Brevet FR2005284A1 — publié le 19691212

i 2005284 La présente invention est relative à des lingotières pour la coulée de l'acier et d'autres métaux, où l'on utilise, au sommet de la lingotièrô, en vue d'éviter que le sommet de la masse coulée se solidifie trop rapidement, par comparaison avec 5 la partie inférieure du lingot, un dispositif de conservation de la chaleur, ou dispositif de masselottage, appelé haut ou rehausse de lingotière. En vue de répondre à ce "but, il convient que ce dispositif de masselottage, prévu au sommet de la lingotière, et ci-après désigné sous le nom de rehausse, soit muni 10 d'un calorifugeage aussi efficace que possible. les rehausses de lingotières utilisées jusqu'à présent dans ce "but avaient souvent un calorifugeage si faible que 25 à 40 $ seulement de la chaleur du sommet de la masse coulée étaient utilisés dans le lingot. Par l'emploi de dispositifs 15 modernes, bien calorifugés, maintenant la chaleur au sommet du lingot, on est parvenu à porter l'utilisation de cette chaleur, dans le lingot même, à 60 à 70 Toutefois, à cet égard, on a atteint une limite à laquelle la possibilité de calorifugeage de la rehausse de la lingotière ne donne pas de résultats ap-20 préciables sous la forme d'un transport accru de chaleur vers la partie inférieure du lingot, étant donné que les autres pertes de chaleur anihilent l'effet de l'amélioration du calorifugeage. La présente invention est basée sur une étude des détails 25 de la circulation de la chaleur dans une rehausse de lingotière moderne. On a observé qu'une partie importante des pertes de chaleur passe à travers la paroi du lingot qui se trouve immédiatement en dessous de cette rehausse. C'est ce qui a donné l'idée d'améliorer, selon l'invention, l'aptitude au calorifu-30 geâge de la rehausse de lingotière, non pas par des mesures concernant la rehausse elle-même, mais par une modification de la lingotière même, ou plus exactement par l'abaissement de la capacité calorifique de la partie de la lingotière qui est située autour et immédiatement en dessous de la rehausse. Par ce 35 moyen, on a réalisé des améliorations appréciables du calorifugeage du dispositif prévu au sommet de la lingotière pour la conservation de la chaleur. L'invention ressortira plus clairement de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé dans lequel : 40 La fig. 1 représente- la partie du sommet, ou tête, d'une 69 09656 a. 2005284 lingotière, avec un diagramme de la circulation de la chaleur lorsque le lingot est en cours de solidification. Les figs. 2 à 7 représentent différentes formes de réalisation d'une lingotière selon l'invention. 5 La figure 1 montre la partie supérieure d'une lingotière 10 munie, à son sommet, d'un dispositif de masselottage, ou rehausse, 11. Le dessin représente la circulation de la chaleur pendant la solidification d'un lingot dont la partie supérieure 12 se trouve à 1*intérieur de la rehausse. Pour une partie, la 10 chaleur passe dans le sens horizontal dans la paroi de la lingotière, et pour une partie elle monte verticalement à travers une couche 13 d'une matière isolante ou exothermique, ou à la fois isolante et exothermique, qui a été mise en place sur le lingot après la coulée, et pour une autre partie la chaleur se 15 propage verticalement vers le "bas en direction de la partie principale de la masse coulée. On s'efforce d'obtenir que ce dernier flux de chaleur représente une proportion aussi élevée que possible de la totalité de la chaleur dégagée par la tête du lingot. Le tableau ci-dessous fait ressortir une répartition, 20 déterminée expérimentalement, de la chaleur transportée pour une rehausse de lingotière munie d'un calorifugeage très efficace, dans une lingotière de type traditionnel. Le premier chiffre de chaque ligne désigne la flèche correspondante de la figure 1. 14» chaleur traversant la surface supérieure ï 5 à 6 $ ; 25 15» chaleur chauffant la paroi de la rehausse de lingo tière : 2 à 3 $ ; 16, chaleur passant à travers la paroi de cette rehausse ï 13 à 16 $ ; 17» chaleur descendant au-dessous de la paroi de ladite 30 rehausse ï 10 à 13 $ ; 18, chaleur descendant vers l'intérieur du lingot s 65 à 70 fo. La perte importante provoquée par le flux de chaleur qui, en dessous de la rehausse, suit la flèche 17 pour passer dans 35 la paroi de la lingotière, devient particulièrement importante dans les rehausses modernes, fortement calorifugées. Si on augmente le calorifugeage, le principal résultat consiste simplement en ce que les pertes par le flux de chaleur qui passe en dessous de la rehausse augmentent. En vue de combattre cela, 40 on suggère, conformément à la présente invention, de réduire la 69 09656 3 2005284 capacité calorifique de la partie de la lingotière qui entoure la rehausse de la lingotière, et d5mae certaine partie de la lingotière située immédiatement en dessous de cette rehausse9 de telle sorte que cette partie de la lingotière absorbe moins 5 de chai9132*« le reste de la partie inférieure de la lingotière pav.t- être de la forme usitée jusqu'à présent et doit avoir une oapaoit-1 calorifique élevés, de manière à obtenir une solidification rcpide de la partie principale du lingot„ la réduction de la capacité calorifique de la partie supé-10 rieurs de la lingotière petit s'obtenir de différentes manières * dont des exemples sont reproduits dans les figures 2 à 7. Sariîî la figure 2, on a représenté" mie lingotière 10 dans la v-artie supérieure 25 de laquelle son épaisseur B est sensiblement constante sur irne longueur A de la lingotière «, 18 extrémité 15 •tafériei,ze de la partie 25 est reliée à la partie inférieure 29 •2-3 la paroi de la lingotière par mie partie intermédiaire 26 qui va en augmentant d'épaisseur vers le "bas,, la partie inférieure précitée ayant une épaisseur 0 qui est supérieure à B. La partie 39 psut avoir une épaisseur" de paroi sensiblement constante ou 20 vi-an une épaisseur qui augmente légèrement en direction du fond de la lingotière. La partie 26 peut présenter une courbure arrondie, avec des angles de raccordement arrondis avec la partie 25 du sommet et avec la partie inférieure 29° La dimension B est, d'une manière appropriée, de 3 à 7 cm, et la dimension C de 8 à hauteur A de la partie 25 est, de préférence, en ce oui concerne l'ordre de grandeur de sa dimension? du double de la hauteur de la rehausse 11, ou d'une dimension légèrement moindre, c'est-à-dire de 1?5 à 2,3 ou bien, souvent, de 1,5 à 2,0 fois la hauteur de la rehausse. Gomme, normalement, la re-30 hausse représente de 10 à 15 $ du volume de la lingotière, la dimension A doit être d'environ 20 à 30 fc, et au maximum de 35 £ du volume total du lingot, j compris le volume de la rehausse * 2ans la pratique, cela se traduit par le fait que A est habituellement d'une dimension comprise dans la gamme allant de 35 30 à SO cm» Sn vue de faciliter la fabrication de la lingotière, la partie 25 peut être séparée par un .joint 27 de la partie inférieure de la lingotièrec La partie 25 du sommet étant sensiblement plus mince que la partie 29 de la bases l'absorption de chaleur dans la partie 40 25 dans le sens de la flèche 17 de la fig. 1 se trouvera réduite, 69 09656 4 2005284 et par conséquent c'est une partie plus importante du flux de chaleur provenant de la rehausse qui passera dans la partie inférieure du métal coulé. La figure 3 représente une modification de la fig. 2, la 5 seule différence consistant en ce qu'un calorifugeage 28 est appliqué à l'extérieur sur la partie 25» en vue de réduire le rayonnement de chaleur en direction de l'extérieur par la partie 25, ce qui réduit encore davantage l'absorption de chaleur par cette partie. Le calorifugeage peut être constitué de dal-10 les ou plaques séparées, fixées à la lingotière, ou bien il peut être formé d'une couche pulvérisée sur la lingotière. La figure 4 représente une modification encore différente de la figure 2. La partie supérieure 40 de la partie 25 est séparée de la partie inférieure par un joint qui est rempli 15 d'une matière 41 de calorifugeage quelconque. De cette façon, on abaisse le transfert de chaleur en direction de la partie supérieure 40, ce qui contribue au but général de l'abaissement de l'absorption de la chaleur par la lingotière autour de la rehausse. 20 La fig. 5 représente une forme de réalisation dans laquelle la lingotière a une épaisseur de paroi essentiellement constante jusqu'à l'extrémité supérieure, mais, en vue de réduire le transfert de chaleur en direction de la partie, supérieure, il a été ménagé une fente verticale 21 dans le milieu de la paroi. 25 Cette fente, qui peut être vide ou remplie d'un agent de calorifugeage, est de la profondeur A, et la partie de paroi qui est à l'intérieur de la fente 21 est de l'épaisseur B, la partie de paroi inférieure ayant l'épaisseur 0. Les dimensions A, B et C ont les valeurs qui ont été indiquées ci-dessus en regard de la 30 fig. 1. En vue de réduire le transfert de chaleur en dessous de la rehausse, on peut pulvériser ou fixer d'une autre manière un calorifugeage 23 sur la lingotière, en dessous de la rehausse. La figure 6 représente une forme de réalisation encore différente dans laquelle la partie supérieure 30 de la lingo-35 tière a une épaisseur qui va en augmentant graduellement en direction du bas. La hauteur C de la partie 30 doit être légèrement supérieure à la cote A des figures précédentes, ou bien de 2 à 5 fois la hauteur de la rehausse. La figure 7 représente une lingotière munie d'une creusure 40 50 à l'extérieur, en dessous du niveau de la rehausse, ce creux 69 09656 5 2005284 réduisant 1*épaisseur de la paroi de la lingotière et par conséquent le transfert de la chaleur vers la lingotière au voisinage de la rehausse. Dans ce cas, la lingotière a été représentée avec une paroi extérieure verticale et une paroi intérieure in-5 clinée, mais le creux 50 n'est pas limité, à cette forme de la lingotière, et on peut 1*appliquer également à la lingotière représentée dans la figure 6. Dans la figure 7, la rehausse lia est du type à double paroi dont la section verticale va en diminuant en cône. 10 Dans l'ensemble, l'invention est caractérisée en ce que la lingotière présente une partie supérieure dont l'épaisseur de paroi est sensiblement plus faible que l'épaisseur de la paroi de la partie inférieure de la lingotière. A une distance égale à 1,5 à 1,7 fois la rehausse de la lingotière, l'épaisseur de 15 la paroi de la lingotière doit être tout au plus de 60 fa de l'épaisseur moyenne de la paroi de la partie inférieure de cette lingotière. En même temps, il doit y avoir une différence entre la partie du sommet et la partie de base en ce qui concerne la forme en cône ou l'épaisseur, ou à la fois l'une et l'autre. 20 Dans le cas où les deux parties ont à peu près une épaisseur constante, dans le sens vertical, il doit y avoir une différence d'épaisseur par le fait que la dimension B de la partie du sommet est d'environ 50 $, et non supérieure à 60 $, de l'épaisseur de la partie inférieure. Si l'une des parties ou les deux vont 25 en diminuant en cône, il doit y avoir une différence de conicité entre la partie du sommet et la partie de la base. 6, 2005284 RE7EIDICAII01S 1. Procédé d'obtention d'un flux approprié de chaleur pendant la solidification d'un lingot dans une lingotière, munie à son sommet d'une rehausse, formant dispositif de mas- 5 selottage, et fortement calorifugée à son extrémité supérieure, procédé caractérisé par le fait que la partie supérieure de la lingotière, correspondant à une hauteur égale à 1,5 à 2,3 fois la hauteur de la rehausse, a une paroi sensiblement plus mince que la paroi de la partie inférieure de la lingotière, l'épais-10 seur de la partie du sommet, mesurée à une hauteur de la lingotière qui est égale à 1,75 à 1,7 fois la hauteur de la rehausse,, étant au maximum de 0,6 fois l'épaisseur moyenne de la partie inférieure de la lingotière, les raccords entre les deux parties constituant une variation d'épaisseur de la paroi ou bien un 15 raccordement en cône, ou bien à la fois une variation d'épaisseur et un raccordement en cône. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie du sommet de la lingotière a une épaisseur sensiblement constante dans le sens vertical. 20 3. Procédé selon l'une ou 1 'autre des revendications pré cédentes, caractérisé par le fait que la partie du sommet et la partie inférieure de la lingotière présentent des conicités différentes dans le sens vertical. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications pré-25 cédentes, caractérisé par le fait que la partie inférieure a une épaisseur sensiblement constante dans le sens vertical. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du sommet et la partie inférieure sont reliées entre elles par une partie intermédiaire 30 d'une conicité plus forte que celle de la partie du sommet et celle de la partie inférieure. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du sommet est munie d'un calorifugeage sur le côté extérieur. 35 7* Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le calorifugeage extérieur est situé à une certaine distance de la paroi de la lingotière et que sa base est solidaire de la lingotière. 8. lingotières pourvues des perfectionnements ci-dessus 40 spécifiés.