Brevet FR2117925A1 — publié le 19720728

La présente invention concerne un procédé de coulage totalement en continu de métaux ai fusion, notamment de l'acier, un certain nombre de bains étant successivement transvasés de la poche de coulée dans une trémie à partir de laquelle 5 on laisse le métal s'écouler dans une coquille refroidie à l'eau par un tube de coulée pénétrant dans ladite coquille, à la suite de quoi le lingot de coulée présentant un noyau à corps fluide est étiré et refroidi dans 'une zone secondaire de refroidissement, ladite 10 trémie étant prévue pour être interchangeable. Dans des brevets et des publications antérieurs, on a décrit un grand nombre des propositions qui traitent du coulage de lingots totalement à continu. Par l'expression "totalement en continu", on comprend le coulage d'un lingot 15 de longueur indéfinie composé d'un grand nombre quelconque de poches de coulée, la trémie (distributeur) pouvant être souvent interchangée en fonction des besoins. On a par exemple décrit dans le brevet Autrichien N° 267 099 .une installation pour le coulage en continu 20 de lingots. Cette installation comporte deux bras de portée pivotant autour d'un axe vertical, portant chacun une poche de coulée, et au moins une trémie interchangeable, les deux bras de portée pouvant pivoter d'une position de départ, c'est à dire la position de remise de la 25 poche, dans un sens opposé, pour parvenir dans deux positions d'exploitation; la ou les trémies est ou sont également susceptibles de pivoter, et ceci d'une position de repos dans une position pour la coulage. Cette disposition permet de poursuivre le coulage en continu s ans 30 interruption, même lorsque surviennent des dérangements au niveau d'une trémie, par exemple sur un tampon ou un bec de coulée. Dans ce cas, il faut veiller à ce qu'une trémie remplie de métal en fusion, prête pour la coulée soit installée rapidement en position de coulée. Des expériences 35 pratiques ont montrées que lors du remplacement d'une trémie par une nouvelle, l'apport de métal vers la coquille ne devait pas être interrompu pendant plus de 30 à 60 secondes 71 43876 2 2117925 maximum. Par suite de l'utilisation de tubes de coulée fixés sur les trémies,qui doivent pénétrer dans la coquille jusqu'en dessous du niveau de la coulée, il est nécessaire de configurer lesdites trémies de manière à ce qu'elles 5 soient susceptibles d'être élevées et abaissées. Pour remplacer une trémie, il faut tout d'abord éloigner la poche de coulée de sa position de fonctionnement, lever la trémie à remplacer à une hauteur suffisante pour que l'arête inférieure lu tube de coulée se trouve au dessus de 10 l'arête supérieure de la coquille, puis il faut faire pivoter la trémie à remplacer, lever la nouvelle trémie remplie de métal en fusion, la faire basculer au dessus de la coquille et 1 abaisser en position de fonctionnement, à la suite de quoi on peut à nouveau recommencer à 15 amener du métal dans la coquille. Il est donc compréhensible que cette méthode de travail relativement compliauée ne soit pas exempte de perturbatiore, plus particulièrement étant donné qu'en dépit d'un chauffage préalable du revêtement réfractaire 20 de la nri-n-ïreile trémie jusqu'à une température d'environ 1 nnoor\ .''scier tersd à se réfrigérer .On sait que l'acier est relativement froid dans la zone la plus inférieure i'rœe poche de coulée. Il se refroidit rapidement lors du remplissage ci 71 43876 3 2117925 Pour un procédé du type précédemment décrit, l'invention réside dans le fait que lors du remplacement d'une trémie, celle-ci est éloignée de la position de coulage et qu'une nouvelle trémie est mise en position au dessus de 5 la coquille de telle manière que son tube de coulée pénètre dans la coquille, à la suite de quoi une poche contenant du métal en fusion est déplacée au dessus de la trémie, la replit, la surface de la coulée dans la coquille se trouvant, pendant la mise en place de la nouvelle 10 trémie, à un niveau situé en dessous de l'ouverture d'entrée du tube de coulée et étant maintenue à ce niveau jusqu'à ce que le métal s'écoule de la nouvelle trémie dans la coquille, à la suite de quoi la surface de coulée dans la coquille est ramenée à un niveau supérieur. Etant 15 donné que conformément à l'invention, on utilise une trémie vide pour le remplacement, l'ouverture ou orifice de pénétration dans le tube de coulée doit être laissé libre par l'acier en fusion dans la coquille jusqu'à ce qu'à nouveau de l'acier soit amené de la poche de coulée dans ladite trémie. Ceci n'est cependant possible que lorsque la trémie est suffisamment profonde, c'est à dire qu'elle peut être abaissée suffisamment bas pour que la poche de coulée soit amenée au dessus de la trémie dans sa position de fonctionnement. Si au cours de cette 25 opération de remplacement on n'abaissait pas le niveau de la coulée, l'acier liquide pénétrerait par l'orifice d'entrée dans le tube de coulée et s'y solidifierait; il ne serait donc plus possible d'opérer une coulée..- ' Suivant une autre caractéristique de 1'invention, 30 pour modifier provisoirement le niveau de la surface de la coulée dans la coquille, on diminue la vitesse d'étirage du lingot et après remplacement de la. trémie, on augmente à nouveau cette vitesse, tandis qu'indépendamment de la vitesse d'étirage d'origine et des autres 35 conditions de coulage, on maintient avantageusement une vitesse d'étirage constante de 0,1 à 0,2 m/nœ , pendant le remplacement de ladite trémie. 71 43876 4 2117925 L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques 5 annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté de la partie supérieure d'une installation de coulageen continu, partiellement vue en coupe, montrant l'apport de métal vers la 10 coquille; et - les figures 2 et 3 montrent comment la surface de la coulée dans la coquille se modifie pendant et après le remplacement de la trémie. A la figure 1, on voit en 1 une poche à tampon qui est 15 montée mobile dans les directions indiquées par la flèche à deux sens. La poche peut être déplacée soit sur un bras de support pivotant ou orientable autour d'un axe vertical ou sur un chariot se déplaçant sur uœ voie de déplacement droite ou courbe. On a représenté en 2 une trémie 20 pouvant être levée et abaissée ainsi que déplacée horizontalement en dessous de la poche 1, ce'tte trémie comportant un tube de coulée 3 présentant à son extrémité inférieure des orifices d'entrée répartis sur toute sa périphérie. Le tube de coulée peut être obturé, d'une 25 manière connue en soi, par un tampon (non représenté) au moyen duquel on peut régler l'apport de métal dans la coquille. On voit en 5 une coquille de coulage de lingot refroidie à l'eau, pouvant osciller en direction verticale, à partir de laquelle un lingot de coulée 6 présentant une peau 7 30 solidifiée et un noyau 8 fluide, est étiré. La figure 1 ne montre pas le dispositif raccordé à la coquille servant à amener et étirer le lingot, dans lequel le lingot est refroidi jusqu'à être totalement solidifié, à la suite de quoi il est divisé en plusieurs morceaux à l'aide d'un 35 dispositif séparateur non représenté. Les chiffres de référence 9, 10, 11, 12, 13 représentent des plans horizontaux, et le plan 9 représente le niveau de la coulée de 71 43876 5 2117925 métal liquide dans la coquille 5 réglé pendant l'exploitation normale, c'est à dire lorsqu'il n'y a pas de remplacement de la trémie, le plan 10 passe par l'arête supérieure de la coquille, le plan 11 par l'arête inférieure du tube de 5 coulée 3, le plan 12 par l'arête supérieure de la poche à tampon 1 et le plan 13 par l'arête supérieure de la trémie 2 se trouvant en position normale d'utilisation et/ou d'exploitation. D'une manière habituelle, la différence de niveau 10 entre les plans 10 et 9 est de 50 mm et la différence de niveau entre les plans S et 11 de 100 à 150 mm. , ce qui signifie que les orifices d'entrée 4 se trouvent en dessous du niveau de coulée 9. le tube de coulée 3 est fermé à son extrémité inférieure et les orifices 15 d'entrée 4 sont inclinés vers le bas en formant un angle de 25° par rapport à l'horizontale. les orifices d'entrée 4 peuvent également s'étendrent horizontalement ou être inclinés et dirigés vers le haut. L'écart entre les plans 12 et 13 est maintenu aussi bas que possible pendant 23 le fonctionnement étant donné que sinon,du fait de l'importante hauteur de chute du jet de métal s'écoulant de la poche à tampon 1, il se produirait une oxydation non désirée par suite de l'action de l'air, ainsi qu'une érosion importante du revêtement réfractaire d.e la trémie 2. On 25 voit en 14 une trémie laissée en réserve avec son tube de coulée 3' comportant des orifices d'entrée 4', cette trémie 14, tout comme la trémie 2, pouvant être déplacée en direction horizontale ainsi qu'élevée et abaissée dans le sens de la double flèche. Les trémies 2 et 14 30 peuvent être déplacées à l'aide de .dispositifs non représentés, par exemple de bras pivotants ou de chariots. La trémie vide 14 est prête et pré-chauffée en vue du remplacement de la trémie 2. Dans ce but, .la trémie 14 doit être disposés à une hauteur située au dessus de 35 la coquille 5 de telle manière que le plan horizontal 15 passant par l'arête inférieure du tube de coulée 31 se trouve au dessus du plan 10 de l'arête supérieure de la 71 43876 6 2117925 coquille, la hauteur maximale de course et/ou de déplacement de la trémie correspond à la différence de niveau entre les plans 15 et 11 et s'élève, dans le cas présent, à 400 mm. le plan horizontal- 16 passait par l'arête supérieure 5 de la trémie 14 se trouve au dessus du plan 12, c'est à dire que la poche de coulée 1 ne peut être déplacée au dessus de trémie 14 laissée en réserve. Pour le remplacement de la trémie, on déplace tout d'abord la poche 1 à tampon vers la gauche, de sa position d'utilisation dans une 10 position d'attente puis on amène la trémie 2 hors de sa position d'utilisation; pour cela, il n'est pas obsolument nécessaire 1s lever la trémie 2 avant qu'elle effectue son déplacement horizontal, au dessus des plans 15 et/ou 16,mais on peut-, au cours de cette phase, casser le 15 tube de coulée 3 certainement très usé, au cours du déplacement horizontal, pour retirer ensuite le morceau cassé de l'espace creux de la coquille. Dès que la trémie est retirée, la surface de la coulée 9 est abaissée de 100 à 150 mm au niveau 17 20 (figure 2), Pour cela, dès que la trémie 2 est retirée, on ramène la vitesse d'étirage du lingot, qui était à l'origine de 1,0 m/nn , à 0,1 m/mn ; le niveau de la coulée diminiB donc lentement pendant que la trémie 14 est amenée en position au dessus de la coquille 5 puis 25 abaissée. La trémie 14 est tout d'abord abaissée suffisamment bas pour que la poche de coulée 1 ou une seconde poche de coulée non représentée soit déplacée au dessus de la trémie *4 et pour que l'on puisse commencer le remplissage ladite trémie (figure 2). Il suffit 30 que le plan "6 passant par l'arête inférieure du tube de coulée 5' se trcuv» au dessus du plan 17 et/ou de 70 à 1ZC mm en dessous du plan 9. Dès que l'acier sort par les orifices- 4', la trémie est alors.abaissée dans sa position définitive d'utilisation, l'arête inférieure 35 du tube 3' atteignant alors le plan 11 (figure 3). Le tube de coulée 3' traverse alors une couche de poudre 19 se trouvant au dessus de la surface de la coulée. Cette poudre 71 43876 7 2117925 empêche la solidification de l'acier pendant les interruptions d'apport de métal vers la coquille. Dès que le niveau d'origine de la surface de coulée 9 est à nouveau atteint, la vitesse d'étirage du lingot est ramenée 5 à 1,0 m/mn et le remplacement de la trémie est achevé. Pendant le remplacement de la trémie, on peut également abaisser le niveau de la coulée sans changer la vitesse d'étirage du lingât puis interrompre l'étirage du lingt tant que le niveau de coulée d'origine n'est pas de nouveau atteint. 10 l'utilisation pratique du procédé conforme à l'invention ne provoque aucune perturbation de coulage à l'intérieur de la machine à couler en ôontinu . l'abaissement momentané du niveau de la coulée de 100 à 150 mm dans une coquille présentant une hauteur de 700 mm ne provoque 15 aucune cassure de la peau de la coulée en dessous de la coquille 5. La jonction du métal liquide amenée vers la coquille après la brève interruption de l'apport de métal, avec le noyau fluide 8 est parfaitement régulière sur toute la section de 3a coulée.Avantageusement, on effectuera 20 un remplacement de la trémie lorsqu'on a atteint la longueur prévue pour une portion de lingot, c'est à dire que lors du découpage et/ou du fractionnement du lingot on réalisera la coupe de séparation dans la zone de l'emplacement de jonction du métal provenant de l'ancienne et de la 25 nouvelle trémie. Cet emplacement de jonction sur le lingot est extérieurement reconnaissable par ce que l'on appelle un décrochement qui se manifeste généralement à chaque interruption de l'apport de métal. Il n'est pas absolument nécessaire d'abaisser le 30 niveau de la coulée jusqu'en dessous de l'arête inférieure du tube de coulée, mais il suffit d'abaisser ce niveau jusqu'à l'arête inférieure des orifices d'entrée 4'; il est très important que le tube de coulée 3' ne pénètre pas aussi profondément dans le noyau fluide 8 pour que 35 de l'acier pénètre dans les espaces creux du tube de coulée 3' et s'y solidifie, ce qui rendrait impossible toute poursuite de la coulée. 71 43876 8 2117925 L'application de la présente invention permet de couler sans aucune perturbation un nombre illimité de bains totalement en continu en vue de former un seul lingot. Jusqu'à présent, il fallait supporter soit après chaque 5 bain ou au moins après quelques uns de ces bains, une interruption de la coulée de 30 à 60 mm pour que la machine à couler en continu soit préparée en vue d'une nouvelle coulée, ce qui maintenait le degré d'utilisation de 1'installation de coulage à un niveau relativement bas. 10 La mise en oeuvre également qui diminue en fonction du nombre croissant d'interruption totale de coulée, est également augmentée suivant l'invention. La possibilité offerte par l'invention, de pouvoir utiliser une trémie vide lors du remplacement de cette 15 trémie, présente l'avantage, en plus d'éviter les inconvénients précités, de permettre le remplacement immédiat de la trémie même lorsque des perturbations soudaines de coulée se produisent, par exemple lorsque le tube de coulée s'avère défectueux; pour cela, en cas de 20 nécessité, on peut également utiliser une trémie qui n'est pas encore totalement pré-chauffée étant donné que le métal parvient en peu de temps de la poche de coulée dans la coquille et que de cette manière, il ne peut se produire de refroidissement dans ladite 25 trémie. Dans la méthode utilisée jusqu'à présent avec des trémies pleines ,il était en effet impossible d'effectuer un remplacement soudain étant donné que la durée de préparation, c'est à dire le temps de remplissage et de manipulation, était trop longue. 30 Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'à été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques degéioyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 71 43876 9 2117925 REVENDICATIONS 1Procédé de coulage totalement en continu de métaux en fusion, notamment de l'acier, dans lequel un certain nombre de bains est successivement transvasé de la poche de coulée dans une trémie à partir de laquelle on laisse le métal 5 s'écouler dans une coquille refroidie à l'eau par un tube de coulée pénétrant dans ladite coquille, à la suite de quoi le lingot de coulée présentant un noyau encore fluide est étiré et refroidi dans une zone de refroidissement secondaire, ladite trémie étant interchangeable, caractérisé 10 en ce que lors de son remplacement, la trémie est déplacée de la position de coulée et qu'une nouvelle trémie vide est amenée en position au dessus de la coquille de manière à ce que son tube de coulée pénètre dans ladite coquille, à la suite de quoi une poche contenant le métal en fusion 15 est amenée au dessus de la trémie et la remplit, tandis que pendant la mise en place de la nouvelle trémie, la surface de la coulée dans la coquille est abaissée à un niveau situé en dessous de l'ouverture d'entrée du tube de coulée et maintenue à ce niveau jusqu'à- ce que le métal 20 s'écoule de la nouvelle trémie dans la coquille 5» le niveau de la coulée dans la coquille étant alors à nouveau relevé. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour modifier de manière provisoire le niveau 25 de la surface de coulée dans la coquille, on diminue la vitesse d'étirage de la "coulée que l'on augmente à nouveau après remplacement de ladite trémie, une vitesse d'étirage constante de 0,1 à 0,2 m/mn étant avantageusement maintenue pendant le remplacement de la trémie, indépendamment 30 de la vitesse d'étirage d'origine et des conditions habituelles de coulage.