Brevet FR2283745A1 — publié le 19760402

L'invention concerne un procédé et un dispositif permettant de couler un métal en fusion d'un récipient d'alimentation dans la cavité de solidification d'une machine d couler les bandes qui comprend deux rubans d'acier tournant de façon continuç rapprochés l'un de l'autre dans la région de coulée du métal en fusion et délimitant vers le haut etvers.le bas une chambre rectangulaire de solidification. La coulée de bandes d'épaisseur relativement faible, se distinguant par une grande largeur, est désirable pour des raisons économiques et techniques. Economiquement, la coulée directe de bandes signifie l'économie de dépenses notables d'investissement et de transformation car une part notable du travail de laminage est supprimée. En meme temps, on a l'avantage d'un Scoulement ininterrompu de la matière, du bain en fusion h l'ébau- che de la bande. Les avantages techniques de la coulée de bandes larges résident dans la qualité uniformément élevée des produits finaux ainsi fabriqués. Jusqu'ici, la coulée continue de bandes larges n'est possible qu'avec des procédés de coulée qui utilisent une lingotière tournante. C'est seulement de cette façon que l'on peut obtenir les grandes vitesses de coulée nécessaires. On peut envisager particulièrement ici les procédés utilisant une cavité de solidification délimitée par des rubans d'acier tournants et qui peut etre inclinée de O à 150 dans la direction de mouvement de la bande de coulée.Dans ce procédé, on amène le bain en fusion par une buse dans une cavité de solidification rectangulaire délimitée en haut et en bas par deux rubans d'acier tournants rapprochés l'un de l'autre dans la réginn de coulée et refroidis intérieurement sur toute la longueur de la cavité de solidification par un filmtd'eau en mouvement rapide, grâce a un système spécial de refroidissement. Les faces extérieures des rubans jouant le rôle de lingotière, qui entrent en contact avec le bain, sont dépolies et revêtues dkn enduit de manière R assurer une solidification uniforme et bien contrôlée du bain avec formation d'une bande coulée ayant une bonne qualité de surface et de structure.La limitation latérale est formée par deux chenilles ou*halnes de retenue qui tournent sur le ruban d'acier inférieur. Alors que les possibilités techniques théoriques de ce principe sont actuellement largement connues, l'application pratique est encore relativement peu poussée et elle est surtout limitée jusqu'ici à la transformation de matériaux à base de zinc. Cela tient en particulier au fait que l'utilisation à l'échelle industrielle comporte de nombreuses difficultés technologiques qui sont de nature différente pour chaque métal ou cloaque alliage. En outre, on ne sait pas à l'avance avec certitude quels sont les métaux ou alliages qui peuvent être travaillés de cette façon et quelles propriétés présentent effectivement les produits finaux fabriqués à l'aide de ce procédé. Etant donné les avantages économiques et techniques de principe du procédé et malgré les difficultés technologiques à prévoir, on a tenté de l'appliquer à d'autres métaux, en particulier à l'aluminium et à ses alliages. On a obtenu des progrès notables dans le domaine du revêtement des rubans de lingotière formés d'acier et du traitement de surface de la bande de coulée, quant à la qualité du produit final. Pourtant, il n'a pas été possible jusqu ici, avec un appareil de coulée de bandes du genre ci-dessus, de fabriquer des bandes coulées d'aluminium ou d'alliages d'aluminium à partir desquelles on puisse fabriquer des bandes se prêtant à l'anodisation décorative. Cela doit être attribué au fait que lors de la solidification du bain entre les rubans de lingotière, il se forme des ségrégations qui vont de la surface jusque l'intérieur de la bande de coulée et qui, lors du décapage ou de l'oxydation électrolytique anodique de la bande laminée après la coulée, apparaissent sous forme de stries genantes. Les ségrégations de ce genre doivent ctre considérées comme dus conséquences directes de la technique de coulée dans laquelle le bain nc touche les rubans de lingotière qu'au voisinage immédiat du sommet de leurs rouleaux de renvoi ou mêmè, seulement lorsque les rubans de lingotière se sont éloignés des rouleaux de renvoi en formant la cavité de solidification.Dans cette région, les rubans de lingotière sont relativement instables par suite de la forte vibration et de la flexion causées par le refroidissement par-eafl.Tl faut ajouter que le contact entre la peau marginale solidifiée de la bande de coulée et les rubans de lingotière est dans une large mesure indc- fini par suite de la très faible convergence de la cavité de solidification. En principe, dans la technique classique de coulée,on ne peut pas éviter une formation incontrôlée de coussins d'air qui, par suite de leur forte isolation thermique, conduisent à des conditions de solidification très différentes localement et même, dans le cas extrême, à une nouvelle fusion de régions déjà solidifiées de la surface de la bande de coulée favorisant donc des ségrégations en forme de sapin. C'est pourquoi l'invention a pour but de réaliser, dans une machine à couler les bandes du genre ci-dessus, une coulée telle que l'on évite les ségrégations, au moins dans la région de l'une des surfaces de la bande de coulée. Ce problème est résolu par le fait que la hauteur du niveau du bain amené à la cavité de solidification est plus grande que la distance entre les rubans de lingotière formant la cavité de solidification dans la région du sorbet des rouleaux de renvoi. On obtient ainsi un contact forcé entre le bain et les rubans de lingotière dans la région située avant le sorbet des rouleaux de renvoi des rubans de lingotière, ce qui a pour effet d'une part d'exclure la formation de coussins d'air et d'autre part d'assurer la cristallisation uniforme d'une peau marginale suffisamment épaisse.Par suite de la solidificatinn uniforme qui s'effectue sur toute la largeur de coulée et sur tout le temps de coulée, on obtient une bande de coulée ayant une structure nettement uniforme et qui, après décapage et anodisation de la bande laminée, conduit à un produit exempt de stries, pouvant servir à des usages décoratifs. On obtient le contact forcé nécessaire en réglant la hauteur du niveau du bain de façon telle que le bain soit en contact avec le ruban de lingotière le long d'un arc correspondant à un anglet de 1 à 15 , de préférence de 10 à 15 , avant le sommet du rouleau supérieur de renvoi au moins. Cela correspond à une longueur d'environ 5 à 80 mm sur laquelle le bain est en contact avec le ruban de lingotière refroidi et tendu tandis que l'intervalle de coulée diminue en même temps de façon continue jusqu'à la région du sommet des rouleaux de renvoi. Dans des cas particuliers, l'angles peut aller jusqu'S 400. Le procédé selon l'invention convient aussi bien à la coulée ouverte, dans laquelle le bain est amené du récipient d'alimentation à la coulée de façon totalement ou partiellement ouverte qu'à la coulée fermée dans laquelle le bain est amené directement du récipient d'alimentation aux deux rubans de lingotière par une buse d'amenée prolongée, sans entrer encore en contact au préalable avec l'atmosphère. Selon la technique antérieure, dans la coulée ouverte ainsi que dans la coulée fermée, l'extrémité antérieure de la rigole d'amenée ou de la buse d'amenée se trouve dans la région du sommet des rouleaux de renvoi des rubans de lingotière. Dans le procédé de coulée fermée, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention on donne au moins à la lèvre supérieure de la buse d'amenée une forme raccourcie correspondant à la hauteur du niveau du bain amené à la cavité de solidification tandis que la lèvre inférieure arrive jusque dans la région du sommet du rouleau de renvoi du ruban inférieur de lingotière. Si l'on veut éviter aussi des ségrégations en dessous de la bande de coulpe à fabriquer, on peut aussi donner au bas de la buse d'amenée une forme raccourcie de façon correspondante de sorte qu'ici encore, le bain est amené en contact forcé avec le ruban de lingotière guidé sous tension, en amont du sommet du rouleau inférieur de renvoi. Bien entendu, une telle disposition est possible aussi dans le procédé de coulée ouverte, par une forme raccourcie du fond de la rigole d'amenée. L'invention a été décrite plus en détail ci--dessous et représentée à titre d'exemple au dessin annexé. Selonla figure 1, le bain d'aluminium 1 est amené du récipient d'alimentation non representÊ, selon le principe de la coulée ouverte, à une vitesse de 4,8 m/mn, dans la cavité de solidification 2 de la machine à couler les bandes, inclinée de 60 dans la direction de transport de la bande de coulée, la cavité tant limitée en haut et en bas par deux rubans d'acier tournants 3, 4 qui sont refroidis intérieurement sur toute leur longueur par un film d'eau en mouvement rapide. Le bain qui stécoule du récipient d'alimentation a une hauteur de niveau de 47 mm tandis que la distance entre les rubans d'acier 3,4 dans la région du sommet des rouleaux de renvoi 5,6 est de 22 mm. Sur la figure 2, le bain 7, dont la hauteur de niveau est supérieure à la distance entre les rubans d'acier 12,13 dans la région du sommet des rouleaux de renvoi 8,9 est amené selon le principe de la coulée fermée, par une buse d'amenée 10 à lèvre supérieure raccourcie, à la cavité de solidification 11 entre les rubans d'acier 12,13. Sur la figure 3, le bain 14, dont la hauteur de niveau est supérieure à la distance entre les rubans d'acier 18, 19 dans la région du sommet des rouleaux de renvoi 15,16, est amené selon le principe de la coulée fermée, par une buse d'amenée 17 dont les lèvres supérieure et inférieure sont raccourcies en face des sommet des rouleaux 15,16, à la cavité de solidification 20 formée par les rubans d'acier 18,19. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de coulée d'un métal en fusion d'un récipient d'alimentation dans la cavité de solidificatinn d'une machine à couler les bandes qui comprend deux rubans d'acier tournant de façon continue, rapprochés l'un de l'autre dans la région de coulée du bain et délimitant vers le haut et vers le bas une chambre rectangulaire de solidification, caractérisé par le fait que la hauteur du niveau du bain amené à la cavité de solidification est plus grande que la distance entre les rubans de lingotière formant la cavité de solidification dans la région du sommet des rouleaux de renvoi. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la hauteur du niveau du bain est réglée de façon telle que le bain soit en contact avec le ruban de lingotière le long d'un arc correspondant à un angle de 1 à 150, de préférence de 5 à 100, en amont du sommet du rouleau supérieur de renvoi au moins. 3. Procédé selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le bain est amené à la cavité de solidification selon le procédé de coulée ouverte, par une rigole d'amenée. 4. Procédé selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le bain est amené à la cavité de solidification selon le procédé de coulée fermée, par une buse d' amenée. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la rigole d'amenée se termine dans la région du sommet des rouleaux de renvoi (5,6) ou que son fond est raccourci en face du sommet du rouleau de renvoi (6) du ruban inférieur de lingotière (4). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la lèvre supérieure de la buse d'amenée (10) a une forme raccourcie relativement à la lèvre inférieure qui est prolongée jusque dans la région du sommet du rouleau de renvoi (9) du ruban inférieur de lingotière (13). 7. Dispositif selon l'ensemble des r vendications 4 et 6, caractérisé par le fait que la lèvre inférieure de la buse d'amenée (17) est raccourcie en face du sommet du rouleau de renvoi (16) à peu près dans la même mesure que la levre supérieure.