Brevet FR2138006A1 — publié le 19721229

La présente invention se rapporte aux lin gotières, c'est-à-dire à des moules dans lesquels on coule de l'acier fondu ou un autre métal fondu, puis on le laisse refroidir jusqu'à prendre la forme d'un lingot. La lingotière, selon un agencement habituel, consiste essentiellement en un tube métallique massif qui repose sur ce que l'on appelle une "plaque de base. Celle-ci est usuellement faite de la même matière que celle du corps tubulaire de la lingotière. A l'utilisation, la plaque de base est soumise à des chocs thermiques et mécaniques très sévères. Lorsque, comme dans la pratique courante de la coulée des lingots d'acier, la plaque de base est en fonte, l'acier fondu provoque la fusion de la surface de la fonte et le métal fondu est déplacé de sorte qu'il se forme un cratère dans la plaque de base. L'utilisation successive de l'ensemble pour une série de coulées fait que la dimension du cratère augmente. Son existence entraîne la tendance du lingot coulé a encoller" dans la lingotière (c'est-â-dire que le démoulage devient difficile ), et le lingot présente une base pointue qui donne lieu à des difficultés lors de sa manutention ultérieure. Par conséquent, lorsque l'érosion de la cavité devient trop importante, il est nécessaire de mettre la plaque de base au rebut. Pour éviter les éclaboussures, et éventuellement l'éjection de métal fondu lorsqu'on coule le lingot, il est souhaitable de former la plaque de base de manière qu'elle ne présente pas une surface plate. Des plaques de base de ce type sont relativement coûteuses, mais leur utilisation tend à améliorer le rendement en matière exploitable du lingot. Dans de nombreux brevets, et dans la littérature, on a proposé de réduire la tendance à l'érosion de la plaque de base en la munissant d'une surface constituée par un revêtement ou un garnissage réfractaire hautement calorifuge et, bien que ces procédés se soient avérés avantageux, ils n1en présentent pas moins des inconvénients. Be principal inconvénient est qu'ils placent dans la lingotière une matière qui n'a rien de commun -avec le métal que l'on coule, de sorte que toute désintégration du revêtement tend à donner lieu à des inclusions de particules de matière ré fractaire à l'intérieur du lingot coulé. La présente invention vise un procédé nouveau de protection d'une plaque de base pour lingotières, qui opère selon un principe diamétralement opposé à ce qui avait été adopté auparavant. Les propositions antérieures pour constituer un revêtement formé par une couche réfractaire calorifuge étaient basées sur l'idée de réduire le choc thermique sur le métal de la plaque de base par interposition d'une couche calorifuge. La présente invention est basée par contre sur l'idée selon laquelle, en faisant en sorte que la chaleur soit conduite en effet très rapidement à la plaque de base, celle-ci aura, en absorbant très rapidement la chaleur, une tendance réduite à fondre en surface et, par suite, une tendance réduite à s'éroder. Par conséquent, selon l'invention, une lingotière comprend une plaque de base qui comporte, sur la face qui est dirigéevers le métal fondu lors de l'utilisa- tion de la lingotière, une couche ou une couche partielle d'une matière dont la conductibilité calorifique est supérieure à celle du corps de laplaque de base, et dont la capacité calorifique par unité de volume est'nlus grande que celle du corps de la plaque de base. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite matière peut être, ou peut comprendre, une substance qui fonde, ou même qui se vaporise à la température atteinte quand on met la lingotière en service, de sorte qu'elle agit conme un absorbant de calories (puits de chaleur). Très avantageusement, l'ensemble de la plaque de base peut consister en un corps de fonte dans lequel sont insérées. dans une face (dirigée vers le métal fondu à l'utilisation), une couche ou des parties d'une couche d'une matière à bas point de fusion et une couche eftérieure, superposée à la précédente, en métal hautement conducteur. La dernière couche agit, pendant la coulée, pour conduire très rapidement la chaleur du métal fondu à la couche inférieure qui, par fusion ou même par ébullition, absorbe la chaleur latente de fusion ou de vaporisation. Des matières appropriées de ce type à bas point de fusion sont, par exemple, l'aluminium, le silicium, le calcium et leurs alliages avec le fer. Des couches su perficielles appropriées peuvent astre formées de cuivre, de molybdène, de tungstène et d'alliages réfractaires en général. La figure unique du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre cornent l'inventlon peut être réalisée. Sur tette figure, qui est une coupe schématique d'une plaque de base 4, celle-ci comporte une cavité s'étendant sur toute la zone de la planue de base qui, à l'utilisation, sera en contact avec le métal fondu. La cavité est remplie d'une matière 1 à bas point de fusion, et celle-ci est à son tour munie d'une feuille superficielle 2 en matière hautement conductrice. Tous ces éléments peuvent être maintenus assemblés au moyen d'une plaque nerforée 3 (par exemple en fonte). Il est avantageux que la feuille superficielle 2 et la cavité de la plaque de base 4 aient une courbure analogue. De cette façon, on assure l'obtention de la meilleure réception possible du front de chaleur dû au métal -fondu pendant la coulée, on assure le contact étroit entre les éléments de l'enseable, et la courbure de la feuille superficielle 2 sert à recevoir le métal fondu coulé sans éclaboussures et - à fournir un certain degré d'adaptation pour tles changezents de dimension à mesure que le métal coulé refroidit jusqu'à solidification. Au moyen de la présente invention, le meilleur rendenent de l'échange thermique que l'on obtient facilite l'utilisation de plaques de base de formes spéciales pour des applications particulières. Une autre conséquence de l'utilisation de lingotières construites selon la présente invention est d'accélérer de façon notable la vitesse de solidification à la base de la lingotiçère?ce qui a un effet intéressant sur la solidification verticale du lingot. Ce dernier effet est très important dans le cas de lingotières grande base bas qui, sinon, donnent lieu à des "ponts" de solidification du fait que le gradient thermique n'est dirigé que faiblement vers le ha ut. L'augmentation du coefficient déchange-thermi- que entre le lingot et la plaque de base est par conséquent favorable du point de vue structural de la solidification et de l'aspect superficiel du lingot. De plus, c'est une manière pratique et efficace de réduire le tempos d'attente pour que le lingot se solidifie dans la lingotiere, et la capacité du bassin de coulée en est ainsi augmentée. Il va de soi que l'invention comprend non seulement les lingotières telles que spécifiées plus haut, mais aussi les plaques de base pour lingotières contruites comme décrit plus haut. REVENtICÂTIONS - : - - : -: - 1.- Lingotière, caractérisée en ce quelle com-prend une plaque de base qui comporte, sur la face dirigée vers le métal fondu à l'utilisation, une couche ou une couche partielle d'une matière dont la conductibilité calorifique et la capacité thermique par unité de volume sont supérieures à celles du reste de la plaque de base. 2.- Lingotière, caractérisée en ce qu'elle comporte sur sa base interne une couche ou une couche partielle d'une matière dont la conductibilité calorifique et la capacité thermique par unité de volume sont supérieures à celles du reste de la lingotière. 3.- Lingotière selon la revendication 9 ou 2,carac- térisée en ce que la couche ou la couche partielle est formée drun métal à bas point de fusion recouvert d'une peau de métal hautement conducteur de la chaleur. 4.- Lingotière selon la revendication 3, caractérisé en ce que le métal à bas point de fusion est l'aluminium, la silice, le calcium ou les alliages avec le fer de 11un quelconque de ces éléments. 5.- Lingotière selon la revendication 3 ou 4, caractérisee en ce que la peau de métal hautement conducteur de la chaleur est en cuivre, en molybdène, en titane ou en tungstène. 6.- Lingotière selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisée en ce que la base ou la plaque de base de la lingotière comporte une cavité, de façon à réduire les éclaboussures de métal fondu à l'utilisation.