Brevet FR2301325A1 — publié le 19760917

La presente invention concerne la coulee continue de l'acier et plus parti cul lèrement les rouleaux de guidage dans lesquels est placé un dispositif pour produire un champ magnétique. On sait en effet qu'une installation de coulée continue comprend généralement une lingotière refroidie ouverte à ses extrémités et un dispositif d'extraction du produit forme dans la lingotière. La solidification progressive du produit s'effectue initialement dans la lingotiere et se poursuit ensuite endessous de celle-ci, généralement sous l'effet de jets d'eau de refroidissement. Lorsque le produit coulé présente une section de forme allongée, par exemple une brame, le dispositif de guidage et d'extraction est genéralement constitue par un ensemble de rouleaux mobiles en rotation, chaque rouleau se trouvant maintenu en contact par une génératrice avec la surface de la brame. Par ailleurs, on sait que pour ameliorer la structure de solidification des produits coulés on peut provoquer un brassage du métal liquide en disposant un ou plusieurs inducteurs a proximité de la surface externe des produits, notamment au niveau du refroidissement secondaire. On ne decrira pas davantage cet effet de brassage par un champ magnétique qui est bien connu de l'home de l'art. Toutefois, si l'application de la technique de brassage magnétique aux produits métallurgiques de section allongée coulés en continu, par exemple aux brames, pose certains problèmes liés a la géométrie des produits. En effet, les parois des brames resistent relativement mal aux déformations susceptibles d'être provoquées par l'effet de la pression ferro-statique correspondant a la hauteur de la colonne de métal au niveau consideré. Les installations de coulée pour faire des produits de ce type comportent en conséquence un ensemble de rouleaux de maintien qui permettent au produit de conserver la géométrie conférée a la sortie de la lingotière. Ces rouleaux sont très proches les uns des autres de façon a assurer le meilleur maintien possible de la peau du produit. Leur fonction de maintien, ces rouleaux ont généralement une fonction de cintrage. Pour cela ils sont disposés sur une trajectoire curviligne destinée a permettre le passage continu d'une position sensiblement verticale a une position sensiblement horizontale. On conçoit que la suppression des rouleaux de maintien et de guidage dans une zone ou le produit n'est que partiellement solidifié et leur remplacement par des inducteurs disposés en regard du produit constitue une solution difficile a mettre en oeuvre dans la pratique. Une solution proposee par le demandeur consiste a placer un inducteur dans un rouleau réalisé spécialement à cet effet, ce qui permet d'obtenir le champ magnétique voulu dans le métal liquide tout en conservant la fonction de soutien du rouleau.De ce fait, on comprend que ce rouleau à inducteur est en contact, comme un rouleau classique, avec la surface chaude du produit coulé. Etant donné que ce type de rouleau est creux il doit donc comprendre une enveloppe métallique qui résiste bien à la température élevee du métal et aux fortes contraintes qu'il subit tout en permettant l'établissement du champ magnetique à travers la dite enveloppe. Le but de la présente invention est de fournir un rouleau avec inducteur interne dont la constitution et la nature lui assurent une durée satisfaisante et permette l'établissement du champ magnétique. A cet effet la présente invention a pour objet un rouleau à inducteur central pour induire des champs magnétiques dans la partie de métal liquide d'un produit obtenu par coulée continue, constitué d'une enveloppe exterieure cylindrique et d'un inducteur disposé à l'intérieur de l'enveloppe, celle-ci etant maintenue en contact avec la paroi du produit coulé, rouleau caractérisé en ce que l'enveloppe est réalisée en acier inoxydable dont la composition est du type C = 0,05 % Cr= 15 % Ni = 26 % Mo = 1,2 X Ti = 1,8 % avec des additions de V, Al, B, et ayant subi un traitement de durcissement structural afin d'obtenir une limite élastique à 0,2 %, E0,2 d'au moins 65 hectobars. Comme on a déjà pu s'en rendre compte a réalisation de l'enveloppe du type de rouleau décrit doit présenter un ensemble de caractéristiques qui ne sont pas exigées des rouleaux assurant une simple fonction de soutien. Ceci ressortira plus clairement de l'examen de la figure unique sur laquelle on à représente, vu en coupe un mode de réalisation d'un rouleau permettant un brassage magnétique que l'on designera par l'expression rouleau-brasseur. On voit sur la figure que le rouleau 1 est constitué d'un inducteur central fixe à ses extrémités sur deux pièces support 3 en acier prolongées par des tourillons 4 coopérant avec des paliers 5. Une enveloppe métallique 6 entoure complètement l'inducteur 2 et en assure la protection. De plus, cette enveloppe est en appui direct avec la peau du produit coulé 7.Cette enveloppe est fixée solidairement sur les pieces support en acier 4. On voit donc que l'ensemble inducteur, pièces support et enveloppe, constitue un assemblage solidaire susceptible d'ettre animé d'un mouvement de rotation. Le rouleau-brasseur comporte également des dispositifs d'alimentation des inducteurs en courant électrique du type à bagues conductrices 8 et balais de graphite 9. Comme on s'en rend compte sur la figure, l'enveloppe est toujours en contact avec le produit coulé, qui est encore formé en son centre d'un coeur de métal liquide, et doit donc être capable de supporter des températures assez élevées. De plus, en raison de son rôle de soutien mecanique, le rouleau subit des contraintes mécaniques périodiques très importantes du fait de sa rotation et doit présenter une certaine élasticité. Ces qualités qui pourraient être celles exigées d'un simple rouleau de soutien se rajoutent dans le cas du rouleau brasseur, les nécessités propres à la réalisation du champ magnétique. En effet, le champ creé par leinducteur central doit traverser l'enveloppe pour agir sur le coeur de métal liquide. Il est donc nécessaire d'utiliser une enveloppe en matériau amagnétique. Dans les conditions du travail prévu le demandeur a pensé que le matériau convenable était un acier inoxydable amagnetique. Il est cependant certain que, vu les exigences mécaniques recherchees, tout acier inoxydable ne peut convenir. En effet on comprend que l'on ne peut se permettre de démonter fréquemment des ensembles aussi complexes que les rouleaux brasseurs pour changer les enveloppes. Or il s'est avere que pour obtenir l'ensemble de ces propriétés un inoxydable classique amagnetique ne donnait toujours pas satisfactions et qu'il était nécessaire d'utiliser des aciers inoxydables du type presentant un durcissement structural par traitement thermique approprié. Le demandeur a pu montrer que l'acier utilisé devait présenter des caractéristiques de traction particulières. L'acier utilisé devait en effet présenter un allongement E0,2 % au moins égal à 65 hectobars. Ces propriétés ont pu être atteintes au moyens d'aciers dont la composition est du type C % = 0,05 Cr = 15 1 Ni = 26 % Mo = 1,2 Ti = 1,8 avec additions de V, Al, B. Un tel acier est susceptible de présenter un durcissement structural par un traitement thermique d'environ 16 h à des températures qui peuvent aller de 500oC à 700"C selon les caractéristiques recherchées. Dans le cas présent la température de traitement est de 675 à 750"C. De tels aciers ainsi que les traitements thermiques appropries sont connus et disponibles dans le commerce. En plus de ses bonnes proprietés mécaniques, cet acier présente une faible perméabilité magnétique relative voisine l'une de l'autre qui le rend particulibrement intéressant dans le cas présent. On comprend donc qu'un rouleau comportant une enveloppe de cette nature présente un compromis extrêmement satisfaisant qui permet ;a mise en oeuvre industrielles des rouleaux brasseurs. REVENDICATION 1. Rouleau a inducteur central pour induire des champs magnétiques dans la partie de métal liquide d'un produit obtenu par coulée continue, constitué d'une enveloppe exterieurr?en forme de corps de révolutions et d'un inducteur disposé à l'intérieur de l'enveloppe, celle-ci etant maintenue en contact avec la paroi du produit coulé, rouleau caractérisé en ce que l'enveloppe est réalisée en acier inoxydable dont la composition est du type C = 0,05 % Cr = 15 % Ni = 26 % Mo = 1,2 % Ti = 1,8 % avec des additions de V, Al, B, et ayant subi un traitement de durcissement structural afin d'obtenir une limite élastique à 0,2 %, E0,2 d'au moins 65 hectobars.