Brevet FR2105241A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne un procédé de traitement de "barres de coulée dans des installations de coulée en continu comportant un moule disposé verticalement, refroidi à l'eau, une partie de guidage et d'appui faisant directement 5 suite audit moule, tout dabord incurvée puis configurée horizontalement, dans.laquelle la barre de coulée présentant un noyau liquide continue à être refroidie , et dans laquelle également*la vitesse d'avancement et/ou de descente de la barre est choisie, pendant la coulée, de manière à ce qu'en 10 sortant de la pièce horizontale d'appui et de guidage, la barre soit totalement solidifiée, et comportant également un châssis d'étirage et de mise en forme avec écartement réglable entre deux rouleaux, faisant immédiatement suite à la partie d'appui et de guidage. 15 De par le Brevet Américain N° 2 698 467 et la revue "Acier et fer" N° 90 (1970), pages 153 à 161, "Installation pour usine sidérurgique - rendement maximum, état de planification et possibilités de développement" de Meinshausen, on connaît des' installation de coulée en continu comportant 20 une partie de guidage et d'appui tout"d'abord incurvée puis horizontale pour la barre de coulée présentant un noyau encore fluide. En cas de débit de coulage important, on obtient un noyau liquide (noyau mou) dans la barre, dont la longueur correspond à l'importance du débit, de sorte que la partie de gui-25 dage et d'appui retenant x'enveloppe de la barre doit être suffisamment longue pour que la barre soit portée sur toute la longueur du noyau fluide et pour que la pression statique de la masse de fer donnée dans le noyau fluide soit absorbée et pour qu' enfin toute, déformation de la barre par uxl 30 gonflement soit évitée . Pour conserver l'avantage de la £aible hauteur de construction des machines de coulage en continue comportant des pièces ou parties d'appui et de guidage imposées, on est contraint, pour atteindre des débits de coulage élevé'S , de prévoir une partie d'appui et de guidage 35 horinzontale d'une longueur correspondante et appropriée, lors du coulage des lingots ou brames en acier, il arrive qu'il se. forme une retassure à l'extrémité de la barre. Ceci se produit parce que 31182 2 2,105241 la pression statique de la masse-de fer dans le noyau liquide de la barre diminue après le retrait de l'extrémité, de la barre hors du moule, jusqu'à atteindre la valeur zéro en traversant, la partie horizontale d'appui et de guidage. En conséquence,, il se forme 5 dans l'extrémité s'étendant horizontalement de la barre, une retassure d'une longueur très importante, de sorte que cette partie de la barre ne peut, dans la .plupart des cas,.être utilisée, les installation de coulage.en continu a rendement élevé comportant une partie.de guidage et d'appui horizontale n'offrent 10 pas de production satisfaisante. la présente invention à pour but d'améliorer la production et le rendement des installations de coulage en continu à rendement élevé comportant une partie horizontale d'appui et de guidage, .et réside, pour un procédé du type précédemment 15 décrit, dans le fait qu'à la fin du coulage et après recouvrement de l'extrémité de la barre, afin que l'extrémité de cette dernière ne présente aucune retassure, l'extrémité avant du noyau fluide est avancée, par l'augmentation de la vit.esse de descente, au moins jusqu'au niveau de l'intervalle 20 entre les rouleaux, et par le fait qu'en diminuant cet intervalle entre les rouleaux, on exerce une compression s'appliquant sur la barre. Par le Brevet Autrichien 1° 187 251, on connaît déjà un procédé pour coulée continue des barres représentant aucune 25 rotassure, la barre - étant comprimée par des rouleaux disposés en aval du moule, au dessus de l'extrémité naturelle du noyau fluide, dans une telle mesure que les parois internes de la coquille ou enveloppe de la barre déjà solidifiée se soudent au niveau de leurs couches limites, sans que toutefois ne se 30 produise une modification de l'épaisseur de paroi et un alon-gement de la zone de rebord encore plastique de ladite- barre. Ge procédé n'a toutefois trouvé aucune utilisation dans la pratique et ne. permet pas d'empêcher la,.-formation ; de rotassures à la partie d'extrémité d'une barre formée de 35 lingots qui se solidifie en position, horizontale. Ceci-s.'applique également au Brevet Autrichien. E° -266 362 qui décrit-un procédé connu dans lequel la barre est traitée par déformation directe 71 31102 3 2105241 dès • qu'elleest coulée, à l'aide d'un dispositif de déformation disposé après les moules de coulée en continu* et l'extrémité naturelle du noyau mou et provoquant la diminution de la longueur dudit noyau mou. Ce procédé connu de réduction de lon-5 gueur d'une barre de coulée présentant un noyau encore fluide ne peut être avantageusement utilisé que pour la fabrication de petites barres ou billettes, son avantage résidant essentiellement dans le fait que la section du moule peut être maintenu relativement grande si bien que les conditions d'exploitation 10 lors du coulage sont considérablement améliorées. Par cette déformation de la barre de coulée, on ne peut fabriquer, en dépit d'une section de coulée assez grande, que des billettes de section reletivement petite . Pour couler des brames d'acier ou lingots d'acier larges, le procédé selon le Brevet Autrichien 20 En cas d'application du procédé concernant l'invention à des barres d'acier à sectiong4?ectangulaires, la compression est avantageusement produite par la déformation par étirage ou alImgement de la barre de coulée, la diminution d'épaisseur de la barre étant comprise entre 10 et 30mm, avantageusement oc. entre 15 et 20mm. o Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que, par l'augmentation de la vitesse d'étirage et/ou d'écoulement de la barre, l'extrémité du noyau mou de la barre est déplacée, asrant que l'on exerce la compression, de 0,5 à 2 m au delà 30 du plan vertical passant par la fente ou intervalle entre les rouleaux. * L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux 35 dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : 1\ 31182 4 21ÔS241 - la figure t représente dans une coupe verticale schématique, simplifiée, une partie d'extrémité d'une barre de coulée qui, lorsque le coulage est effectué , est retirée de l'installation de coulage en continu ; dans ce cas, la barre de ^ coulée entière est déformée par allongement; - la figure 2 est une représentation similaire à la figure 1 dans laquelle la partie de la barre présentant un noyau encore fluide est tirée en traversant la partie de guidage et d'appui horizontale à une vitesse supérieure; 10 - la figure 3 est une représentation similaire à celle de la figure 2 dans le cas où uniquement la partie d' extrémité de la barre est déformée par allongement; et - la figure 4 montre dans un diagramme l'absorption de courant des moteurs d'entraînement des appareils de; déformation 15 et d'étirage en fonction de la vitesse de sortie de la barre de coulée. La figure 1 montre en 1 un moule de coulée en-continu-refroidi par l'eau, duquel sort la barre de coulée 2 présentant une enveloppe 3 déjà solidifiée et un noyau encore liquide.4, 20 cette barre 2 étant par ailleurs refroidie dans une partie d'appui et de guidage de l'installation de coulée en continu' . Cette partie d'appui et de guidage présente une pluralité de rouleaux 5 logés des deux côtés de la barre 2 ainsi qu'un certain nombre de paires de rouleaux d'entraînement 6, 7 25 intercalées entre les rouleaux précédents. Une autre paire de cyl'ihdres d'entraînement 8 est montée en arrière de la paire de cylindres 9 d'un dispositif- combiné d'étirage et de déformation, le couple de rouleaux 9 étant situé en arrière de la partie de guidage et d'appui. On voit en 10 la pointe ou 30 extrémité du noyau liquide 4. Pendant la coulée, un'plan 11 passant par 11 extrémité 10 du noyau mou, se trouve, en se référant à l'axe de la barre, à un écartement "L" d'un autre plan 12 passant par le niveau de la coulée. "L" est d'environ 23 m pour une section dempcGe cfe 180mm sur 1 500mm lors du 35 coulage d'acier à emboutir stabilisé à ïaluminium présentant dans la cuve intermédiaire-une température de 1 500°C et une vitesse d'allongement de 2 m/min. En dessous du moule de coulée en 71 311ô 2 5 2105241 continu 1 se trouve tout d'abord un guidage vertical par rouleaux, d'environ 2 m de longueur, qui, dans la plan 13, prend peu à peu la forme d'un guidage par rouleaux à forme d'arc de cercle présentant un rayon "R". le rayon "R" est d'environ 8 à 10 m 5 pour les installations de.coulage en continu de lingots présentant les dimensions de moules précédemment indiquées. On voit en 14 un plan vertical passant par la paire de rouleaux d'entraînement 6 qui est éloignée du plan 12 passant par le niveau de la coulée, d'environ 15m, en se référant à l'axe de 10 la barre. La partie de guidage et d'appui horizontale mesure environ 10 m de long et s'étend du plan 14 jusqu'à la dernière paire de rouleaux 5 située en avant de la paire de cyclindres 9. Le plan vertical passant par la paire de rouleaux 9 est répertorié en 15, cette paire de cylindres 9 étant éloignée 15 environ de 1,50 m de la dernière paire de rouleaux 5• Pendant le coulage, la barre 2 entièrement solidifiée, de 180 mm d'épaisseur, est déformée par étirage en continu, par la paire de cylindres 9, sensiblement à une vitesse constante, ce qui lui fait perdre 15 mm et ramène son épaisseur 20 à 165 mm. La barre déformée par étirage est montrée en 16. A la fin du coulage, à l'extrémité de-la barre, on forme par pulvérisation d'eau sur l'acier en voie de solidification, un couvercle 20, dont l'épaisseur est augmentée lors de l'étirage par le refroidissement consécutif dans la partie en arc de 25 cercle d'appui et de guidage. A la figure 2, le couvercle épaissi est montré en 21. Lorsque l'extrémité de 3a barre a quitté la partie supérieure de la section d'appui et de guidage en arc de cercle, et/ou avant que la pression statique du fer dans le noyau liquide 4 atteigne la valeur zéro, on 30 commence à augmenter la vitesse drécoulement et/ou d'étirage. Ceci provoque un déplacement théorique de la pointe du noyau liquidai 0 du plan ■ 11 vers le plan 17, d'un écartement "S", cet écartement "S" s'élevant sensiblement à 4m. Dans le cas présent, on obtient entre les plans 15 et 17 un écartement de 35 0,5 m environ qui a été agrandi, sur les dessins, pour plus de clarté Etant donné qu'à une vitesse drécoulement de 2 m/min. correspond une longueur "L" de 23 m du noyau liquide 4, on obtient 71 31182 6 2105241 pour la qualité, d'acier précité, untemps .de solidification d'environ 11,5 min. Lorsque,, comme précédemment dit, l'extrémité -10 du noyau liquide doit être: déplacée suivant 1'écartement "S" de 4 m, ceci implique un accroissement .de la longueur 5 du noyau liquide 4 -à 27 cet accroissement.-' pouvant être ' obtenu par l'augmentation de la vitesse d'étirage de 2,0 m/min. à 2,35 m/min. Pour un tel accroissement de la vitesse d'étirage, on obtiendrait, pour le noya,u liquide 3» le contour 18 représenté par une ligneenptîinMlLea' à la figure 2, ce 10 contour s'arrêtant au niveau du plan 17. Toutefois, étant donné la déformation provoquée par la paire de cylindres.. 9» l'extrémité réelle 19 du noyau.liquide se trouve déplacée en avant du plan 15 où s-'exercera une compression sur le noyau liquide 4, de sorte que l'on évitera ainsi dans la dernière partie de 15 la barre, la formation d'une retassure et/ou la formation de vides ou de fissures le noyau liquide 4 qui est .masqué à l'extrémité de la barre par le couvercle 20 et/ou 21 se solidifie donc sur toute sa longueur sous pression. De cette manière, la dernière partie de la barre présente la même -qualité que le 20 reste de ladite barre. La pression agissant sur le noyau liquide 4 peut être absolument absorbée par le couvercle 20 et/ou 21 de sorte que de l'acier fluide ne pourra en aucun cas s'échapper. A la figure 3 on a montré une variante du procédé. La barre 25 de coulée 2 ne subit toutd'.abord aucune déformation, si bien que l'épaisseur de la barre 22 entièrement solidifiée correspond à l'épaisseur de la barre de coulée 2. Ce n'est qu'après l'accroissement de la vitesse d'étirage que l'on commence à effectuer la déformation par étirage, si bien que l'on 30 obtient une extrémité 23 de la barre de coulée légèrement plus mince,- cette dernière ne comportant également aucune retassure. L'accroissement de la vitesse d'étirage de la barre ne pose aucun problème et peut par exemple être réglé à l'aide 35 de la consommation de courant desmoteurs d'entraînement pour la paire de rouleaux 9> A la figure 4, on a représenté en abscisse la vitesse d'étiragë "v" en m/min. et en ordonnée la consommation 1\ 31182 7 2105241 de courant des moteurs en ampères • Au fur et à mesure que la vitesse augmente, l'extrémité 10 du noyau fluide se déplace dans la direction du plan 15 passant par l'intervalle entre les rouleaux, ceci entraînant une diminution du travail de 5 déformation qui à son tour se manifeste par une consommation réduite de courant conformément à ce qu'indique la courbe 24. Dès que la pointe 10 du noyau fluide a atteint le plan 15, il se produit en avant d'un cyHindres 9 un gonflement de l'enveloppe de la barre 3, ce qui rend le travail de déformation 10 plus difficile. Dans la pratique, on a constaté que ceci se manifestait par une augmentation de la consommation de courant, ainsi que l'indique la courbe 25. Ainsi, le point le plus bas dans le déroulement des courbes 24, 25, indique assez précisément la valeur 26 qui doit être obtenue pour la position voulue de la 15 pointe ou extrémité du noyau liquide en fonction de 1'écartement des cylindres, pour la vitesse d'étirage de la barre. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les 20 moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. *1 31182 8 «2105241 RHBOICAIIOIS 1.- Procédé de traitement de barres"de coulée dans ;des installations de coulée continue comportant un molile vertical refroidi à l'eau, une partie d'appui et de guidage ;"d ' aborci/ incurvée puis horizontale dans laquelle la barre de coulée ^ présentant un noyau liquide continuea être refroidid-et dans laquelle, pendant le coulage, la vitesse d'étirage de la barre est choisie de manière en ce qu'en quittant la partie de guidage et d'appui horizontal, la barre soit totalement solidifiée et comportant également un ensemble de déformation et 10 d'étirage dispos^en arriérée la partie d'appui et de guidage, avec un écartement entre les cylindres réglable , caractérisé en ce qu'à la fin du coulage et après réalisation du couvercle à l'extrémité de la barre, l'extrémité avant du noyau fluide est avancée au moins jusqu'à l'intervalle entre les 15 cylindres par augmentation de la vitesse d'étirage en vue • d'éviter toute( formation de retassure à l'extrémité de la barre et en ce que, par diminution de 1'écartement entre les rouleaux, on exerce une compression sur la barre. -2.- Procédé selon la -revendication 1, caractérisé en 20 ce que lors du traitement de barres d'acier à section rectangulaire, la compression est produite par déformation par étirage, la diminution de l'épaisseur de la barre atteignant 10 à 30 mm, avantageusement 15 à 20 mm. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 25 en ce qu'en augmentant la vitesse d'étirage de la barre,- l'extrémité ou pointe du noyau fluide dépasse-de 0,5 a 2 .. mètres en avant du plan vertical passant par 1'écartement entre les cylindres avant t que ne soit exercée la compression.