmetry of these two rows of conductors is an area where the weak repulsion force allows the liquid to expand.

Dans le cas où la géométrie initiale de coulée de la veine métallique est très éloignée de la forme souhaitée, une zone de transition de préformage peut être ménagée' à l'amont immédiat de l'inducteur de formage proprement dit. Dans cette zone les conducteurs assurant le formage sont utilisés mais ils s'évasent afin de venir entourer la veine métallique à former. La transition entre la géométrie de départ et-la géométrie finale est donc assurée. In the case where the initial casting geometry of the metal vein is very far from the desired shape, a preforming transition zone may be provided immediately upstream of the forming inductor proper. In this zone the conductors providing the forming are used but they flare out in order to surround the metal vein to be formed. The transition between the starting geometry and the final geometry is therefore ensured.

Une fois une ébauche de profilé obtenue par le procédé et le dispositif selon l'invention, il suffit de laisser figer le métal par refroidissement, puis; au moyen d'un ou plusieurs passages dans des laminoirs classiques, amener le profilé à la forme finale désirée. Once a profile blank obtained by the method and the device according to the invention, it is sufficient to let the metal settle by cooling, then; by means of one or more passages in conventional rolling mills, bring the profile to the desired final shape.

Etant donné que la plus grande partie de la deformation a été réalisée à l'état liquide, l'énergie nécessitée par la déformation totale pour obtenir la forme ,défini- tive est considérablement réduite, ce qui est l'avantage essentiel de l'invention.Since most of the deformation has been carried out in the liquid state, the energy required by the total deformation to obtain the definitive shape is considerably reduced, which is the essential advantage of the invention. .

L'invention s'applique au formage de différents métaux tels que l'acier, l'aluminium, le cuivre et leurs alliages, sans que cette énumération soit limitative. The invention applies to the forming of different metals such as steel, aluminum, copper and their alloys, without this enumeration being limiting.

Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement-à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. It goes without saying and as it follows already from the foregoing, the invention is in no way limited to those of its modes of application and of realization which have been more especially envisaged; it embraces, on the contrary, all variants.

Claims

1. A method for forming metals, characterized in that it consists in applying, to a moving liquid metal mass, an alternating magnetic field capable of creating, at the periphery of said metal mass, induced currents which extend into this mass of centripetal forces tending to compress it.

2. Method according to claim 1, characterized in that the alternating magnetic field is generated by at least two elongated substantially parallel electrical conductors traversed by alternating currents.

3. Method according to claim 2, characterized in that the magnetic field is generated by at least one pair of substantially parallel elongated conductors, the two conductors of each pair being traversed by alternating currents having opposite instantaneous directions.

4. Method according to claim 1, 2 or 3, wherein the liquid metal mass in motion has the shape of a cylinder of circular section and therefore has an axis of revolution, characterized in that the configuration of the magnetic field, which determines the shape imposed on the liquid metal mass, has an axis of symmetry coincident with the axis of revolution of the moving metal mass.

5. Apparatus for forming metals by the implementation of the method according to all of claims 1 and 2, characterized in that it comprises in combination, on the one hand, an inductor having at least two elongated conductors substantially parallel and.

electrical means for passing alternating currents through the conductors and, secondly, means for circulating the liquid metal mass to be circulated inside the inductor between the conductors thereof; .

6. Device according to claim 5 for carrying out the method according to claim 3, characterized in that the inductor comprises at least one pair of substantially parallel elongated conductors, said electrical means passing instantaneous alternating currents of direction. opposites through the drivers of the same pair.

7. Device according to claim 6, wherein the moving liquid metal mass has the shape of a cylinder of circular section and therefore has an axis of revolution, characterized in that the inductor has an axis of symmetry around which are the pairs of conductors, this axis of symmetry coinciding with the axis of revolution of the moving metallic mass.

8. Device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the frequency of the alternating currents is such that the ratio d / R is much smaller than 1, by calling R the mean radius of the metal mass moving liquid and penetrating skin thickness of the currents induced in this mass, d being determined by the formula,

wherein 1 is the magnetic permeability of the moving metallic medium, has the electrical conductivity of this metallic medium and f said frequency.

9. Device according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the inductor consists essentially of two pairs of elongated substantially vertical conductors whose overall figure has a slight taper towards the bottom, mass metal moving up and down between the two pairs of conductors.

10. Device - according to any one of claims 5-9, characterized in that the conductors are hollow tubes through which is circulated a cooling fluid.

11. Device according to any one of claims 5 to 10, characterized in that the inductor has at its input portion, for the liquid metal mesh in motion, at least one screen to eliminate the parasitic effects of electrical connections. .

12. Device according to claim 11, characterized in that the screens are made by copper plates whose thickness is greater than the skin thickness d in the copper at the frequency of the alternating current, given by the formula

wherein is the magnetic permeability of copper, the electrical conductivity of copper and the frequency.