Brevet FR2081897A1 — publié le 19711210

î 2081897 La présente Invention concerne la coulée de métaux, et particulièrement la coulée semi-continue de métaux tels que l'aluminium et ses alliages. Au cours de la coulée continue d'un métal (en 5 particulier d'un alliage d'aluminium), le métal fondu est versé dans un moule, d'habitude de section transversale rectangulaire et dont le fond est constitué par un Tbloc de départ ou faux fond. Le métal coulé dans le moule se solidifie sur le faux fond jusqu'à une hauteur d'environ 25 à 50 mm et, à mesure 30 que la coulée se poursuit, le faux fond est abaissé par rapport au moule de manière qu'une billette massive et allongée soit formée d'une façon continue par le métal fondu à l'intérieur du moule et qu'elle se solidifie au sommet du métal déjà solidifié de la billette qui quitte le fond du moule. 15 Au cours d'une telle opération de coulée, lorsque le faux fond quitte le moule et que l'extrémité inférieure de la billette en sort, le métal qui suit le fond se contracte encore plus que le métal solidifié immédiatement sur le faux fond. Cette différence de retrait se traduit par un cintrage 20 dirigé vers le haut de la surface inférieure de la billette dont la périphérie se détache du faux fond. Ce cintrage a pour résultat que les faces de la billette qui sont encore situées dans le moule s'écartent de celui-ci et présentent un "resserrement" local. La perte du contact entre la zone "resserrée" 25 de la billette et la paroi du moule, ainsi que la réduction de refroidissement qui en résulte, peuvent se traduire par une refusion locale des zones resserrées et le métal fondu peut s'écouler et produire des protubérances indésirables appelées souvent des "queues". De telles protubérances doivent être 30 supprimées par sciage ou ébardage à l'aide d'un marteau et d'un burin avant que la billette durcie ne puisse être laminée d'une manière efficace et donner des plaques, des feuilles, ou être utilisée autrement. Par ailleurs, pendant la poursuite de la coulée 35 et à mesure que le métal fondu se solidifie contre les parois du moule et que la billette descend dans celui-ci, le retrait de la billette provoque une perte de contact entre la surface solidifiée de celle-ci et les parois du moule ainsi qu'une réduction notable résultant de la transmission de la chaleur 40 de la surface de la billette. La surface solidifiée peut alors 71 08730 2 2081897 fondre à nouveau localement et le métal fondu peut s'écouler de l'intérieur et former des protubérances ou "boutons" sur la surface de la billette durcie. De tels boutons nuiseilt également aux qualités de la billette coulée qui doit être laminée pour 5 donner une plaque ou une feuille à la suite de la coulée, et en particulier il facilite la fissuration des bords pendant le laminage. En conséquence, la présente invention concerne un procédé de coulée semi-continue d'un métal, destiné à sup-10 primer ces difficultés. Le procédé de l'invention pour la coulée sémi-continue d'un métal dans un moule comportant des parois et un bloc de départ ou faux initialement disposé à la partie inférieure des parois et qui, ensuite, est abaissé progressivement 15 par rapport à celles-ci à mesure que la coulée se poursuit, consiste à poser avant la coulée du métal dans le moule une bande .de matière résistante à la chaleur autour d'une partie auseins du ccto pécLplÉriqie formé entre le faux fond et l'intérieur des parois, cette bande étant disposée sur la surface supérieure 2D du faux 'fond et montant sur une courte distance, au moins, le long des parois du moule. Dans U4 mode de réalisation avantageux de l'invention, le moule a, d'une manière générale, une section droite rectangulaire et la bande de matière est disposée dans ledit 25 coin le long d'un ou plusieurs côtés du moule. De préférence, la matière résistante à la chaleur est une étoffe de fibres de verre. De préférence également, l'étoffe en fibres de verre est une étoffe tissée. 30 Dans le mode de réalisation avantageux indiqué ci-dessus, la bande de matière qui est posée sur un côté au moins de la section droite rectangulaire du moule peut monter sur toute la hauteur de la paroi latérale correspondante de celui-ci sous la forme d'une feuille continue, de manière à 35 être placée entre l'extérieur du métal'se trouvant dans le moule et la paroi latérale. Des dispositifs avancent ladite feuille afin qu'elle continue à occuper la même position à mesure que le faux fond est abaissé. A titre d'exemple, on a décrit ci-après et repré-40 senté au dessin annexé deux modes de réalisation de l'objet.de 71 08730 3 2081897 l1invention. la figure 1 montre respectivement une coupe transversale d'un moule destiné à la coulée continue d'un métal, représenté à son état initial dans lequel il est prêt pour le 5 début de la coulée. la figure 2 est une vue en perspective et en coupe schématique du moule de la figure 1, selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 3 est une vue semblable à celle de la 30 figure 2, à un stade ultérieur de la coulée d'une billette, suivant un second mode de réalisation de l'invention. La figure 4 représente une série d'élévations de l'extrémité inférieure d'une billette coulée. La figure 1 est une coupe d'un moule et d'un 15 bloc de départ ou faux fond, destinés à la coulée continue d'un métal. L'ensemble comprend un moule 1 de forme générale rectangulaire en section droite et un faux fond dont la section droite correspond à celle du moule 1 et qui est dispo-20 sé initialement à sa partie inférieure afin de constituer sa paroi inférieure. Des dispositifs (non représentés) permettent d'abaisser progressivement le faux fond 2 du moule 1 ^prês le début et pendant la coulée continue du métal dans le moule. Les parois du moule 1 sont entourées par une 25 chemise d'eau 3 disposée de manière à collecter l'eau provenant d'une série d'ajutage 'de pulvérisation disposés autour du moule 1 de façon que pendant le fonctionnement, des jets d'eau soient projetés sur la surface extérieure du moule 1 afin de le refroidir, l'eau s'écoulant ensuite dans la chemise 3 afin d'y 30 être collectée. La chemise d'eau 3 comporte, elle-même, une série d'ouvertures 5 de pulvérisation ou de projection, disposées autour de sa partie inférieure et qui sont formées dans ou montées sur les parois du moule 1 de manière que l'eau de la chemise sorte par les ouvertures 5 afin de frapper et de refroi-35 dir le faux fond à sa position initiale de départ qu'on voit sur la figure 1. Ensuite l'eau projetée frappe et refroidi continuellement la billette coulée à mesure qu'elle sort du moule 1, lorsque le faux fond est abaissé. La surface supérieure du faux fond 2 peut être 40 plane, ou bien elle peut compcrfcer une cuvette qui laisse subsis 71 08730 4 2081897 ter une nervure périphérique saillante et étroite 7. Cependant, la cuvette est conçue de manière à s'adapter au dispositif d'alimentation en métal et elle ne fait pas partie dè la présente invention. 5 Comme on le voit en particulier sur la figure 2 qui représente un mode de réalisation de l'objet de l'invention, avant le début de la coulée une bande 8 d'une matière résistante à la chaleur, de préférence une étoffe de fibres de verre tissée est posée autour de la surface intérieure du moule le long des 10 coins formés entre ses parois latérales et le faux fond 2, la bande d'étoffe 8 passant au moins sur la nervure saillante 7 du faux fond 2 et montant sur une courte distance à l'intérieur des parois du moule 1. La bande 8 est pressée dans les coins de manière 15 à présenter au métal fondu un coin à arête vive. La bande 8 constitue initialement un joint d'étanchéité entre le faux fond 2 et le moule 1 lorsque le métal fondu est coulé initialement dans le moule, et, à mesure que le métal se solidifie à la partie inférieure de celui-ci, 20 au-dessus du faux fond 2, la bande 8 se trouve fixée à la surface de la billette solidifiée. Lorsque le faux fond est abaissé et que la billette solidifiée sort progressivement du moule 1, la bande d'étoffe de fibres de verre 8 retient le métal fondu et empê-25 che toute fuite le long d'une partie quelconque de la surface de la billette solidifiée, en dessous de la bande, à mesure que la billette se contracte et s'écarte du moule 1 et qu'elle fond à nouveau localement de la manière indiquée plus haut. Lorsque la billette est complètement coulée et 30 qu'elle est refroidie et solidifiée, il est possible d'enlever la bande 8 de la billette qui est alors à peu près complètement exempte de défauts de coulée et qui permet de ce fait de supprimer les frais de main-d'oeuvre et le temps passé qui auraient été nécessaires pour la suppression de tels défauts. 35 II va de soi que la principale caractéristique obligatoire de la matière résistante à la chaleur de la bande 8 est de supporter la température du métal fondu qui doit être coulé, et il est bien entendu possible d'utiliser des matières différentes de la fibre, de verre, bien que celle-ci constitue 40 la--matière la plus avantageuse pour la coulée de l'aluminium 71 08730 5 2081897 et de ses alliages. Bien que dans ie mode de réalisation décrit en liaison avec la figure 2, la bande 8 soit représentée comme étant disposée autour des quatre côtés du moule rectangulaire 1, 5 il va de soi que dans de nombreux cas, il est inutile qu'elle soit disposée sur chaque côté et, dans certains cas, il peut être suffisant qu'elle ne soit placée qu'aux extrémités le long des petits côtés du moule 1 où le retrait par rapport aux parois du moule est, d'habitude, le plus prononcé. 30 L'utilisation de la bande 8 peut être étendue à la suppression des boutons formés sur les côtés de la billette coulée. Comme indiqué plus haut, la formation des boutons est due au fait que la surface de la billette coulée fond à nouveau pendant son refroidissement et que de petites quantités de 15 métal liquide s'échappent ou forment des boutons ou des protubérances sur les côtés de la billette. Si la bande 8 en fibres de verre posée sur le fond du moule avant le début de la coulée se situe aussi sur toute la hauteur du côté du moule, et si l'étoffe est enroulée 20 sur un rouleau tel que celui indiqué en 10 sur la figure 3 de manière qu'à mesure que le fond 1 est abaissé l'étoffe de verre descende le long du côté du moule 1 à mesure que se poursuit la coulée et qu'elle soit dévidée d'une façon continue du rouleau 10, on voit que tout un côté de la billette coulée 25 peut être protégé par une feuille d'étoffe de verre. Cette étoffe de verre adhère au côté de la billette durcie, elle maintient le métal qui fond à nouveau localement sur la surface de la billette et elle empêche ainsi la formation de boutons. On a constaté également que l'utilisation d'une 30 bande 8 en fibres de verre, disposée au fond du moule avant le début de la coulée, permet également de réduire la courbure de la billette produite par un retrait par rapport au faux fond pendant le refroidissement et qui s'effectue de la façon décrite plus haut. 35 L'effet des fibres de verre est de réduire le refroidissement produit par les pulvérisations d'eau sur la billette sortant du moule d'une manière telle que la différence de retrait entre le métal qui est d'abord solidifié sur le faux fond et celui qui suit immédiatement, est réduite considérable-40 mentf cette réduction produisant une réduction correspondante 71 08730 6 2081897 du cintrage vers le haut des bords de la surface inférieure de la billette. La figure 4A, qui est une élévation de l'extrémité inférieure d'un exemple de billette coulée, montre 5 que la flèche de la courbure atteint une hauteur indiquée en "X", "X" étant de l'ordre de 75 mm sur une billette dont la largeur peut être d'environ 1,55 m. La figure 4B représente une vue semblable d'une billette coulée en un alliage semblable, mais avec une bande 8 d'étoffe de verre et pour laquelle 10 la hauteur de la flèche de la courbure a été réduite sensiblement à "X". La figure 4C représente une conséquence d'une courbure exclssive qui produit une plage de tensions élevées au centre de la billette pouvant provoquer une fissure pendant le refroidissement, comme indiqué en 20 sur cette figure, en par-15 ticulier pour la coulée d'alliages d'aluminium contenant des quantités importantes de magnésium et/ou de cuivre. De telles fissures dûes à des tensions peuvent être supprimées à peu près complètement par la réduction de courbure permise par l'utilisation de la bande 8 d'étoffe de verre. 20 De plus, la formation de défauts à l'extré mité inférieure de la billette coulée et la formation de boutons sur sa surface, -en particulier de défauts et de boutons sur l'une des faces d'extrémité de la billette durcie, peut se traduire par un coincement de la billette sur un côté du moule 25 1 dont le résultat est qu'un seul côté de la billette descend pendant la coulée. Un tel coincement ou "'collage'' donne une billette grossièrement déformée et si, comme cela se produit souvent, l'extrémité coincée de la billette est libérée pour une raison quelconque et tombe brusquement de sorte que la 30 billette coulée repose à nouveau sur le faux fond, il peut se produire un écoulement brusque du métal du moule 1 sur le sommet de l'extrémité alors libre de la billette. Non seulement lin tel écoulement de métal fondu est dispendieux, mais il peut être extrêmement dangereux pour le personnel qui effectue la 35 coulée. On a constaté que l'élimination ou la réduction importante de défauts et de boutons dûe à l'utilisation de la bande d'étoffe de verre permet de réduire de tels collages ou coincements dans la billette du moule. 1, à des proportions 40 négligeables. 71 08730 7 2081897 On voit ainsi que le fait de disposer une bande 8 de matière résistante à la chaleur au fond du moule avant le début d'une coulée se traduit par une meilleure coulée et par des économies. 71 08730 8 2081897 - REVENDICATIONS - 1. Procédé pour la coulée semi-continue d'un métal dans un moule comportant des parois verticales et un bloc de départ ou faux fond qui, initialement, est disposé à la par- 5 tie inférieure des parois, le faux fond étant abaissé progressivement par rapport aux parois à mesure que le métal se solidifie dans le moule et que la coulée se poursuit, caractérisé en ce qu'il consiste à poser, avant que le métal ne soit versé dans le moule, une bande d'une matière en feuille, résistant à la chaleur, 10 autour d'une partie au moins d'une arête périphérique formée entre le faux fond et l'intérieur des parois, ladite bande étant disposée sur la surface supérieure du faux fond s'étendant sur une courte distance, au moins, le long des parois. 2. Procédé suivant la revendication 1, caracté-15 risé en ce que le moule a une section transversale de forme générale rectangulaire, la bande étant posée dans ladite arête le long d'un ou plusieurs côtés du moule. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière en feuille résistant à 20 la chaleur est une étoffe en fibres de verre. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'étoffe est une étoffe tissée. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la matière en feuille 25 résistant à la chaleur est posée le long d'un côté, au moins, de ladite section droite rectangulaire et s'étend sur toute la hauteur de la paroi du côté correspondant sous la forme d'une feuille continue disposée entre le métal coulé dans le moule et la paroi de ce côté, des dispositifs étant prévus pour avancer 30 continuellement la feuille et pour la faire descendre le long de ce côté à mesure que la coulée progresse. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3,4, 5, caractérisé en ce que les parois sont refroidies par de l'eau. 35 7. Procédé suivant l'une quelconque des reven dications 1, 2, 3, 4, 5, 6, caractérisé en ce que le faux fond et la billette coulée sortant du moule sont refroidis par de l'eau pulvérisée.