Brevet FR2141658A1 — publié le 19730126

L'invention concerne les coquilles ou lingotières utilisées pour la coulée en parallèle de plusieurs jets métalliques, dont la mise en forme est assurée par le champ électromagnétique d'un inducteur. On connatt des coquilles pour la coulée continue de métaux en plusieurs lignes, ayant un corps refroidi par eau avec des enceintes qui, avant la coulée du métal devant constituer les jets, sont obturées par des plaques de fond ou des faux jets engagés par-dessous. La paroi des enceintes est au contact direct du métal liquide selon la forme des jets à élaborer. A travers cette paroi de la coquille est effectué un refroidissement primaire du métal liquide, refroidissement par lequel est formée une gaine solide (croûte du jet) qui, au retrait, s'écarte en partie de la paroi de la coquille, provoquant des irrégularité de refroidissement du jet. Les parties faiblement refroidies du jet sont alors réchauffées de nouveau et des fissures, des excroissances, des arrachements apparaissent à la surface du jet. Le réchauffement du jet après le premier refroidissement provoque la ségrégation inverse des constituants à bas point de fusion du jet. Les défauts de macrostructure résultants entraînent des frais supplémentaires de traitement thermique des jets, l'abaissement de la production lors de l'usinage du métal du fait des déformation et altération des caractéristiques mécaniques des jets. Lors du tirage des jets hors de la coquille, entre la paroi de la coquille et la surface des jets, apparaissent des forces de frottement, pour la réduction desquelles on emploie des lubrifiants. De la sorte, ces coquilles bien connues ne suppriment pas les défauts superficiels des jets ni leur défauts de macrostructure (présence de zone à gros grains dans la section des jets). Pour éliminer les défauts superficiels des jets, on les soumet à un décrottage. L'écroûtage est accompagné par la production de copeaux dont la refusion ou nouvelle fusion augmente les pertes irrémédiables de métal, et entratne des dépenses de main-d'oeuvre qui accroissent le prix de revient. Ces derniers temps, on a commencé à employer des dispositifs plus perfectionnés, dans lesquels la mise en forme du jet est assurée par un champ électromagnétique engendré par inducteur. C'est dans ce genre de dispositifs que se classe celui faisant l'objet du brevet n" 3 467 -166 des Etats-Unis d'Amérique, dont la partie essentielle est une coquille comportant un inducteur annulaire, fixé à un corps ayant une enceinte de coulée du jet. L'installation comprend aussi une plaque de fond. Le corps comporte un écran sur sa paroi faisant face au jet. La paroi du corps est double et entre ses deux parties est délimitée une enceinte pour l'agent de refroidissement. L'agent de refroidissement est introduit par une fente ménagée sur la surface latérale du jet Un tel dispositif permet d'élaborer des jets de qualité satisfaisante, et présente des avantages sur ceux utilisant une coquille formant le jet par action mécanique de paroi. Mais ce dispositif a été également perfectionné par modification de la forme de l'inducteur et de son alimentation électrique. Une coquille pour la coulée de jets métalliques a été réalisée avec un corps,dans lequel est fixé un inducteur constitué en deux parties isolées électriquement l'une de l'autre, et raccordées chacune à sa propre source d'alimentation. Les sources d'alimentation engendrent dans les parties opposées des courants en opposition de phase. Cette coquille permet de réaliser des grosses brames à surface lisse, ayant une structure à grains fins.Son utilisation ne présente aucun danger et n'engendre pas de bruits fatiguant le personnel. Toutefois, une telle coquille n'est pas adaptée à la coulée en parallèle de plusieurs jets (coulée multiligne de métaux). La présente invention supprime ces inconvénients des dispositifs antérieurs et a pour objet une coquille ou lingotière pour ia coulée de jets métalliques, comportant un inducteur dont les éléments constitutifs ont un agencement et une forme permettant de réaliser la coulée en parallèle de plusieurs jets ayant une surface extérieure correcte. Dans cette nouvelle coquille pour la production de jets métalliques, comprenant un corps dans lequel est fixé un inducteur qui est en deux parties, isolées électriquement l'une de l'autre et constituées par des barres creuses refroidies à section rectangulaire, chacune de ces parties étant reliée à sa propre source d'alimentation électrique, et les deux sources d'alimentation électriques amenant dans les parties opposées des courants en opposition de phase selon l'invention chacune de ces parties d'inducteur est constituée par des demi-anneaux mutuellement connectés en série et les barres, formant les deminanneaux des parties d'inducteur opposées, encerclent les enceintes où sont coulés les jets, ces barres étant disposées de façon que leurs plus larges surfaces soient verticales, tandis qu'aux connexions, elles sont disposées de façon que les plus larges surfaces soient horizontales. La coquille ainsi agencée permet la coulée en parallèle de plusieurs jets ayant une structure à grains fi;et une surface extérieure correcte. De plus, cette coquille ne peut créer aucun danger pour le personnel; elle n'engendre pas de bruit irritant et augmente la production de l'unité de coulée, par accroissement de la vitesse d'extraction des jets qui, selon les données expérimentales, est de 15 à 20% plus élevée que celle permise par les procédés de coulée ordinaire. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation de la coquille et du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue en plan d'une coquille selon l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale, à échelle agrandie selon II-II de la figure 1; et - la figure 3 est une vue en plan de l'inducteur de la coquille. Cette coquille, destinée à la coulée de jets, comprend un corps 1 (figure 1 et 2) qui peut etre constitué en matière isolante (textolite, par exemple). Le corps 1 délimite un volume pour l'agent de refroidissement (eau) et porte les autres pièces de la coquille. Ce corps comporte trois enceintes 2 dans lesquelles on verse le métal liquide qui est retenu par des plaques de fond (non représentées sur le dessin). Dans ces enceintes sont réalisées parallèment trois jets à section ronde. Dans les enceintes 2 sont disposés des écrans 3, à revêtements calorifuges 4, fixés sur les couvercles 5 du corps 1 à l'aide de boulons (non représentés sur le dessin). Les écrans 3 sont en matière amagnétique, par exemple en acier inoxydable. Le revetement calorifuge 4 est, par exemple en amiante et silicate réfractaire ou en marinite. Des vis 6 permettent le réglage des écrans 3 dans la direction verticale. Dans le corps 1 sont délimités des canaux annulaires 7 fermés par des couvercles 5.Deux raccords 8 sont disposés sur chaque canal pour l'admis- sion de l'agent de refroidissement dans les canaux 7 et pour sa sortie. Dans ces canaux annulaires 7 sont placées des grilles circulaires 9 servant à calmer l'écoulement des filets d'agent de refroidissement admis par les raccords 8. La paroi intérieure du corps 1 forme un seuil qui, conjointement avec le couvercle 5, ménage un intervalle 10 mettant les canaux circulaires 7 en communication avec l'avant-chambre 11. Entre le corps I et les écrans 3 est inséré un joint 12 en élastomère ou caoutchouc, qui empoche les fuites d'agent de refroidissement sous les brides des écrans 3. L'inducteur 13 (figure 3) sert à engendrer le champ électromagnétique mettant le métal liquide en forme. I1 est constitué en deux parties isolées électriquement l'une de l'autre. Chaque partie est reliée à sa propre source d'alimentation. Les deux sources d'alimentation amènent dans les parties opposées des courants en opposition de phase. Chacune de ces parties de l'inducteur est réalisée par des barres creuses refroidies à section rectangulaire, consituant des demi-aneaux 14 reliés en série par des connexions.i5. Les barres en demi-anneaux 14 des parties opposées de l'inducteur 13, encerclertles enceintes où sont formés les jets. Les surfaces larges de cellesci sont disposées verticalement, tandis qu'aux connexions 15,les surfaces larges sont disposées horizontalement. Chaque partie de l'inducteur 13 comporte aux extrémités opposées des éléments de sortie 16, constitués par les memes barres rectangulaires et sont terminés par des plaques 17 de contact pour le branchement aux sources d'alimentation électrique (non représentées sur le dessin). L'inducteur 13 est fixé au corps par des plaques 18 (figure 2). Pour que l'agent de refroidissement soit alimenté sous un débit uniforme sur la surface latérale du jet, une fente 19 est ménagée entre l'écran 3 et la saillie 20 du corps 1, du coté de l'enceinte où est élaboré le jet. Cette saillie 20 est recouverte d'une couche 21 d'un mélange à durcissement rapide permettant d'obtenir une fente de largeur uniforme. Des plaques de fond (non représentées sur le dessin) maintiennent les jets sur la partie mobile de la machine de coulée continue. Dans la partie supérieure de chaque plaque de fond il est ménagé un creux qui est indispensable pour aider l'amorçage d'élaboration des jets. La forme de chaque plaque de fond correspond à la forme de l'en- ceinte 2 du corps 1 de la coquille. Les dimensions de la plaque de fond sont choisies de façon à pouvoir l'engager dans l'enceinte 2 avec un jeu de 6 à 8mm. L'élaboration en parallèle de plusieurs jets dans la coquille de l'invention s'effectue de la façon suivante. On monte la coquille à la partie supérieure d'une machine de coulée continue classique (non représentée sur le dessin). A travers les raccords 8, on envoie dans les canaux 7 du corps 1 un agent de refroidissement dont on règle le débit et la pression. Le réglage est effectué à l'aide de robinets classiques (non représentés sur le dessin), montés en amont des raccords 8, ainsi qu'à l'aide des vis de réglage 6 déplaçant les écrans 3 par rapport au corps 1 dans la direction verticale. On engage les plaques de fond dans les enceintes 2 où on les arrete au niveau de la tranche inférieure des écrans 3. Pour refroidir l'inducteur 13, on fait circuler dans les barres creuses l'agent de refroidissement (eau). Ensuite on applique la tension des deux sources de courant sur l'inducteur 13, de façon que les courants circulant dans les parties opposées de cet inducteur 13 soient en opposition de phase. Au-dessus du creux de la plaque de fond, on place un distributeur de létal connu et on admet le métal, après quoi on met en place un doseur de métal connu (non représenté sur le dessin). Quand le métal versé sur les plaques de fond atteint le niveau requis, on les fait descendre par rapport aux écrans 3, en tirant ainsi les jets hors de la coquille, les jets étant élaborés au fur et à mesure avec le métal liquide. Les revetements calorifuges 4 assurent l'amorçage du processus et protègent les écrans 3 contre les dégradations qui pourraient se produire en cas de niveau excessif du métal au commencement de la coulée. Au cours de la coulée, on peut corriger le débit et la pression de l'agent de refroidissement, la tension aux bornes de l'inducteur, la vitesse de descente de la plaque de fond et le niveau du métal par rapport à l'inducteur 13. Lorsque le processus est achevé, on interromptl'admission du métal, la descente des jets et la circulation de agent de refroidissement. Par translation de la coquille, montée sur un chariot (non représenté sur le dessin) conjointement avec les sources de courant, on l'écarte de la zone de coulée pour pouvoir enlever les jets de la machine de coulée. L'invention a été essayée dans la fabrication en série de produits, sur des machines de coulée prévues pour une coquille ordinaire. Les essais ont montré l'efficacité de la coulée en parallèle de plusieurs jets ronds dans la coquille électromagnétique faisant l'objet de l'invention, ainsi que son fonctionnement satisfaisant. La conception de la coquille permet de régler le débit d'agent de refroidissement avec une grande précision, ce qui assure l'élaboration de jets de haute qualité, permettant ensuite à la transformation par déformation d'augmenter la vitesse d'écoulement du métal d'environ 50%. Les jets peuvent etre homogénéisés avec réduction du temps de séjour, grâce à leur structure favorable, ce qui donne la possibilité d'augmenter le rendement de production des équipements d'homogénéisation. Enfin, la suppression de l'écroûtage permet d'éviter la production de copeaux, leur refusion ou fusion nouvelle et les pertes au feu du métal inévitables dans cette opération. REVENDICATION Coquille, ou lingotière, pour la coulée de jets métalliques, comprenant un corps dans lequel est fixé un inducteur, qui est constitué en deux parties isolées électriquement l'une de l'autre par des barres creuses refroidies de section rectangulaire, chacune de ces parties étant reliée à sa propre source d'alimentation électrique, et les deux sources d'alimentation électriques envoyant dans ces parties opposées des courants en opposition de phase, cette coquille étant caractérisée en ce que chaque partie constitutive de l'inducteur est constituée par des demi-anneaux disposés de meme façon et reliés entre eux en série par des connexions, les barres en forme de demi-anneaux des parties opposées de l'inducteur encerclant les enceintes où sont éIaborés les jets et étant agencées de façon qu'à ces demi-anneaux leurs surfaces plus larges soient verticales, tandis qu'aux connexions leurs surfaces plus larges soient horizontales.