Brevet FR2153152A1 — publié le 19730504

La présente invention est relative à une cage de guidage et de refroidissement dans laauelle descend la barre élaborée dans une machine à coulée continue des métaux. Dans une machine à coulée continue, le métal d'abord versé en fusion dans la lingotière et après avoir subi un début de solidification superficiel, est extrait sous forme de barre par un méca- nisme d'entratnement et passe à la sortie de la lingotière dans une zone de refroidissement secondaire comportant ou non des organes de soutien. L'épaisseur de métal solidifié en sortie de lingotière est faible et une vitesse d'extraction trop importante peut alors provoquer des criques. Si la vitesse d'extraction continue à crotte, la crique s'ouvre de plus en plus et le phénomène peut conduire rapidement à la rupture des parois solidifiées de la barre coulée qui se vide alors de son contenu.Ainsi, le dispositif de refroidissement secondaire qui débute généralement dès le bas de la lingotière a une influence prépondérante sur la marche de la machine et sur la qualité du produit et son réglage doit être effectué avec soin. Pour compenser l'augmentation de la vitesse 'extraction qui diminue l'épaisseur de la croûte solidifiéecréant de ce fait des risques de criques ou de déformations de la barre coulée, 1'in- tensité du refroidissement peut alors être augmentée et des moyens de soutien des parois de la barre peuvent éventuellement être prévus. Pour des raisons de productivité, d'une part, et pour obtenir des produits de grande qualité d'autre part, (une vitesse de coulée élevée est favorable) la tendance actuelle est de réaliser les vitesses de coulée les plus grandes possibles. les moyens susceptibles d'assurer le maintien des parois de la brame en cours de solidification doivent donc être efficaces et assurer ce soutien de plus en plus en continu. Certains types connus de machines à coulée continue comportent un corset de soutien des parois solidifiées de la barre extraiteJréalisé avec des rouleaux. Mais même avec des rouleaux très rapprochés,le maintien des parois est loin d'être continu. Dans certaines machines, le maintien des parois solidifiées est assuré par des plaaues fixes de frottement ou encore par des plaques mobiles ayant alternativement un mouvement d'avance pendant lequel elles sont en contact avec la barre coulée et un mouvement de recul pendant lequel elles cessent d'être en contact avec ladite barre. Dans les lignes de coulée munies de plaques mobiles, la surface supportée n'excèdera pas au mieux la moitié de la surface de la barre coulée puisque ces plaques dans leur mouvement de recul ne sont plus en contact avec la barre. Dans les lignes de coulée équipées de plaques fixes, le maintien des parois est continu mais les forces de frottement engendrées entre la-barre coulée et les plaques de maintien peuvent provoquer des ruptures de la croûte solidifiée. le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci, en effet, le maintien des parois solidifiées de la barre coulée est continu et compense les effets de la pression ferrostatique du noyau liquide, les contacts avec les organes mécaniques étant, d'autre part, considérablement réduits. Il réalise enfin un centrage automatique de la barre coulée, en sortie de lingotière.Ces divers facteurs influent favorablement sur la vitesse maximale d'extraction de la barre coulée avec les avantages d'augmentation de production et de qualité qui en sont la conséquenon Dans le procédé et dispositifs de guidage et refroidissement de la barre métallique élaborée dans une machine à coulée continue selon l'invention, les parois de la barre coulée sont soumises à la pression hydrostatique d'un fluide de refroidissement sous pression se détendant dans des chambres ouvertes vers les parois et disposées de part et d'autre de la barre faible distance. L'invention va maintenant Btre décrite en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins. La fig. 1 est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention adapté à une barre rectiligne produite en sortie de lingotière d'une machine à coulée continue verticale ou d'une machine à coulée à cintrage. La fig. 2 est une représentation schématique d'un disposés tif selon l'invention adapté à une barre courbe élaborée dans une machine à lingotière courbe. La fig. 3 est une représentation en coupe selon A - A d'un des organes de guidage et refroidissement d'une machine représentée en fig. 1 ou fig. 2 et produisant des produits de section rectangulaire. Le dispositif représenté essentiellement sur la fig. 1 est adapté à-une machine du'type vertical ou à cintrage et est monté en sortie de la lingotière 1. Dès l'arrivée du métal liquide 2 dans la lingotière Alune croûte solide 3 se forme au contact de la paroi froide. Au fur et à mesure que la barre descend, cette croûte 5 d'abord mince va en s'épaississant et en se rétractant sous l'effet de la contraction thermique, ce qui a pour effet de la décoller des parois de la lingotière contre lesquelles la pression ferrostatique la tenait appuyée. La solidification de la barre 3 se poursuit dans la zone de refroidissement secondaire qui suit la lingotière 1.Les parois 3 ont une certaine épaisseur qui n'est cependant pas suffisante pour qu'il ne soit pas nécessaire d'aider lesdites parois à supporter la pression du métal liquide 2. Pour ce faire, les parois 3 de la barre coulée sont guidées sans frottement ni contact importants par des matelas fluides créés à l'intérieur des chambres8 ménagées à l'intérieur des manchons 4. Les manchons 4 sont disposés de part et d'autre de la barre 7 de manière que la résultante des forces de pression soit nulle. Le fluide utilisé est de préférence de l'eau et assure d'une part le guidage des parois solidifiées de la barre 3 et d'autre part le refroidissement de ladite barre. Le fluide sous pression est distribué dans des canalisations 5 réunies aux manchons 4 par des conduits 6, le passage du fluide étant commandé par des vannes 7.Le fluide utilisé doit de préférence exercer une pression supérieure à la pression exercée par le métal contenu à l'intérieur des parois 7 au niveau de chacune des chambres 8. Ainsi, on pourra obtenir automatiquement une pression de fluide à l'intérieur des chambres qui compense pratiquement la pression fer ro statique. En effet, si un écart de pression du fluide se produit dans une chambre, de telle sorte que ladite pression devienne inférieure à la pression ferrostatique, il y a réduction des jeux au niveau de la chambre par déformation des parois et accroissement des forces de pression du fluide par diminution de la perte de ckar- ge. De la même façon, si lo pression hydrostatiaue du fluide dépas- se la pression ferrostatique du métal à l'intérieur des parois 3, il se produit une diminution des forces de pression par augnentaticn des jeux entre le manchon 4 et la paroi solidifiée 3, sous l'effet du fluide. Les mimes phénomènes ont pour effet de rétablir auto matiauement le centrage de la barre 5 comprise entre les manchons symétriques 4. En effet, tout écart à partir de la position centrée de la barre engendre : d'un côté d'une part, une augmentation des jeux et une diminution des forces de pression,du côté opposé d'autre part, une diminution des jeux et un accroissement des forces de pression. Dans la machine de coulée reprfvsentée sur la fig. 2, la barre 3 est extraite d'une lingotière courbe 10. plusieurs manchons 4 disposés de part et d'autre de la barre 5 comportent des chambres ouvertes vers la barre et alimentées séparément par aescanalisa tions 6 en fluide sous pression, eau de préférence, de sorte que la barre 3 se trouve ainsi guidée et refroidie dans une pluralité de matelas de fluide. Entre les manchons 4, des rouleaux 15 de gros diamètre 7 . sont disposés de part et d'autre de la barre 3 et s'opposent aux efforts de décintrage. Les c8tés des manchons 4 dirigés vers les rouleaux de cintrage 15 sont profilés de façon à accueillir ces rouleaux et à réaliser une continuité satisfaisante du maintien des parois. Les manchons 4 représentés sur la figure 3 assurent le guidage et le refroidissement de produits larges tels que brames et sont adaptés aux machines représentées sur la fig. 1 ou sur la fig. 2. Ces manchons 4 comportent plusieurs chambres 8 pouvant titre individuellement alimentées en fluide par les canalisations 6 commandées par les vannes 7, selon la largeur du produit coulé. L'écartement des manchons 4 est réglable et permet également d'adapter le dispositif à l'épaisseur du produit coulé 3. L'invention n'est pas strictement limitée au mode de réalisation décrit à titre d'exemple, mais elle couvre aussi d'autres réalisations qui n'en diffèreraient que par des détails. C'est ainsi qu'une bande métallique de faible épaisseur formant courroie sans fin et se déroulant de façon continue en face des chambres 8 pourrait être interposée entre lesdites chambres et la barre 3, de manière à diminuer le refroidissement donné par le fluide. Le fluide injecté dans les chambres des manchons sera de préférence de l'eau mais pour certaines nuances de métal il pourra autre nécessaire de limiter l'action refroidissante de l'eau pour éviter des défauts, comme par exemple des criques. Aussi, dans certaines chambres des manchons de l'air pour ra titre injecté. De la meme façon, un mélange eau-air amènera un refroidissement moins énergique. il est à noter, enfin, que pendant l'arrêt d'une coulée, le refroidissement par eau peut donner un produit trop rigide et afin que les capacités de dé cintrage de la machine ne soient pas dépassées,l'alimentation en eau doit alors être coupée. il est alors avantageux de limiter, pendant ce temps d'arrêt, les gonflements, sous 11 effet de la pression ferrostatique, de la partie solide simplement supportée par la périphérie des manchons 4 et par les rouleaux. Pour ce faire, les chambres des manchons peuvent comporter des supports disposés de sorte qu'ils ne gènent pas la circulation du fluide à l'intérieur des chambres. Lors d'un arrêt de l'alimen tation des chambres en fluide, la paroi solidifiée viendra alors prendre appui sur ces supports, ce qui limitera la distance entre appuisZdonc les déformations. On pourra encore, les manchons étant rapprochés de la barre afin de limiter le débit, substituer à l'eau, une alimentation en air dont l'effet de refroidissement est peu important. REVENDICB'PIONS 1.- Dispositif de guidage et refroidissement de la barre métallique élaborée dans une machine à coulée continue de type courbe, caractérisé par le fait qu'il comprend en combinaison : - une pluralité de manchons successifs, disposés de part et d'autre de la barre, munis chacun d'au moins une chambre ouverte vers la paroi et alimentés en un fluide de refroidissement sous pression ; - une pluralité de rouleaux de guidage, disposés de part et d'autre de la barre, entre les dits manchons. 2.- Dispositif de guidage et refroidissement de la barre métallique élaborée dans une machine à coulée continue, caractérisé par le fait qu'il comprend - une pluralité de manchons successifs, disposés de part et d'autre de la barre, munis chacun d'au moins une chambre ouverte vers la paroi et alimentés en un fluide de refroidissement sous pression - une pluralité de rouleaux de guidage, disposés de part et d'autre de la barre, entre les dits manchons - au moins une bande métallique souple, sans fin, défilant devant les chambres. 3.- Dispositif de guidage et refroidissement de la barre métallique élaborée dans une machine à coulée continue'selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les chambres sont alimentées séparément en fluide sous pression, et que des organes de réglage du débit sont disposés sur les canalisations d'amenée.