Brevet FR2415499A1 — publié le 19790824

La présente invention concerne la métallurgie et a notamment pour objet un dispositif pour la coulée continue ou semicontinue de métaux ferreux, non ferreux ou de leurs alliages, avec mise en forme du lingot par un champ électromagnétique. On connait un dispositif de coulée continue ou semicontinue de métaux (brevet d'invention NO 1157977 délivré en Grando-Bretagne) qui comporte un inducteur annulaire agissant sur le métal fondu par son champ électromagnétique et lui donnant la forme d'un lingot, un écran électromagnétique qui assure la répartition axiale voulue du champ magnétique, et un refroi diseur annulaire assurant l'amenée régulière d'un fluide de refroidissement sur la surface du lingot en formation. Ledit inducteur comporte une spire constituée par un tube en cuivre de section transversale rectangulaire. Dans la cavité de l'inducteur est amené un liquide de refroidissement. L'inducteur est relié à deux barres conductrices, dont une barre d'entrée et une de sortie, ces barres étant isolées l'une de l'autre par un joint en diélectrique. Lors du fonctionnement d > un tel inducteur on observe un affaiblissement du champ magnétique à l'endroit de connexion des barres conductrices à l'inducteur. Par suite de cet affaiblissement du champ magnétique il se produit une déformation du lingot, notamment une altération de la forme ronde de sa section transversale et des gonflements se formant le long de sa surface et pouvant atteindre 4 mm. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés. L'invention a donc pour but de créer un dispositif pour la coulée continue ou semi-continue de métaux, dont la construction permettrait d'élever la qualité de la surface des lingots coulés en donnant à leur section transversale une forme ronde. La solution consiste en un dispositif pour la coulée continue ou semi-continue de métaux, qui comporte un inducteur annulaire auquel sont connectées des barres conductrices et dans l'orifice duquel est disposé un écran électromagnétique annulaire, tandis que, extérieurement à 1 'inducteur, est disposé un refroidisseur annulaire, ledit dispositif étant caractérisé, selon l'invention, en ce que les zones de l'inducteur qui se trouvent de part et d'autre de l'endroit de connexion des barres conductrices audit inducteur sont réalisées sous la forme de pièces intercalées constituées par un métal à haute résistivité électrique, tel que l'acier, chacune desdites zones ayant une longueur dépassant d'au moins trois fois l'épaisseur de l'inducteur et une forme en caisson dont les parois longitudinales supérieure et inférieure sont raccordées à la paroi latérale de l'inducteur disposée du côté du lingot en formation. Gr ce à la présence de pièces intercalées dont la résistivité est plus élevée que celle du matériau de l'inducteur, le courant électrique arrivant par les barres passe le long de la paroi latérale de l'inducteur qui est située du côté du lingot et ne passe pratiquement pas par les pièces intercalées. Dans ces conditions, le courant ne s'étale pas à l'endroit de connexion des barres conductrices et produit un champ électromagnétique homogène qui ait sur le métal liquide d'une façon uniforme suivant tout son périmètre, permettant ainsi d'éviter l'affaiblissement du champ magnétique à l'endroit de connexion des barres conductrices et par conséquent l'altération de la forme ronde de la section transversale du lingot.Les rapports des dimensions et la forme des pièces intercalées, telles que préconisées dans la présente invention, permettent d'améliorer la qualité du lingot en évitant ses défauts superficiels et les altérations de la forme ronde de sa section transversale. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description, qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe transversale du dispositif, objet de l'invention I - la figure 2 est une vue en plan de l'inducteur du dispositif ; - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 2. Le dispositif de coulée continue ou semi-continue de métal comporte, installé sur un support 1 (figure 1) par l'intermédiaire de vis de réglage 2, un refroidisseur annulaire 3 avec des cavités 4 et 5 par lesquelles passe un agent liquide de refroidissement, par exemple de 1 'eau. Chaque cavité communique avec des canaux débouchants 6 permettant à l'agent de refroidissement de sortir pour arriver sur la surface du lingot 7 en cours de formation. Dans la partie inférieure de l'orifice rond 8 du refroidisseur annulaire 3 est introduite une plaque de fond (non représentée).Sur la paroi intérieure du refroidisseur annulaire 3 est fixé un inducteur annulaire 9 (figure 2) se présentant sous la forme d'un tube en cuivre de section transversale rectangulaire. L'inducteur 9 est relié à des barres conductrices 10 entre lesquelles il y a un joint 11 en matière isolante.L'inducteur 9 est destiné à produire un champ électromagnétique permettant au métal liquide de conserver la forme d'une colonne au cours de sa solidification en lingot. Les zones de l'inducteur 9 adjacentes à l'endroit de con flexion des barres conductrices et situées de part et d'autre de celui-ci sont réalisées sous la forme de pièces intercalées 12, par exemple en acier à haute résistivité. Pour la fabrication des pièces intercalées 12 on peut également utiliser d'autres matériaux (et pas seulement l'acier inoxydable) dont la résistivité est de 40 à 60 fois supérieure à celle du cuivre dont est fabriqué l'inducteur annulaire 9. Chaque pièce intercalée 12 a une longueur g au moins trois fois supérieure à l'épaisseur a de l'inducteur 9. Chaque pièce intercalée 12 (figure 3) est en forme de caisson dont les parois longitudinales supérieure et inférieure sont raccordées à la paroi latérale continue 13 de l'inducteur 9 disposée du côté du lingot en formation, et dont les abouts sont respectivement raccordés aux abouts des autres parois de l'inducteur 9 (figure 2), de manière à former avec celles-ci une cavité annulaire 14 dans laquelle passe l'agent de refroidissement et qui communique avec les cavités 15 des barres conductrices 10. Dans la partie supérieure de l'orifice rond de l'inducteur annulaire 9 se trouve un écran électromagnétique annulaire 16. Les pièces intercalées 12 peuvent notre disposées soit dans la paroi latérale extérieure de l'inducteur 9 (lorsque l'inducteur embrasse le lingot), soit dans la paroi intérieure de l'inducteur 9 (lorsqu'il faut former une cavité dans le lingot), mais la paroi de l'inducteur 9 disposée du cbté du lingot en formation est toujours une paroi continue constituée du mbme type de matériau que celui de l'inducteur 9, c'est-à-dire un matériau à faible résistivité, alors que les pièces intercalées 12 sont fabriquées en matériau à haute résistivité. Cette condition est également respectée en cas de coulée simultanée de plusieurs lingots dans un groupe de dispositifs conformes à l'invention, disposés en série. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Dans l'orifice rond 8 de l'inducteur annulaire 9, on introduit d'en bas une plaque de fond et on met l'inducteur sous tension par l'intermédiaire des barres conductrices d'alimentation 10. Dans la cavité 14 de l'inducteur et les cavités 15 des barres 10 circule l'agent de refroidissement. On verse d'en haut sur la plaque de fond un métal liquide qui, sous l'action du champ magnétique produit par l'inducteur annulaire 9, prend la forme d'une colonne sur laquelle se forme une croûte solidifiée. Pour créer des conditions plus efficaces pour la solidification du lingot 7, on envoie sur sa surface latérale solidifiée l'eau arrivant par les canaux 6 des cavités 4 et 5 du refroidisseur annulaire. A mesure de la formation du lingot 7, on fait descendre la plaque de fond tandis qu'on continue de verser d'en haut le métal liquide jusqu'à l'obtention d'un lingot de dimensions prescrites. Conformément à l'invention, le processus de coulée du lingot se déroule comme suit. Le courant électrique arrivant par la barre conductrice 10 arrive dans la paroi latérale intérieure 13 de l'inducteur annulaire 9 sans s'étaler à l'endroit de connexion des barres conductrices 10. Ceci est dt au fait que les pièces intercalées 12 ont une résistivité sensiblement supérieure (de 40 à 60 fois) à celle du tube de cuivre dont est constitué 1 'inducteur annulaire 9. L'absence d'étalement du courant favorise la répartition homogène du champ magnétique suivant le périmètre de la paroi 13 de l'inducteur 9 orientée vers le lingot en formation 7. Dans l'exemple considéré, le métal liquide se trouve dans l'orifice rond 8 de l'inducteur annulaire 9 et le courant électrique se trouve concentré sur la paroi interne conductrice 13 de l'inducteur 9. S'il s'agit de couler un lingot creux et que le métal se trouve du côté extérieur de la paroi latérale de l'inducteur annulaire, il faut utiliser un inducteur (comme décrit plus haut) dans lequel les pièces intercalées se trouvent du côté de la paroi latérale intérieure, le courant passant alors par la paroi latérale extérieure de l'inducteur et produisant un champ électromagnétique homogène agissant sur le lingot. Le fonctionnement d'un groupe de dispositifs conformes à l'invention et disposés laun après l'autre en cas de coulée simultanée de plusieurs lingots se déroule d'une manière identique. Pour cela on utilise un nombre approprié d'inducteurs annulaires reliés entre eux en série. Pour favoriser une répartition homogène du champ magnétique suivant la périphérie de chaque lingot1 on utilise dans chaque inducteur les pièces intercalées précitées en les disposant de part et d'autre de l'endroit de con flexion des barres conductrices et du côté approprié par rapport au lingot. Les essais effectués ont démontré que dans le dispositif, objet de l'invention, on peut obtenir des lingots dont l'écart de la section transversale par rapport à la forme ronde ne dépasse pas 0,5 -, tandis que dans les dispositifs connus la distorsion du profil rond du lingot est de 2 à 4 mm. Les pièces intercalées ont été fabriquées en acier inoxydable et soudées aux barres conductrices en cuivre de 1 'induc- teur annulaire. La longueur de chaque pièce intercalée était de 50 ms pour un inducteur d'une largeur de 15 mm. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre dela revendication qui suit. REVENDICTION Dispositif pour la coulée continue ou semi-continue de métaux, du type comportant un inducteur annulaire auquel sont connectées des barres conductrices d'alimentation et dans l'ori- fice duquel est disposé un écran électromagnétique annulaire, tandis que, extérieurement à l'inducteur, est disposé un refroidisseur annulaire, caractérisé en ce que les zones de l'inducteur qui sont disposées au voisinage et de part et d'autre de 1' endroit de connexion des barres conductrices audit inducteur sont réalisées sous la forme de pièces intercalées fabriquées en métal à haute résistivité électrique, par exemple en acier, et en ce que chacune desdites zones a une longueur supérieure d'au moins trois fois à l'épaisseur de l'inducteur et une forme en caisson dont les parois longitudinales supérieure et inférieure sont raccordées à celle des parois latérales de l'inducteur qui est disposée du côté du lingot en cours de formation.