Brevet FR2132517A1 — publié le 19721124

L'intention concerne un dispositif pour la protection de la surface interne d'une lingotière ou autre moule au cours de la coulée des métaux comportant un écran qui est détruit au contact du bain de coulée sans souiller celui-ci. On sait que pour empêcher le Jet de coulée de rebondir-sur le fond de la lingotière vers la surface latérale de celle-ci, ce qui crée des défauts dans le lingot, on utilise des écrans de prote ce tion que le contact du métal détruit. Ces écrans sont généralement réalisés en carton, plus ou moins ignifugé ; mais on arrive difficilement à ce que leur destruction steffectue à la vitesse requise pour qu'ils soient efficaces sans entrainor l'apparition de défauts dans le lingot. Le brevet français nO 1.360.367 vise la combinaison d'un écran interne métallique et d'un écran externe en carton ; les éclaboussures de métal en fusion sont arrosées par l'écran métallique, tandis que la présence de 11 écran en carton assure la fusion complète de l'écran métallique dans le bain de métal coulé, en emp8- chant notamment quTil ne vienne en contact avec la paroi froide de la lingotière. Ce dispositif est efficace, mais il représente une certaine complication par rapport à un simple écran de carton et sa mise en oeuvre doit strie faite avec certaines précautions. La présente in Invention a pour but d'éviter cette complication et de s'affranchir de ces précautions. Suivant l'invention, le dispositif pour la protection de la surface interne d'une lingotière ou autre moule au cours de la coulés des métaux, comportant un écran constitué l'aide d'au moins une couche de matière fondant et/ou brûlant quand elle se trouve en contact avec le bain de coulée sans souiller celui-ci, est caractérisé en ce que l'une au moins des couches de matière est principalement constituée par une substance métallique à l'état finement divisé. L'expérience a en effet montré ce résultat inattendu que l'utilisation d'une substance métallique finement divisée provoquait une disparition plus régulière de cette substance par fusion, au fur et à mesure de l'ascension du métal liquide dans la lingotière, que dans le cas d'un écran métallique ayant une structure continue. L'utilisation dtune substance métallique à l'état divisé permet aussi d'obtenir une couche dont l'dpaisseur varie suivant les besoins de protection du moule. Suivant un mode de réalisation de l'invention, les particules métalliques solides sont directement agglomérées entre elles & BR Suivant un autre mode de réalisation, les particules métalliques solides sont fixées à l'aide d'un liant sur une couche support combustible et déformabls. Dans une première variante de ce mode de réalisation, la couche-support est recouverte sur ses deux faces d'une couche métallique. Dans une seconde variante, c'est au contraire la couche mé- tallique qui est recouverte sur ses deux faces par la couchesupport. D'autres particularités de l'invention, qui s'applique aussi bien dans le cas de la coulée en source que dans celui de la cou lée en chute, résulteront encore de la description ci-aprbs. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs La figure 1 est une coupe verticale de la portion inférieure d'une lingotière pourvue d'un dispositif de protection conforme & BR La figure 2 est une coupe semblable à la figure 1, mais dans laquelle la lingotière est représentée à un stade ultérieur de la coulée. La figure 3 est une vue en perspective, en grandeur naturelle, avec arrachements, d'un fragment du dispositif de protection. On voit sur la figure 1 une lingotière 1 disposée pour la coulée en chute et reposant sur un fond 2 dont la partie centrale 3 a été partiellement creusée au cours des coulées précédentes. Un écran 5, ayant sensiblement la forme d'un godet prismatique, repose par son fond 6 sur le fond 2 de la lingotière 1 ; ses parois latérales 7 sont sensiblement parallèles aux parois latérales 4 de la lingotière 1 et légèrement écartées de celles-ci. L'écran 5 est constitué, comme on le voit aussi à plus grande échelle sur la figure 3, par une couche-support 8 combustible et déformable, recouverte, sur la face tournée vers l'intérieur de la lingotière, par une couche métallique 9 constituée de particules métalliques solides fixées à l'aide dtun liant. La couche-support 8 est, de préférence, en carton ondulé, de poids compris entre 250 g et 500 g par mètre carré ; ce carton a été soumis à une ignifugation partielle (par exemple par imprégnation d'une solution de silicates) de sorte qu'il se consume progressivement au contact du métal en fusion sans s'enflammer. Les particules qui constituent la couche métallique 9 ont une composition adaptée à celle du bain de fusion afin de ne pas souiller celui-ci. Ces particules peuvent provenir notamment de métal en poudre, de limaille, de grenaille d'acier, de battitures (métal oxydé), cette énumération n'étant pas limitative. Elles ont toutes leurs dimensions inférieures dans tous les cas à 3 mm et, de pré- férence, inférieures à 0,2 mm. Elles sont agglomérées entre elles et fixées à la couche-support 8 à l'aide d'un liant qui est généralement de nature organique et est constitué, de préférence, par une résine phénolique liquide.Les quantités de particules métalliques répandues sur la couche-support 8 sont telles que leur poids peut atteindre jusqu'S 5 kg par m2 quand on utilise de la grenaille d'acier; de préférence ce poids est compris entre 0,5 kg et I kgXm2. Au début de la coulée, le jet de coulée 11 frappe la partie centrale 3 du fond 2 de la lingotière en traversant le fond 6 de l'écran ; il s'étale sur le fond 2 de la lingotière en détruisant de proche en proche le fond 6 de l'écran puis s'élève peu à peu dans la lingotière 1 en détruisant, au fur et à mesure de son ascension, la paroi latérale 7 de l'écran. En même temps le jet de coulée ll projette des éclaboussures, représentées sur la figure 1 par les flèches 12, en direction de la paroi latérale 4 de la lingotière ; mais ces éclaboussures sont arrêtées par la couche métallique 9 de l'écran, de sorte qu'il n'y a pas de gouttelettes de métal se condensant sur la paroi 4 avant que celle-ci ne soit atteinte par le métal en fusion 13 (figure 2). Grâce à la constitution de l'écran 5 décrite ci-dessus dans laquelle une couche-support 8 de carton partiellement ignifugé est recouverte intérieurement d'une couche métallique 9, ayant une conductivité thermique relativement faible en raison de -sa structure composite, l'expérience a montré que la destruction de cet écran se produit d'une manière très régulière à mesure que le métal en fusion 13 s'élève dans la lingotière 1 ; ainsi l'écran 5 ne-peut pas laisser de résidus susceptibles de venir en contact avec la paroi interne 4 de la lingotière et d'endommager la "peaux' du lingot. L'ensemble des dispositions prises permet donc d'obtenir un lingot dont la "peaun est parfaitement saine. Ce résultat important est obtenu par des moyens simples et économiques, la mise en oeuvre du dispositif décrit étant aussi facile que celle d'un écran usuel en carton. L'invention a donc une valeur certaine. I1 n'est pas nécessaire que l'écran 5 comporte un fond 6. Cet écran peut être réduit à ses parois latérales 7 notamment dans le cas où la coulée du métal a lieu en source (l'arrivée du métal en fusion se faisant par le fond de la lingotière) ; ou encore, dans le cas de la coulée en chute (le métal en fusion étant versé dans l'ouverture de la lingotière), lorsquton n'a pas à craindre, tout au début de la coulée, que des défauts ne soient produits dans le lingot par des gouttes de métal en fusion rebondissant sur le fond 2 de la lingotière. Au lieu de résine phénolique, on peut employer un autre liant de nature organique tel que de l'acétate de polyvinyle ou un com-posé amylacé, ou même un liant de nature minérale tel que du silicate de sodium Au lieu de carton ondulé, on peut employer pour constituer la couche-support 8 du carton lisse ou meme du papier. Au lieu d'une couche métallique 9 d'épaisseur constante, on peut réaliser une couche dont l'épaisseur varie, selon les besoins de protection de la paroi intérieure 4 de la lingotière, suivant un sens de déplacement parallèle à ltaxe de celle-ci ; il suffit pour cela de faire varier la quantité de particules métalliques et de liant répandue sur la couche-support 8 lorsque celle-ci-défile devant l'appareil qui en effectue la distribution. Une telle disposition permet de diminuer le prix de revient de l'écran, tout en conservant la même efficacité puisquton peut avoir, à chaque niveau de l'écran 5, une fois celui-ci mis en place, la quantité de substance métallique juste nécessaire pour assurer une protection correcte de la paroi 4 de la lingotière à ce niveau.Cette possibilité d'adaptation de l'épaisseur de la couche métallique aux besoins de protection représente un progrès important vis-à-vis de la technique antérieure et rehausse la valeur de l'invention. Suivant une première variante du mode de réalisation de ltin- vention qui vient d'être décrit, la couche-support 8 est recouverte sur chacune de ses deux faces d'une couche métallique constituée comme ci-dessus ; cette variante qui permet d'augmenter la quantité de substance métallique mise en oeuvre peut être employée quand on n'a pas à craindre que la couche métallique déposée du côté extrieur de la couche-support-vienne en contact avec la paroi inté rieure 4 de la lingotière, ce qui pourrait provoquer son refroidissement prématuré. Dans cette variante le poids de particules métalliques par m2 d'écran peut atteindre 7 kg et il est compris de préférence entre 1 kg et 1,5 kg. Suivant une deuxième variante, l'écran est constitué par deux couches supports en carton, entre lesquelles est disposée une couche de particules métalliques agglomérées. Cette disposition en "sandwich" a ltavantage d'éviter toute abrasion de la couche métallique pendant les transports ; en outre la destruction de la couche métallique steffectue dans une certaine mesure à l'abri de l'air, ce qui réduit 1'effet oxydant des battitures dans le cas où cellesci sont employées. Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, la couche métallique 9 est obtenue en projetant sur la couche-support 8 des gouttelettes de métal liquide qui se solidifient au contact du carton et adhérent fortement à celui-ci. A cet effet un fil métallique tel que ceux utilisés pour la soudure est mis en mouvement à partir d'une bobine ; dans son mouvement, ce fil traverse un petit four à induction dont la température est réglée de manière à provoquer la fusion du fil à la sortie du four ; les gouttelettes de métal qui se forment à ce moment sont entrainées par un courant d'air qui les dépose sur la couche-support au contact de laquelle elles se solidifient instantanément.On peut également produire des gouttelettes en provoquant la fusion du fil au moyen dtun pistolet en forme de chalumeau oxy-acétylénique dont le laitier est éliminé par projection au dehors en même temps que les gouttelettes de métal. Ce mode de réalisation présente l'avantage de comporter des particules régulièrement calibrées et de ne pas exiger l'emploi d'un liant. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, les particules métalliques sont directement agglomérées entre elles à l'aide d'un liant et forment une couche suffisamment cohérente pour que la présence d'une couche-support ne soit plus nécessaire. Ce mode de réalisation d'une grande simplicité est avantageux notamment quand on veut éviter la présence du carton et que l'épair seur désirable pour la couche métallique est suffisante pour que celle-ci soit auto-porteuse. I1 est évident que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et qu'on peut apporter à ceux-ci de nombreuses variantes autres que celles mentionnées ci dessus sans sortir du cadre de l'invention . Ainsi, le dispositif de protection, au lieu de présenter des parois parallèles à celles de la lingotière pourrait présenter une surface tronc-pyramidale. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la protection de la surface interne d'une lingotière ou autre moule au cours de la coulée des métaux, comportant un écran constitué à l'aide dtau moins une couche de matière fondant et/ou brûlant quand elle se trouve en contact avec le bain de coulée sans souiller celui-ci, caractérisé en ce que l'une au moins des couches de matière est principalement constituée par une substance métallique à ltétat finement divisé. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des couches de matière est constituée par des particules solides d'une substance métallique agglomérées entre elles à l'aide d'un liant. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le liant employé est de nature organique. 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le liant employé est une résine phénolique liquide. 5. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le liant employé est de nature minérale. 6. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des couches de matière est constituée par des particules solides d'une substance métallique fixées à l'aide d'un liant sur au moins une couche-support combustible et déformable. 7. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins des couches de matière est constituée par des gouttelettes de métal solidifiées sur une couche-support combustible et déformable. t. Dispositif conforme à l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la couche-support est recouverte sur chacune de ses deux faces d'une couche métallique. 9. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que la couche métallique est recouverte sur chacune de ses deux faces par une couche-support. 10. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qutil constitue un écran pour les parois latérales du moule. 11. Dispositif conforme à la revendication 10, caractérisé en ce qu'il constitue un écran pour le fond du moule en même temps que pour les parois latérales. 12. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la substance métallique est divisée en particules dont aucune dimension ne dépasse 3 mm. 13. Dispositif conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que la substance métallique est, de préférence, divisée en particules dont aucune dimension ne dépasse 0,2 mm. 14. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en 2 ce que le poids de substance métallique ne dépasse pas 7 kg par m2 d'écran. 15. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le poids de substance métallique est compris de préférence entre 0,5 kg et 1,5 kg par m d'écran. 16. Dispositif conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche métallique varie en fonction des besoins de la protection du moule, suivant un sens de déplacement parallèle à l'axe dudit moule