Brevet FR2122516A1 — publié le 19720901

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la coulée continue des métaux, notamment de l'acier. La coulée continue consiste essentiellement à faire écouler un métal en fusion contenu dans un réservoir, constitué 5 normalement par un creuset, à travers un moule et à refroidir suffisamment ce moule pour assurer que l'élément coulé conserve, à la sortie du moule, la section de celùi-ci. L'élément coulé est normalement retiré du moule par une ou plusieurs paires de rouleaux d'extraction et de serrage coopérant avec des faces oppo-10 sées de l'élément. Au moins l'un des rouleaux de chaque paire esij dans ce cas, entraîné. Dans le passé on a utilisé des dispositifs de coulée continue verticaux mais les investissements et les frais de fonctionnement pour la mise en oeuvre de la coulée continue peuvent 15 être réduits lorsqu'on dispose le moule dans un plan horizontal et retire l'élément coulé également en direction horizontale. Dans les dispositifs horizontaux, il est nécessaire de fixer le moule au creuset et d'assurer l'étanchéité à l'entrée du moule et à la sortie du creuset ; on évite ainsi une oxydation supplémen-20 taire du flux de métal s'écoulant dans le moule. Lorsqu'on utilise un écoulement direct, sans discontinuité, du creuset dans le moule,dans lequel la section de l'orifice de déchargement du creuset correspond à la section du moule, on a trouvé que le bon fonctionnement du dispositif n'est possible qu'avec une extrémité 25 d'entrée en graphite du moule. L'utilisation du graphite dans la construction du moule exclut la coulée de métal dans lequel le graphite est soluble tel que l'acier. Pour résoudre cette difficulté on a proposé d'utiliser au moins un élément perforé réfrac-taire en une matière non soluble dans le métal à couler et qui 30 est disposé entre l'orifice de déchargement du creuset et l'orifice de chargement du moule et présente un orifice plus petit que le canal du moule. Cet élément forme ainsi un étranglement à l'entrée du moule et l'écoulement entre le creuset et le moule n'est plus un écoulement direct continu. 35 XI est impossible de réaliser, pour obtenir des grandes vitesses de coulée, une extraction continue à partir d'un moule fixe horizontal parce que des ruptures de la pellicule solidifiée causées par un collage du métal au moule ne sont pas refermées suffisamment vite et que, une partie du métal solidifié reste 72 01723 2 2122516 ainsi dans le moule<> Ceci se traduit souvent par une rupture de la pellicule solide à l'extérieur du moule et par l'écoulement du métal encore en fusion. On peut remédier, dans certains cas, à cet inconvénient^ par une extraction intermittante à l'aide de 5 rouleaux d'extraction. Lorsqu'on utilise un cycle traction—repos dans ledit ensemble à écoulement non direct, on observe l'apparition cyclique de nervures ou bavures circonférentielles chaudes sur la surface de l'élément coulé. On a découvert que la raison, pour la formation de telles discontinuités, réside dans le fait 10 qu'à chaque phase d'extraction le métal s'écoule dans le moule et est solidifié contre la paroi du moule au niveau de l'élément ré— fractaire. Le métal en fusion est également solidifié contre la partie de la pellicule solide qui est en contact avec l'élément réfractaire pendant le cycle antérieur. Entre ces deux parties 15 solidifiées, l'épaisseur de ladite pellicule est très réduite et on obtient ainsi un point plus faible entre ces deux dites parties. Pendant le repos du cycle d'extraction, la contraction de l'élément coulé provoque la rupture de la pellicule au niveau de ce point plus faible et la formation d'un bourrelet chaud. 20 Dans le brevet anglais n" 1 087 026 on a proposé d'êx- traire du métal à partir d'une masse en fusion à travers un moule de coulée continue, de refroidir le métal dans le moule pour le solidifier au cours de son extraction, de renverser le sens de . rotation des rouleaux de guidage pour inverser le mouvement de 25 l'élément coulé pour le retourner, au moins partiellement, dans le moule et d'extraire ensuite l'élément dans la direction d'extraction de départe Ce procédé comprenant l'extraction et le retour de l'élément coulé ne peut être utilisé que dans les moules sans discontinuité entre le creuset et le moule et il est impos-30 sible de le réaliser avec un moule comprenant, au niveau de son orifice de chargement, un étranglement. Lorsqu'on tend à repousser l'élément coulé dans le moule, il bute contre l'étranglement du moule et détache celui du moule ou applique la pellicule solide contre l'étranglement en froissant cette pellicule. On ob— 35 tient ainsi un élément présentant une pauvre finition de surface. L'invention a pour objet de concevoir un procédé et un dispositif de coulée continue permettant de remédier auxdits inconvénientso Le procédé selon l'invention est du type dans lequel 72 01723 2122516 l'élément coulé est retiré d'une manière intermittente et par au moins une paire de rouleaux d'extraction à partir d'un moule fixe horizontal, au moins l'un des rouleaux de chaque paire étant entraîné. 5 II consiste à appliquer, après chaque phase d'extrac tion, une poussée de retour au moyen desdits rouleaux sur ledit élément coulé pour faire retourner celui-ci en direction du moul^ ladite force de poussée étant suffisamment importante pour permettre une contraction en direction du moule de l'élément coulé 10 mais trop faible pour produire un déplacement de l'élément moulé au niveau de l'entrée dudit moule0 De plus, l'invention concerne un dispositif pour la coulée continue des métaux du type comportant un moule horizontal fixe, au moins une paire de rouleaux d'extraction destinée à co-15 opérer avec l'élément produit dans ledit moule et des moyens d'entraînement pour entraîner en rotation au moins un rouleau de chaque paire de rouleaux d'extraction. Le dispositif selon l'invention comporte des moyens pour actionner lesdits moyens d'entraînement d'une manière inter-20 mittente dans le sens correspondant à l'extraction de l'élément coulé et des moyens pour actionner lesdits moyens d'entraînement, après chaque phase d'extraction, pour entraîner ledit rouleau d'extraction dans le sens opposé pour appliquer une poussée de retour limitée audit élément coulé. 25 Selon l'invention, les- deux rouleaux de chaque paire de rouleaux d'extraction sont entraînés. De plus, chaque rouleau d'extraction'commandé est entraîné par un moteur hydraulique séparéo L'invention sera mieux comprise à l'étude de la des— 30 cription qui va suivre et en se référant aux dessins annexés sur lesquels î Figure 1 est une vue en élévation dè côté, partiellement en coupe du dispositif de coulée continue selon 1'invention. Figure 2 montre le circuit hydraulique d'extraction du 35 dispositif selon l'invention et, Figures 3A et 3B montrent le déplacement du métal, en fonction du temps, au niveau d'une paire de rouleaux d'extraction et au niveau de l'orifice de chargement du moule respectivement. La figure 1 montre l'ensemble de creuset et de moule 72 01723 2122516 d'un dispositif de coulée continue horizontal. Un moule de coulée continue, destiné en particulier à la coulée de l'acier, comporte un manchon tubulaire supérieur 1 entouré par une chemise 2 en acier ; mais le moule peut également être entièrement en cuivre*. 5 Un liquide de refroidissement est envoyé entre le manchon 1 et la chemise 2 pour refroidir le moule» Le manchon 1 délimite un passage de moule 3 dont l'axe longitudinal s'étend dans un plan horizontal» A l'extrémité d'entrée du passage de moule 3 est prévu 10 un corps réfractaire 4, de préférence en nitrure de silicium pour la coulée de l'acier. Ce corps se présente sous forme d'un disque perforé et il entoure l'extrémité d'entrée du passage 3 par une partie 5 s'évasant en direction de l'intérieur du passage 3. Un tube d'alimentation réfractaire 10 qui constitue la tubulure de 15 déchargement d'un creuset 11 est scellé avec un ciment réfractaire classique au corps 4 pour éviter toute fuite entre la tubulure 10 et le disque 4. L'ensemble de creuset et de moule présent* ainsi une section discontinue parce que le disque 4 s'étend dans le passage de moule0 20 Un corps moulé produit dans le coule est avancé à par tir de l'extrémité ouverte du moule dans une zone de refroidissement secondaire et est ensuite pris entre au moins une paire de rouleaux d'extraction (non représentée à la figure 1) disposée à l'extrémité opposée au moule de la zone de refroidissement se— 25 condaire, les rouleaux d'extraction sont ainsi éloignés d'une certaine distance du moule. Au moins l'un des rouleaux d'extraction est entraîné et, de préférence, les deux rouleaux sont entraînés*. L'extraction de l'élément moulé du moule comprend des 30 cycles d'extraction répétés comportant chacun une phase de traction suivie d'une phase de poussée pendant laquelle une force limitée est appliquée sur le métal pour le faire avancer en direction du moule. Pendant la phase de poussée, le mouvement du métal est limité à une valeur correspondant à la contraction de 35 l'élément coulé et ce dernier n'est pas repoussé dans le moule<> L'élément moulé n'est ainsi pas déplacé au niveau de l'extrémité d'entrée du moulé et ainsi le disque 4 ne risque pas d'être décollé de son siège à l'entrée du moule,, De plus, la mince pellicule extérieure de l'élément coulé au niveau-de l'entrée du 72 01723 2122516 moule n'est pas froissée par le mouvement de l'élément mouléo La figure 3A montre la courbe temps/déplacement d'une partie de l'élément moulé située entre les rouleaux d'extraction. On voit que, pendant la phase de traction A, l'élément moulé est 5 déplacé en direction longitudinale et éloigné du moule et que, pendant la phase de poussée, l'élément retourne, sur une courte distance, en direction du moule. Ledit mouvement de retour de l'élément moulé est obtenu- en appliquant une force limitée de rotation inversée aux rouleaux d'extraction pour retourner l'élé-10 ment moulé en vue de compenser la contraction en direction longitudinale de l'élément entre le moule et les rouleaux d'extraction. Mais on peut voir, à la figure 3, que l'élément moulé n'est pas retourné à force dans le moule parce que la courbe temps/déplacement, pour le niveau de l'entrée du moule, montre que cette par-15 tie de l'élément moulé ne retourne pas par rapport au moule0 Pendant la phase de traction A l'élément moulé est avancé vers l'extérieur du moule mais, pendant la phase B,il n'est pas repoussé en direction du moule0 Un circuit hydraulique, pour le contrôle d'une paire 20 de moteurs hydrauliques entraînant une paire de rouleaux d'extraction, est représenté à la figure 2. Sur cette figure, une paire de rouleaux d'extraction 20, 21 coopère avec une paire de moteurs de commande hydraulique 22, 23 respectivement. Les moteurs sont montés en série entre une paire -de conduits de fluide 24, 25 25. En variante, les moteurs peuvent être montés en parallèleo Les conduits 24, 25 sont reliés à des parties Correspondantes d'une soupape de contrôle ou d'un distributeur 26. Trois autres conduits 27, 28 et 29 sont reliés à ladite soupape de contrôle et la soupape comprend un noyau actionné par des solenoïdes. Le 30 noyau de la soupape 26 est relié par des moyens mécaniques au noyau d'une soupape by-pass 30 branchée entre les conduits 27 et 28. Une pompe 31, comprenant une soupape de soulagement 32, est montée entre les conduits 27, 28 et une pompe d'alimentation 33 est montée convenablement.pour refouler un fluide hydraulique à 35 partir d'un réservoir 34 à l'orifice d'aspiration de la pompe 31. Une autre pompe 35 sert à aspirer du fluide à partir du réservoir 34 pour alimenter, à travers une soupape de sécurité 36 et une soupape de contrôle 37, le conduit 29. Une soupape by-pass 38 est montée en parallèle avec la soupape 37 et une soupape de sou 72 01723 2122516 pape de soulagement réglable 39 est branchée entre l'orifice de refoulement de la pompe 35 et le réservoir 34. En service, toutes les pompes sont actionnées en continu. Pour exercer une traction d'extraction sur l'élément coulé 5 le noyau de la soupape 26 est avancé dans la position dans laquelle le fluide, envoyé par la pompe 31 dans le conduit 27, s'écoule aux moteurs 22 et 23« La soupape by-pass 30 est fermée et le fluide, envoyé par la pompe 35 à la soupape 26, traverse celle-ci et retourne dans le conduit 28. Les moteurs tournent 10 ainsi dans un sens correspondant à l'extraction de l'élément moulé. A la fin de la phase d'extraction, la soupape 26 est actionnée, de sorte que le fluide envoyé dans le conduit 29 est dirigé vers les moteurs pour les entraîner en sens contraire. La pression et la quantité du fluide envoyée aux moteurs sont limitées 15 par les soupapes 39 et 37. La soupape by-pass 30 est ouverte de sorte que le fluide refoulé par la pompe 31 traverse cette soupape 30 et n'est pas envoyé aux moteurs. La soupape by-pass 38 peut être ouverte pour augmenter la vitesse de rotation des moteurs dans le sens inversé lorsqu'il 20 est nécessaire d'engager une barre dans le moule avant le commencement de la couléeo Suivant une variante, les rouleaux d'extraction peuvent être entraînés par des moyens électriques. Les deux moteurs de commande sont, dans ce cas, des moteurs électriques et le retour 25 limité peut être obtenu par des courants dans des embrayages électromagnétiques et en réglant les courants dans le circuit de couplage. Une résistance variable, inserée dans le circuit d'alimentation du couplage, permet de contrôler ces courants® Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes 30 de réalisation décrits et représentés ici, mais on pourra y apporter de nombreuses modifications de détails sans sortir, pour cela, du cadre de l'inventiono 72 01723 2122516 REVENDICATIONS !•— Procédé pour la coulée continue des métaux du type dans lequel l'élément coulé est retiré d'une manière intermittente et par au moins une paire de rouleaux d'extraction à partir 5 d'um moule fixe horizontal, au moins l'un des rouleaux de chaque paire étant entraîné, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer, après chaque phase d'extraction, une poussée de retour au moyen desdits rouleaux sur.ledit élément coulé pour faire retourner celui—ci en direction du moule, ladite force de poussée étant 10 suffisamment importante pour permettre une contraction en direction du moule de l'élément coulé mais trop faible pour produire un déplacement de l'élément moulé au niveau de l'entrée dudit mouleo 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en 15 ce qu'il consiste à entraîner les ou chacun des rouleaux d'extraction commandés au moyen d'un moteur hydraulique,. 3.— Dispositif pour la coulée continue des métaux du type comportant un moule horizontal fixe, au moins une paire de rouleaux d'extraction destinée à coopérer avec l'élément produit 20 dans ledit moule et des moyens d'entraînement pour entraîner en rotation au moins un rouleau de chaque paire de rouleaux d'ex-tractionP caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour actionner lesdits moyens d'entraînement d'une manière intermittente dans le sens correspondant à l'extraction de l'élément coulé et 25 des moyens pour actionner lesdits moyens d'entraînement après chaque phase d'extraction pour entraîner ledit rouleau d'extraction dans le sens opposé pour appliquer une poussée de retour limitée audit élément coulée 4.— Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé 30 en ce que les deux rouleaux de chaque paire de rouleaux d'extraction sont entraînés. 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que chaque rouleau d'extraction commandé est entraîné par un moteur hydraulique séparé. 35 6«- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chaque moteur hydraulique est alimenté avec un fluide sous pression par une première pompe pour entraîner les rouleaux dans le sens d'extraction et par une seconde pompe pour entraîner les rouleaux dans le sens opposé pour exercer une poussée de re 72 01723 8 2122516 tour sur ledit élément coulée 7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les deuxdites pompes refoulent un liquide sous pression vers un distributeur qui envoie le fluide sélectivement à un mo- 5 teur ou à l'ensemble desdits moteurs». 8.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le débit de ladite seconde pompe est réglcible pour contrôler 1'alimentation de fluide de chaque moteur en vue de faite varier la poussée de retour appliquée audit élément coulé» 10 Dispositif suivant l'une quelconque des revendica tions 4 à 8, caractérisé en ce que ledit moule comporte, au niveau de son orifice de chargement, un élément réfractaire perforé dont l'ouverture présente une section plus petite que celle du canal du moule et constitue ainsi un étranglement au niveau de 15 l'orifice de chargement du moule©