Brevet FR2096468A1 — publié le 19720218

i 2096468 La présente invention a comme objet une buse pour 1*alimentation en métal liquide de moules à parois mobiles accompagnant le produit coulét dans le procédé de coulée continue de bandes. On connaît des machines pour la coulée continue de bandes de cuivre, zinc, aluminium et d'autres métaux, dont le moule est à parois mobiles se déplaçant en continu avec le lingot ou le produit coulé. Parmi ces machines, il en existe de celles où la coulée a lieu entre deux rubans en acier animés d'un mouvement de rotation. A ce type appartiennent en tout premier lieu celles connues sousle nom de machines Hazelett pour la coulée de bandes continues, décrites par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 640 235, On connaît également des machines dont le moule est constitué par une double série de demi-coquilles, chaque série formant une chaîne sans fin, animée d'un mouvement de rotation. Les demi-coquilles opposées viennent se placer l'une vis-à-vis de l'autre, à l'extrémité côté coulée, et se meuvent dans cette position sur un certain parcours le long duquel elles forment, avec d'autres paires de demi-coquilles assemblées successivement de la même façon, le moule proprement dit. Puis elles se séparent à l'autre extrémité pour s'assembler à nouveau peu après, au terme d'un cycle complet de rotation, à l'extrémité côté coulée, et ainsi de suite. On trouve dans le livre "Handbuch des Stranggiessens" (Traité de la coulée continue) de E. Herrmann, publié en 1958 par Aluminium Verlag, Dûsseldorf, la description de la coulée avec les machines Hazelett (pages 47 à 49) et celle avec les moules à chenilles (pages 51 à 63). Avec les machines équipées de moules à chenilles, en particulier, et lorsqu'il s'agit de couler en continu des bandes relativement minces, par exemple de 20 mm d'épaisseur et en-dessous, l'organe le plus "délicat" du système est la buse d'alimentation en métal du moule. Ceci est surtout dû au fait qu'il n'existe que peu de matériaux qui résistent à l'attaque du métal aux températures élevées de services 71 23118 2 2096468 lorsqu'on a affaire à une coulée d'aluminium ou d'un de ses alliages, la buse d'alimentation doit résister à l'érosion ou à la dissolution par le métal. Parmi les rares matériaux pouvant convenir, on peut mentionner le graphite. Mais le 5 graphite présente l'inconvénient d'avoir une grande conductibilité themiquej la chaleur du métal en fusion est dissipée avec une rapidité telle que celui-ci a tendance à se solidifier dans la buse. Parmi les constructions connues jusqu'à ces der-10 nières années, de machines avec moules à chenilles, seule celle du type Hunter-Douglas Corp. s'est affirmée (Handbuch des Stranggiessens, pages 536/537 et 540/541) et ceci pour la coulée de bandes en aluminium et en ses alliages. Pour cette machine, on a étudié une buse d'ali-15 mentation décrite dans les brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 752 649 et dans le Handbuch des Stranggiessens cité, aux pages 60 et 61. Les parties de la buse qui entrent en contact avec le métal liquide sont constituées d'un matériau réfractaire, par exemple d'un mélange composé de 30$ de terre 20 de diatomées (pratiquement de la silice pure sous forme cellulaire microscopique), de 30$ de longues fibres d'amiante, de 20$ de silicate de sodium (poids sec) et de 20$ de calcaire (pour la formation de silicate de calcium). Ce produit se trouve dans le commerce sous la marque déposée "Marinite". 25 La buse décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 752 649 est prévue pour la coulée continue de bandes d'aluminium d'épaisseur relativement grande et de section rectangulaire. L'ajutage présente une partie frontale médiane qui est perpendiculaire à l'axe du moule, ainsi que 30 deux parties latérales décalées d'un certain angles le conduit principal de la buse pour le métal liquide se ramifie au niveau de l'ajutage de façon qu'un jet de métal vienne frapper obliquement contre chacune des deux parois étroites du moule et un troisième soit dirigé droit vers l'avant. De 35 ce fait, le métal se solidifie en partant des parois étroites vers le centre du moule et le jet central de métal remplit toutes les retassures de retrait qui se forment lors de la solidification du métal. 71 23118 3 2096468 Cette buse bien connue ne se prête toutefois pas à la coulée de plaques ayant une épaisseur relativement faible et de bandes de grande largeur, par exemple de 700 à 1500 mm et même davantage et de 20 mm d'épaisseur, et la for-5 me de son ajutage ne répond pas aux besoins en question. Les difficultés de l'alimentation en métal augmentent avec l'augmentation de la largeur du moule et avec la diminution de la hauteur des parois latérales. Au cours de ses essais, la demanderesse a trouvé que si le jeu de 0,1 à 0,2 mm par exem-10 pie n'est pas présent autour de tout l'orifice d'écoulement de la buse» c'est-à-dire que si le bord frontal de l'ajutage entre en contact direct avec l'une ou les deux demi-coquilles, la partie frontale de la buse devient trop froide et il y a danger que le métal se solidifie dans la buse. Un tel contact 15 peut facilement avoir lieu si la buse, relativement mince et très large, gauchit. La buse doit en conséquence être montée avec la plus grande précision ou alors construite de façon à empêcher tout contact direct avec les demi-coquilles (ou avec les rubans en acier mobiles, dans le cas des machines du type 20 Hazelett), ce qui est presque impossible dans la pratique. L'invention concerne une buse pour l'alimentation en métal liquide d'un moule, formé par une coquille à parois mobiles se déplaçant en continu avec le lingot ou le produit coulé, convenanttout particulièrement pour la coulée continue 25 de bandes de métaux non ferreux, tels que l'aluminium et ses alliages. Elle entre en ligne de compte par exemple, dans le cas de la coulée horizontale ou inclinée vers le bas, avec des machines avec moules à chenilles décrites dans les brevets suisse n° 475 811, français n° 1 582 915, italien 840 551, 30 anglais n° 1 203 351 et américain n° 3 570 586. La partie de la buse, qui entre en contact avec le métal liquide, consiste en un matériau réfractaire ayant une mauvaise conductibilité thermique et une grande résistance chimique à l'égard du métal liquide de coulée5 par exemple 35 en "Marinite" dans le cas de la coulée d'aluminium ou de ses alliages. 11 est avantageux d'entourer ledit matériau, à partir 71 23118 4 2096468 du point de raccordement à la nourrice et sur une certaine longueur, d'une gaine de métal, de préférence en fonte d'acier à faible coefficient de dilatation, qui renforce l'ensemble. La buse suivant l'invention est caractérisée en 5 ce que son ajutage (extrémité de sortie) est pourvu au voisinage de son bord terminal, sur tout son pourtour externe, de garnitures d'appui en matériau autolubrifia,nt qui ont juste l'épaisseur au-dessus de la surface de l'ajutage qui permet d'éviter tout contact direct de ladite surface avec les parois 10 de la coquille tout en empêchant le passage du métal dans l'espace compris entre l'ajutage et les parois de la coquillej ces garnitures d'appui ont de ce fait une fonction d'espaceurs. Pour l'aluminium et ses alliages, ce sont surtout des garnitures d'appui en graphite ou en nitrure de bore qui entrent en 15 ligne de comptes elles peuvent être continues ou présenter des interruptions. Il est conforme au but de l'invention que la sortie de l'ajutage de la buse présente, contrairement à la construction suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique 2 752 649, 20 la forme d'une fente, de façon que le métal puisse couler en jet plat et continu, de la buse dans le moule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, concernant plus particu-25 lièrement une buse pour moule à chenilles, et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente en perspective un dispositif d'alimentation en métal avec nourrice, le support de la buse et la buse (partiellement en perspective éclatée)s 30 - la figure 2, une vue en plan de la buse et - la figure 3, une coupe verticale de l'ajutage. Le dispositif d'alimentation 10 représenté sur la figure 1 comprend : la nourrice 11 en tôle d'acier soudée et revêtue de matériau réfractaire, le support de buse 12 et la 35 buse 13 qui est représentée partiellement en perspective éclatée à proximité de son ajutage 14. Ce dispositif d'alimentation est prévu pour une machine de coulée avec moule à chenilles, 71 23118 5 2096468 suivant le brevet suisse n° 475 811, disposée légèrement inclinée vers le bas par rapport à 1'horizontales mais il peut également convenir à une machine du type Hazelett, avec moule en rubans d'acier. Ce dispositif est fixé au corps 5 de la machine ( non représenté ), au moyen de l'axe de rotation 15. Le métal liquide arrive par un conduit qui prend appui dans l'échancrure 16, remplit la nourrice 11 jusqu'à une certaine hauteur, qui est réglée au moyen d'un flotteur non représenté sur le dessin, et coule dans la buse 13. 10 L'orifice 17, dans le fond de la nourrice 11 peut être obturé et sert à vider la nourrice en cas d'interruption de coulée ou en fin d'opération. La buse 13 est fixée rigidement à la nourrice 11 au moyen du support 12. Pour le passage du métal dans la buse, la nourrice est pourvue, au niveau de la con-15 nexion, d'une fente 18 dont la section correspond à la section utile de la partie de buse connectée. Dans l'exemple en ques^ tion, le support 12 est en fonte d'acier usinée, à faible coefficient de dilatation^ et composé de deux parties s une partie supérieure 19 et une partie inférieure 20, assemblées 20 par vissage. Chaque partie du support comporte une bride 21 et une plaque intermédiaire 22. Les parties 19 et 20 du support 12 sont façonnés de façon à former un épaulement en 23 et continuent chacune sous la forme d'un prolongement qui va en s'amincissant en direction de l'ajutage 14. Après fixation 25 à la nourrice 11, le support 12 constitue une structure rigide, dirigée vers le moule, qui enveloppe la buse 13 sur environ la moitié de sa longueur et la maintient en place immobile. Le support 12 est maintenu en place uniquement au moyen de la bride 21; aucune autre fixation supplémentaire n'est 30 présente. La buse 13 est composée de deux plaques de Marinite 25 symétriques, assemblées par vissage; elles ont été usinées de façon à avoir des bords 26 en relief, de 4,2 mm de hauteur et larges de 16 mm sur leur plus grande longueur, ainsi que 35 des traverses 27 et 28, où viennent s'insérer aux endroits indiqués par une croix les vis d'assemblage. Leur bord (du 71 23118 6 2096468 côté de la sortie) présente à ses deux extrémités une saillie 29, dont le but est de maintenir le métal liquide un peu plus longtemps chaud sur les côtés, de façon que à cet endroit la solidification soit retardée. La buse 13 est retenue en sa 5 partie postérieure par les plaques intermédiaires 22 du support 12. Les longs bords 26 de la buse 13 ont un chanfrein de 5 mm en position 30. Sur le bord postérieur de la buse 13 se trouve surchaque plaque 25 une bande en relief 31, de 40 mm de largeur et 5 mm de hauteur, façonnée dans la plaque 25 10 de Marinite. Ces bandes 31 servent à la fixation de la buse 13 dans le support 12. Si on ne tient pas compte des parties saillantes, bords 26, traverses 27 et 28 ainsi que bandes 31, l'épaisseur des plaques 25 est de 5 mm. La largeur de la buse ici repré-15 sentée, est de 500 mm au niveau de l'ajutage, et sa longueur totale, sans tenir compte des saillies 29, est de 520 mm. La buse permet l'écoulement d'un flux de métal de 8,4 mm d'épaisseur et d'environ 460 mm de largeur* Suivant l'invention, l'ajutage 14 de la buse 13, est pourvu tout autour de garnitures 32 20 jouant le rôle d'espaceurs, Celles-ci sont fabriquées, dans l'exemple d'exécution en question, en graphite de densité élevée (par exemple qualité EK 412 des Ringsdorff-Werke). Elles ont 15 mm de largeur, 2 mm d'épaisseur et présentent une saillie de 0,25 mm par rapport & la surface de l'ajutage, en sa 25 partie la plus épaisse. Dans le sens de la longueur, ces garnitures peuvent être continues ou bien leurs parties en relief de 12 mm de long peuvent se succéder à des intervalles de 50 mm, par exemple» Sur les bas-côtés de l'ajutage 14, les garnitures 32 sont continues. La distance des garnitures de 30 l'orifice de sortie de la buse 13 est, dans l'exemple décrit, de 10 mm. Pour loger les garnitures 32 sont prévues des rainures de section convenable, obtenues par fraisage dans la surface des plaques. Elles sont profondes de 1,75 mm mesurées à partir de leur bord côté ajutage, de sorte qu'à cet endroit la 35 garniture de 2 mm d'épaisseur présente un relief de 0,25 mm au-dessus de la surface de l'ajutage. Les deux arêtes de la garniture logées dans les rainures sont judicieusement arrondies. 71 23118 7 2096468 En outre, le bord postérieur de la garniture 32, est légèrement incliné d * environ 15° sur l'horizontale, en position 33. Ce chanfreinage continue sur la surface de la plaque 25 jusqu'à obtenir une réduction d'épaisseur totale de 1 mm environ. Le relief de 0,25 mm de la garniture en graphite 32, par rapport à la surface de l'ajutage 14, suffit, si l'usinage de la buse a été exécuté de façon précise, à empêcher d'une part tout contact direct de la surface de la buse avec la surface 34 des demi-coquilles et, d'autre part, la pénétration du métal liquide dans l'espace compris entre l'ajutage 14 et les demi-coquilles 34. A la rigueur, on peut déjà obtenir ce résultat avec une saillie de la garniture de graphite de 0,2mm. La valeur de 0,3 mm constitue déjà une limite supérieure quant à empêcher la pénétration du métal liquide dans l'interspace. La hauteur de la saillie se situe donc de préférence entre 0,2 et 0,3 mm. Les garnitures en graphite 32 sont, de préférence, collées dans les rainures et avantageusement avec de la "Araldit" (résine époxy), un adhésif du commerce, à deux composants. Pour la coulée de bandes ayant, par exemple, 1500 mm de largeur, il est avantageux de fixer au support trois buses de 500 mm de largeur chacune, les unes à côté des autres; dans ce cas, la buse médiane ne sera pas pourvue de saillies 29 et les deux autres buses n'en auront qu'une chacune, à l'extrémité externe. D'autre part, seuls les bords des côtés de l'ajutage 14 seront pourvus de garnitures, c'est-à-dire le bord externe de chacune des deux buses 13 disposées latéralement. Au lieu de trois buses de 500 mm dè largeur, on peut aussi utiliser pour la coulée de bandes de 1500 mm de large, six buses de 250 mm de largeur; pour la coulée de bandes de 1000 mm de large, on peut utiliser par exemple cinq buses de 200 mm ou quatre de 250 mm ou encore deux de 500 mm de largeur. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 71 23118 8 2096468 i. £_£-I_ë_ï-2_î_£»è_£~î_2JL§ Busepour l'alimentation, dans l^boulée continue de bandes, du métal liquide, dans des moules à parois accompagnant le produit coulé, caractérisée en ce que son ajutage 5 est pourvu au voisinage de son bord terminal, en surface et sur tout son pourtour, de garnitures en matériau auto-lubri-fiant, qui ressortent au-dessus de la surface de l'ajutage d'une hauteur juste suffisante pour empêcher tout contact direct de la surface de la buse avec les parois du moule et 10 toute pénétration de métal liquide dans l'espace compris entre l'ajutage et les parois du moule. 2. Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les garnitures ont un relief de 0,2 à 0,3 mm par rapport à la surface de l'ajutage 14. 15 3. Buse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les garnitures sont logées et collées dans des rainures .