Brevet FR2067289A1 — publié le 19710820

Pour la coulée en barres de métaux à points de fusion élevéss tels que9 par exemple la fonte et 15= a', 1er 3 xl est fait usage « comme on sait9 dans une mesure crois= saute„ de coquilles de coulée qui sont fabriquées en une matiè» 5 te ayant une conductibilité calorifique élevée. On distingue;, suivant le but d0utillsation3 des coquilles en une seule pièce et des coquilles en plusieurs pièces<> Quand il s'agit de coquilles en une seule pièce9 ces coquilles sont fabriquées à partir de tubes sans soudure g obtenus à la presse ou à partir de tu» 10 bes moules,; ou bien encore aussi, dans ces derniers temps9 à partir de tôles ou de feuillards soudés0 Quand il s5agit de eo= quilles en plusieurs pièces» ces coquilles se composent de pièces de forme qui sont assemblées entre elles dans un châssis et qui forment 18intérieur creux du moule0 15 Tous ces types de coquilles présen tent un point commun qui est le suivant« En raison des déperdis fcions de chaleur importantes dans la zone du niveau de bain0 la hillette ou la brame coulée se solidifie rapidement dans la zone périphérique voisine de la paroi de la coquilleg de sorte qu'il 20 se forme une mince croûte qui se soulève de la paroi de eoquil» le et qui est de nouveau pressée par la masse en fusion qui ar~ xxve» Les conditions de refroidissement non uniformes se produis sant ainsi sur le pourtour et sur la longueur de la barre provo~ quent,dans la croûte de la barre0 des contraintes qui peuvent 25 aboutir à des fissures et à des ruptures,. Afin de réduire la déperdition de chaleur dans la zone du niveau du bain;, et afin de faciliter la :3Uléej. on a proposé déjà d5employer des revêtements à base d°hui~ le ou de poudre de scories® Toutefois^ dans le cas des poudres^ 30 ls effet de revêtement n£ est pas efficace9 étant donné que ces poudres fondent d"une manière qui n° est pas homogène de sorte que3 de nouveau^ la matière de la coquille et la matière du cor= don se rencontrents avec un transfert de chaleur important„ On a essayé aussi on revêtement en 35 chrome ou en molybdène pulvérisé sur la paroi de la coquille0 MaiSp naturellement s ce moyen n"a pas permis non plus d "obtenir le résultat souhaité/en raison de la réduction uniforme du transfert de chaleur qu'il entraîne sur toute la longueur de la eo~ quille e 40 Par ailleurs,, de tels revêtements^ BAD ORIGINAL 70 39820 2„ 2067289 relativement minces9 sont soumis à l'usure habituelle» Comme il n°est pas possible de procéder ici à une retouche3 il faut retirer la coquille de 1°installation et la munir d cun revête-ment nouveau dans un atelier spécialisée coulée (brevet autrichien. n° 234 930) pour la coulée en barre de métaux à point de fusion élevé 9 qui est constituéeg tout au moins dans la zone du niveau du bainp par un alliage de euitre durci exempt de constituants abaissant la conductibilité ealorl-10 fique tels que le cobalt à chaud et la durée de la coquille doivent être ainsi augmentées0 1° invention a pour but d11 éviter les inconvénients des coquilles connues^ et de ménager dans une coquille de coulée en barre d"un. seul tenant ou bien constituée 15 d°un assemblage de plaques9 tôles ou matériaux analogues9 une possibilité de réglage du transfert de chaleur en fonction de la hauteur de la coquille0 coquille pour la coulée en barre d°un métal tel que 1°acier9 20 coquille caractérisée en ce que,tout au moins la partie voisins du niveau du bain des parois du corps de coquille formant la cavité du moule9 est constituée par une garniture en une matière ayant une conductibilité calorifique inférieure à celle du corps de coquillea 25 De cette manière9 il est possible d°éviter dans la billette ou dans la brame coulées les fissures produites par un transfert de chaleur élevé dans la zone du niveau du bain0 Suivant la forme extérieure de là garniture qui est avantageusement ajustée dans la paroi de la coquille9 il 30 existe des possibilités de réglage du transfert de chaleur dans la zone de la coquille0 La coquille peut être 9 par conséquentg adaptée sans difficultés aux conditions de service exigées9 de sorte queon peut fabriquer des barres coulées exemptes de contraintes dans une très large mesure0 35 Si9 dans 1e exécution de 1" invention,, la garniture est fabriquée en un corps métallique massif9 il est possible9 en cas de phénomènes d?usure dans le cours de 1®= exploitâtion9 de procéder en même temps qu5on usine les parois de la coquilleç, à une retouche de la garniture0 Des mesures sup-40 piémentaires telles que celles qui sont nécessaires par exemple 5 On connaît aussi une coquille de A cet effet l'invention concerne une bad original 70 39820 2067289 dans le cas de la projection d°une couche de recouvrements sont superflues quand on applique Ieidée de l'invention,, On peut em» ployer g il est vraij, des revêtements pour d°autres raisons 9 par exemple pour empêcher qu°il se produise une usure par frotte=> 5 ment du cuivre et une absorption de ce cuivre par 1e acier fondue La garniture peut se présenter,, par exempleg sous la forme d'un anneau massif en un alliage cuivre» chrome enchâssée dans la zone du niveau du bain., dans une paroi de coquille en cuivre ou en cuivre légèrement allié» ayant une 10 conductibilité calorifique plus élevée„ La fixation de 1°anneau dans une rainure de forme appropriée de la paroi de la coquille peut être obtenue par exemple par laminage à chaud ou par plaça» ge à chaud,, par conformation à une vitesse élevée9 par placage par explosion,, ou par un ajustage sans Jeu0 On donne la préfé» 15 renee à un mode de fixation dans lequel il se produit,entre la garniture et la paroi de la coquilles une làisen métalliqueo On peut employer avantageusements outre des garnitures compactes massives s, des garnitures frittéesj, 1° agglomération de mélanges de poudres appropriées pouvant s0effectuer9 même après leintro» 20 âuction à la presse dans la coquille ou dans des parties de cet» te dernière0 Pour empêcher qucii se produise une détérioration de la garniture par dilatation ou par retrait de cette dernièreg il faudrait que les coefficients de dilatation respectifs de la matière de la garniture et de la matière de la coquille9 fus» 25 sent accordés entre eux3 compte tenu de la répartition des tem» pératureSo On peut obtenir aussi une autre régu» latien du passage de la chaleur sari1 étendue de la hauteur de la coquille en donnant à la cc-quille g en section droites une for» 30 me en coin,, les surfaces de limitation allant en convergeant dans la direction de déplacement de la barre0 Inversement v la disposition adoptée peut être telle que les surfaces de limita» tion aillent en diveigéant dans la direction de déplacement de la barre0 Dans le cas d'une telle disposition,, le transfert de 35 chaleur va en augmentant à partir de la zone du niveau du bain;, quand progresse le refroidissement du cordon coulé» Il peut ê= ire amélioré encore comme à l'ordinaire au moyen dsune oonicité des parois de la coquillep de telle sorte que le passage de chaleur aciex»paroi de la coquilles se trouve augmentée 40 II est- possible d'obtenir une autre 70 39820 2067289 différenciation du transfert de chaleur par le choix de la matière pour la garniture o Au lieu d'une garniture en cuiwe= chrome ayant une conductibilité calorifique encore relativement élevée9 dans une coquille en cuivre ou en cuivre faiblement al= 5 liép on peut employer des matières ayant une conductibilité ca= lorifique plus réduite, C'est ainsi qu°on peut aussi employer9 avantageusement9 par exemple comme matière pour la garniture9 un alliage cuivre-cobalt-béryllium ou du molybdène 9 par exemple pour des pièces frittées ayant une conductibilité calorifique 10 appropriéeo Il est importants, dans chaque cas9 que la garniture soit en une matière ayant une conductibilité calorifique plus faible que celle des parois de coquille conti-gues0 le transfert de chaleur dans le cas d'une telle garniture 15 estp par ailleurs9 plus sûr que lorsqu'on fait usage d'une couche de recouvrement appliquée par projection ou par voie élec=> trolytique» On supprime ainsi le risque de claquage par retrait que l'on ne peut pas éviter dans le 'cas des revêtements9 en rai= son des efforts mécaniques qui entrent en jeu et de la faible 20 épaisseur de paroi de telles couches» Des modes de réalisation de l'inven-tion sont représentés9 à titre d'exemples non limitatif s 9 sur les dessins ci=joints9 dans lesquels g = les figures 1 à 4 représentent en 25 coupe transversale différents modes d'insertion d'une garniture dans la paroi d'une coquille,. Sur la figure 19 on a représenté une plaque longitudinale d'une coquille pour brame9 en coupe trans= versale 9 cette plaque étant 9 par exemple en cuivre ou en un al-30 liage de cuivre9 ayant une haute conductibilité calorifique0 Dans la zone du niveau du bain9 la garniture 29 en forme de piè~ ce profilée enchâssée dans les plaques longitudinales9 et éga= lement dans les plaques transversales9 non représentées9 de la coquille9 est en un alliage cuivre-chrome ayant un coefficient 35 de conductibilité calorifique plus petit que celui de la matiè=-re de la plaque 0 lie passage de chaleur dans la zone du niveau du bain se trouve ainsi diminué de tous côtés9 la solldifica» tion prématurée du cordon de fonte contre la paroi de la coquil= le s, qui aboutit à une séparation du cordon de fonte dans cette 40 zone s, se trouve empêché© et les phénomènes ultérieurs- résultant BAD ORIGINAL 70 39820 5>_ 2067289 de cette séparations tels que la formation de fissures à la surface du cordonc ne se produisent pas» On a représenté sur la figure 2 une coupe transversale qui s'écarte de celle qui est représentée 5 sur la figure 1 <> Cette coupe transversale est faite à travers la paroi 3 d'une coquille en forme de plaque ou en forme; ds tube j, et un réglage du passage de la chaleur est assuré par la forme particulières, en coin;, de la garniture 2e Au fur et à mesure de la progression du refroidissement du cordon se dé-10 plaçant dans le sens de la flèche 9 le passage de chaleur se trouve aussi augmenté en raison de la formefallant en diminuantp de la coupe transversale de la garniture» Si on le désire9 on peut donner à la garniture 5» montée dans la paroi 6 de la coquilles une forme 15 telle qu'elle s'étende pratiquement comme on peut le voir sur la figure 3 f sur toute la hauteur de la coquille» De même, il peut être souvent avantageux de choisir pour la garniture 7r,montée dans la paroi 8 de la coquille;, une forme telle, suivant la figure 4 s, que la section droite de la garniture présente une 20 partie conique 9 à laquelle se raccorde une partie cylindrique 10„ Il est important en tout cas, qu'il s8agisse de coquilles de coulée en cordon sans soudure ou se composant drun assemblage de plaques«, de tôles ou d'éléments analoguess que les garnitures 2S 4p 5V 7 soient des pièces de forme métalliques massives intra-25 duites solidement dans la paroi de la coquille ou bien encore des pièces frittées ou des pièces rendues massives par frittage, qui assurentp en raison de leur conductibilité calorifique et de leur forme extérieure à l'endroit où elles sont placées, un passage de la chaleur sûr pendant la durée de vie de la coquille» 30 La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de trois exemples se rapportant aux cas des figures 1 et 3. Exemple 1 (.figure 1) s Le corps de base est en CuCy contenant 35 1 fo de Crs 0,1 fo de Si (conductibilité thermique s environ 0P77 eal/cm^s.°C)e La garniture est en CuCo contenant 25 % de cal/em.s«°C (conductibilité thermique s environ 0P4 eal/-cm.s.°C)o 40 L'épaisseur de paroi de la coquille est BAD ORIGINAL 70 39820 6.. 2067289 de 40 mm» Une garniture de 20 mm de la zone du niveau du bain, donne une conductibilité thermique moyenne de la paroi à cet endroit de 0,58 eal/cm«s»°C et dans la partie in-5 férieure de la coquille une conductibilité thermique 0,7"? cal/cm»so0Ce On réalise le corps de base en cuivre ne contenant pas d'oxygène (conductibilité thermique 0,93 10 cal/em«s « °C) avec une garniture d!un aliage CuCr durci contenant 0,7 % Cr g 0,15 f° Zr f 0,05 fo Si 5 0j,03 f> % (conductibilité thermique de la garniture s environ 0,7 cal/cm»So°C)9 épaisseur de la coquille. 20 mm, épaisseur de la garniture de CuCr dans la zone du niveau du bain 15 mm, et 5 mm à 300 mm au-dessus du 15 pied de la coquillea La conductibilité thermique moyenne de la paroi au niveau du bain est d'environ 0,8 cal/cm.s«°G et à 300 mm au-dessus du pied de la coquille elle est d'environ % 0,88 cal/cmeSe°Ce 20 Au pied de la coquille elle est de 0,93 cal/cnies.°C (cuivre pur)» Exemple 3 (figure 3) z Le corps de base est réalisé en cuivre ne contenant pas d®oxygénée La garniture est en GuBe contenant 25 environ 2 de Be, 0,3 f> de Co (conductibilité thermique environ 0,22 cal/cm.Se°0) et épaisseur de la paroi de la coquille 20 mm 5 et épaisseur de la garniture au niveau du bain 15 mm à 300 mm au-dessus du pied de la coquille® On obtient une conductibilité thermique 30 de la paroi au niveau du bain d'environ 0,4 eal/cmeS»°C et de 0,7 cal/em»s.°C à 300 mm au-dessus du pied de la coquille.» Au pied de la coquille on a une conductibilité thermique de 0,93 cal/cmes»0G* Dans la description donnée ci-dessus, 35 on a prévu que la garniture dans la zone du niveau du bain était réalisée en cuivre~molybdène» Toutefois, on peut également utiliser des garnitures réalisées uniquement en molybdène. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et repré- 40 sentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention» BAD ORIGINAL 70 39820 ? 2067289 REVENDICATIONS 1o ~ Coquille pour la coulée en bar™ re dsun métal^ tel que l'acier, coquille caractérisée en ce que tout au moins la partie voisine du niveau du bain des parois du 5 corps de coquille formant la cavité du mouleg est constituée par une garniture en une matière ayant une conductibilité calorifique inférieure à celle du corps de coquille0 2o- Coquille suivant la revendication 19 caractérisée en ce que la garniture est ajustée dans 10 les parois formant Ie intérieur du moule 0 3o~ Coquille suivant la r evendica-tion 2P caractérisée par une liaison métallique de la garniture avec les paiois du corps de moule0 4o- Coquille suivant la revendica-15 tion 1g caractérisée en ce que la garniture est constituée par un corps métallique massifo 5o~ Coquille suivant la revendication 4S caractérisée en ce que le corps métallique massif est constitué par une matière frittée0 20 60- Coquille suivant la revendica tion 1 caractérisée par une forme de la garniture de conductibilité calorifique plus faible qui est adaptée au besoin croissant de refroidissement de la barre dans la direction de déplacement de celle-oio 25 7o- Coquille suivant la revendica tion 6P caractérisée en ce que la garniture présente en section droite une formes au moins partiellement en coin9 comportant des surfaces de limitation qui vont en convergeant l°une vers l'autre dans la direction du déplacement de la barre0 30 80=> Coquille suivant la revendica tion 1 s comportant un corps en cuivre ou en cuivre faiblement allié ayant une conductibilité calorifique élevéep caractérisée en ce que la garniture est en un alliage cuivre-chrome ayant une conductibilité calorifique plus faible,, 35 9o= Coquille suivant la revendica tion 19 comportant un corps en cuivre ou en cuivre faiblement alliép caractérisée en ce que la garniture est en cuivre-eobalt» béryllium,, 10o- Coquille suivant la revendica-43} tion 1 g caractérisée en ce que la garniture est en un alliage 70 39820 g 2067289 cuivre-molybdènee 11o- Coquille suivant la revendication 1„ comportant tua corps en un alliage cuivre-chromeg caractérisée en ce que la garniture est en un alliage cuivre-cobalt-5 béryllium,, 12„- Coquille suivant la revendication 119 comportant un corps en un alliage cuivre=chrome 9 caractérisée en ce que la garniture est en cuivre-molybdènee BAD ORIGINAL