Brevet FR2057076A1 — publié le 19710507

La présente invention concerne un dispositif pour la coulée continue de tubes métalliques, en particulier de tubes en fonte, en alliages cuivreux, ou en métaux purs bons conducteurs, ce dispositif comportant un moule ou coquille, entouré d'un dis— 5 positif de refroidissement, et assujetti au four, un noyau ou broche métallique étant disposé dans ce moule. Les dispositifs employés actuellement, pour la coulée continue de tubes, comportent des noyaux pleins par lesquels de grandes quantités de chaleur sont extraites du métal. Le courant 10 calorifique circule alors dans toute la section du noyau, jusqu'à l'extrémité de ce dernier, opposée au métal fondu, puis il se répartit uniformément, en passant par la surface du noyau ou broche, dans le tube solidifié entourant ce noyau, pour parvenir au dispositif de refroidissement en traversant ce tube. 15 II est apparu que cette distribution du courant calorifi que, liée- à l'utilisation d'un noyau plein, ne permettait pas de maintenir la zone de solidification à la même place, pendant un temps relativement long. Les températures fluctuantes du métal en fusion, et les variations de flux calorifique s'y rapportant, pro-20 voquent, en particulier, le déplacement de la zone de solidification, ce qui peut conduire à l'éclatement du métal. La présente invention a pour but un dispositif pour la coulée continue de tubes, dans lequel la répartition du flux calorifique est telle que le passage de la majeure partie de la cha-25 leur du noyau au dispositif de refroidissement, à travers le tube coulé, a lieu dans la zone de solidification. Le dispositif suivant l'invention présente la particularité nouvelle que le noyau est creux sur une partie de sa longueur, et que l'épaisseur de sa paroi diminue dans le sens d'évacuation 30 du métal. Cette configuration du noyau creux permet d'imposer au courant de chaleur une distribution et une grandeur telles que le passage de la majeure partie de la chaleur, sortant du noyau pour aller dans le dispositif de refroidissement, se fasse dans la zone de solidification. En effet, le rétrécissement de la section.de 35 conduction thermique du noyau conduit à un resserrement des lignes de flux thermique, dans la zone de solidification. Toute projection ou rupture du métal fondu est alors rendu impossible, ce qui favorise aussi bien l'économie du procédé que la sécurité de sa mise en oeuvre. 40 II est possible, en agissant sur la forme de l'espace 70 29370 2 2057076 creux du noyau, prévu par l'invention, d'influencer l'apport de chaleur dans la pièce coulée, cette chaleur provenant du noyau ; cela permet, en outre, d'agir sur le processus de solidification et, lorsqu'il s'agit de fonte, sur la graphitisation. De plus, la réduc-5 tion de la transmission de chaleur, par le profil particulier du noyau creux, permet d'accroître notablement la vitesse de coulée continue dans le cas des métaux non ferreux, notamment lorsqu'il s'agit de métaux très conducteurs. Par exemple, dans le cas de tubes à paroi mince en cuivre, on peut atteindre des vitesses allant 10 jusqu'à 100 cm/mn. Selon un mode de réalisation de l'invention, la forme de l'espace creux est approximativement celle d'une cloche, dont l'ouverture est tournée vers la sortie du tube coulé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente 15 invention apparaîtront à la lecture de l'exemple non limitatif suivant, décrit avec référence au dessin annexé (figure unique), qui représente schématiquement, en coupe verticale, ,un dispositif de coulée comportant des caractéristiques de l'invention. Un moule ou coquille 1 et un noyau cylindrique 2, agencé 20 dans ce moule, sont fixés à un four 3 de maintien en température « Le noyau présente une collerette 7 s'adaptant dans un logement correspondant du moule, et des ouvertures 11 permettant au métal liquide provenant du four 3 de s'écouler dans l'espace annulaire compris entre noyau et moule. Le moule comporte un dispositif 4 de 25 refroidissement qui peut, par exemple, être à circulation d'eau.Le noyau 2 est creux sur une partie de sa longueur ; ce creux est constitué par une concavité 5 ayant sensiblement la forme d'une cloche, de façon que l'épaisseur de la paroi du noyau diminue dans le sens d'évacuation du tube 8. Le sens d'écoulement du métal est figuré 30 par une flèche 9o Le flux de chaleur, dans le noyau, correspond sensiblement au réseau de lignes tracées en traits interrompus. On a repéré par A la domaine où se trouve la zone de solidification du métal. Un refroidisseur secondaire 10 se raccorde au dispositif de refroidissement 4j le rôle de ce refroidisseur secondaire est de 35 projeter du fluide réfrigérant sur le tube 8, dans la zone 6. Il est avantageux que le noyau atteigne cette zone de refroidis secondaire 6 de la coulée .continue, ce qui offre une sécurité supplémentaire contre des jaillissements de métal. Moule 1 et noyau 2 sont en matériaux réfractaires ne se laissant pas mouiller par le 40 métal liquide. COPY BAD ORIGINAL 70 29370 3 ' 2057076 Au lieu d'être maintenu dans un évidement du moule par la collerette 7, le noyau 2 peut être maintenu par une liaison filetée' reliant les deux pièces. La surface extérieure du noyau peut être légèrement conique, l'extrémité la moins large se trou-5 vant du côté de -la sortie du tube 8» Si la minceur de la paroi du noyau est telle qu'il faille tenir compte de l'éventualité d'une rupture du noyau, on peut aussi prévoir des renforcements en forme de nervures ou bourrelets situés à la surface intérieure de ce dernier, dans la zone menacée ; à titre d'exemple une telle ner-10 vure est montrée en X sur la figure. Au lieu de ces nervures ou bourrelets à l'extrémité du noyau, on peut aussi disposer un ou plusieurs disques ou plaques, à l'intérieur du noyau, pour soutenir sa paroi ; un tel disque est représenté en Y sur le dessin. Il peut être avantageux de refroidir séparément l'inté-15 rieur du noyau, ce refroidissement pouvant s'effectuer,' par exemple, au moyen d'un gaz (de préférence de l'air) ou à l'eau» Le fl-aide de refroidissement peut alors passer par le canal 16 dans la paroi du four, puis radialement dans celle de la coquille 1, ensuite dans la bride ou collerette 7, entre deux ouvertures 11 adjacentes et 20 finalement dans l'axe du noyau, comme représenté sur le dessin. Le refroidissement du tube coulé 8 est réalisé à l'aide d'un courant d'eau 13 circulant dans la chemise 4, et par le jet direct en 6. Il peut être très avantageux de régler les débits 13 et 6 en fonction de la température du tube coulé. Pour cela des 25 sondes spéciales 12 de température sont installées aux points convenables 15 ; elles envoient à l'amplificateur 14 des signaux électriques proportionnels à la température aux points 15 ; l'amplificateur contrôle le débit en 13. Dans une forme perfectionnée de réalisation de l'inven-30 tion, concernant plus particulièrement les grandes vitesses de coulée, on détermine la position de l'interface solide/liquide au moyen d'un dispositif de mesure à ultrasons, agissant sur le débit du fluide réfrigérant en 13, de façon que la position de la zone de solidification A soit maintenue entre des limites prédétermi-35 nées. Le mot "métal bon conducteur" désigne, dans la présente description,un métal ayant une bonne conductibilité thermique, par exemple le cuivre. COPY 70 29370 4 2057076 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la coulée continue de tubes métalliques, notamment de tubes en fonte, en alliages cuivreux et en métaux purs bons conducteurs, comportant une filière fixée à un four et S entouré d'un dispositif de refroidissement, un noyau étant agencé à 1*intérieur du moule, caractérisé par le fait que le noyau est creux sur une partie de sa longueur, et que l'épaisseur de sa paroi décroît dans le sens de l'évacuation du métal. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la 10 forme du creux du noyau est approximativement celle d'une cloche à ouverture orientée vers la sortie du tube coulé. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la périphérie extérieure du noyau est cylindrique ou légèrement conique. 15 4. Dispositif selon la revendication. 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'une zone secondaire de refroidissement du tube coulé se raccorde au dispositif de refroidissement entourant le moule, le noyau atteignant cette zone secondaire. 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4} caractérisé en ce que le noyau comporte,, à son extrémité tournée vers le bain de métal fondu, une collerette pourvue d'ouvertures pour le passage du métal liquide. 6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le noyau comporte un dispositif de refroidissement par gaz, notamment par gaz ou eau. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que des moyens font varier le débit du fluide réfrigérant dudit dispositif de refroidissement. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé èn ce qu'il comporte au moins une sonde de température reliée aux moyens pour faire varier le débit de fluide réfrigérant. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif à ultrasons déterminant la position de l'interface solide/liquide, ce dispositif permettant de régler le refroidissement du noyau et/ou le refroidissement agissant de l'extérieur sur le tube.