Brevet FR2479045A1 — publié le 19811002

L'invention concerne le domaine de la cou- lée continue. Depuis peu, on prévoit, dans les instal- lations de coulée continue destinées à la production d'aciers de hautequalité, un agitateur électromagnétique destiné à met- tre en mouvement l'acier en fusion présent dans une lingotiè- re à parois en cuivre, afin d'augmenter la proportion de cris- taux équiaxes et d'assurer une remontée satisfaisante des in- clusions par flottation. Les agitateurs électromagnétiques de ce type sont basés sur le principe des moteurs à induction et comprennent une bobine électromagnétique disposée autour du pourtour extérieur de la paroi en cuivre de la lingotière, pour engendrer un champ magnétique tournant afin de mettre en mouvement l'acier en fusion contenu dans la lingotière. La lingotière classique est formée d'une plaque de cuivre qui présente une épaisseur notable pour sup- primer le cintrage causé par la dilatation thermique de la paroi de la lingotière sous l'effet de l'acier en fusion, mais la présence d'une telle plaque en cuivre de forte épais- seur a pour effet de réduire la perméance magnétique aux for- ces engendrées par la bobine électromagnétique qui entoure la lingotière, ce qui a pour résultat catastrophique d'interdi- re l'agitation électromagnétique efficace de l'acier en fusion dans la lingotière. La présente invention a été réalisée pour résoudre le problème précité posé par la lingotière classique et a pour objet une lingotière conçue pour contenir une bobi- ne électromagnétique en vue de l'agitation électromagnétique efficace de l'acier en fusion présent dans la lingotière, cel- le-ci étant agencée de façon que la pose de la bobine élec- tromagnétique soit aisée et que l'ensemble du dispositif soit compact. Selon un mode de réalisation de l'inventionla lingotière comporte une paroi en cuivre ayant la forme d'un prisme quadrangulaire composé de quatre plaques 2 2479045 de cuivre minces et planes, des plaques de soutien réunies les unes aux autres par leurs côtés pour supporter lesdites plaques de cuivre, des passages,pour un agent de refroidis- sement,définis entre lesdites plaques de soutien et lesdi- tes plaques de cuivre, deux bâtis de serrage destinés en- serrer entre eux lesdites plaques de soutien, et un espace de réception de la bobine électromagnétique prévu entre les- dites plaques de soutien et lesdits bâtis de serrage. La description de ce mode de réalisation de l'invention ainsi que de certaines de ses variantes, sera faiteci-après en référence aux dessins annexés, qui représen- tent à titre d'exemple une lingotière à agitation électroma- gnétique selon la présente invention et sur lesquels: Fig. 1 est une vue avec demi-coupe suivant la ligne I-I de la figure 4; Fig. 2 est une vue en coupe dans des plans décalés suivant la ligne II-II de la figure 4; Fig. 3 est une vue en coupe dans des plans décalés suivant la ligne III- III de la figure 1; Fig. 4 est une vue en coupe dans des plans décalés suivant la ligne IV-IV de la figure 1; Fig. 5 est une vue en coupe dans des plans décalés suivant la ligne V-V de la figure 1; et Fig. 6 est une vue en coupe montrant une partie de la figure 1. Une paroi 1 en cuivre de lingotière est composéede quatre plaques en cuivré minces et planes la, la', lb, lb'. Dans cette réalisation, deux des plaques la, la', sont larges, tandis que Les deux autres, lb, lb' sont étroi- tes. Chacune des plaques étroites lb, lb' présente sur ses côtés opposés des rebords le qui forment les arêtes arron- dies de la paroi en cuivre quadrangulaire, et les deux au- tres plaques la, la', larges, butent par leurs tranches laté- rales ld contre les tranches terminales le desdits rebords lc. Les plaques la, la', lb, lb' sont res- 3 2479045 pectivement supportées par des plaques de soutien 2a, 2a', 2b,2b' en matériau non magnétique. Plus particulièrement, comme représenté sur les figures 2-5, chaque plaque de sou- tien présente une série de trous 3a à boulon, et chaque pla- que de cuivre porte des boulons 3 fixés sur son dos en des emplacements correspondants à ceux desdits trous 3a, ce qui permet d'insérer les boulons dans ces trous 3a, puis de les serrer au moyen d'écrous. Les trous à boulon 3a ont un dia- mètre suffisant pour autoriser le déplacement des boulons sous l'effet de la dilatation thermique des plaquesen cuivre. Chaque plaque de soutien présente une sé- rie de passages d'eau S16, S9 s'étendant suivant sa largeur dans ses parties haute et basse, et des passages d'eau ver- ticaux S10 situés sur sa face opposée à la plaque de cuivre associée pour établir une communication entre lesdits passa- ges hauts S16 et bas S9. Les côtés opposés de chaque plaque de soutien sont ondulés, comme représenté sur les figures 2-5, et des nervures 2c formées sur les côtés de chaque plaque en cuivre pénètrent dans des évidements 2d ménagés dans les co- tés des plaques en cuivre adjacentes (joint à emboîtement); comme on le voit le mieux sur la figure 2, des boulons 5 sont insérés dans des trous 5a percés dans les nervures 2c et pénètrent en se vissant dans les évidements 2d. Sur cha- que boulon 5, une rondelle Belleville 6 est enfilée pour lais- ser à la plaque de soutien une certaine liberté de mouvement perpendiculairement à la rondelle 6. En outre, lesdits trous a ont, comme les trous 3a, un diamètre un peu supérieur à celui des boulons 5 de façon que les plaques de soutien adja- centes puissent dans une certaine mesure se déplacer perpen- diculairement l'une à l'autre. En assemblant les plaques de soutien 2a, 2a',2b, 2b' de la manière décrite ci-dessus, on appli- que d'une part les tranches opposées des deux plaques en cuivre larges la, la', contre les tranches le des rebords IC des deux plaques en cuivre étroites lb, lb' et, d'autre partles tranches opposées If des deux plaques en cuivre étroi- 4 2479045 tes lb,l',et lesfaces arrière des deux plaques en cuivre larges la, la' contre les deux plaques de soutien larges 2a, 2a' et, enfin, les faces arrière des deux plaques en cuivre étroites lb, lb' contre les deux plaques de soutien étroi- tes 2b, 2 bt. Un logement pour bobine électromagnéti- que/est défini entre les faces extérieures des plaques de soutien 2 assemblées sous forme de prisme quadrangulaire, comme décrit ci-dessus, et les bâtis de serrage 4a, 4b qu'- on décrira plus loin. La bobine électromagnétique 9 logée dans cet espace est supportée par dessous par des supports 2c' prévus sur les parties inférieures des faces arrière des plaques de soutien. En outre, on voit en 9a sur les fi- gures 2 et 3 la partie connexion de la bobine électroma- gnétique 9. Comme représenté, le logement de la bo- bine électromagnétique 9 a une hauteur inférieure à celle des plaques de soutien 2 de sorte qu'àl'état assemblé, les plaques de soutien 2 dépassent la bobine électromagnétique 9. Les deux plaques de soutien étroites 2b, 2b' portent des bottes 8a supérieures pour la circulation d'- eau,qui sont fixées sur les parties hautes de leurs faces ar- rière par des boulons 11, comme représenté sur les figures 1 et 6, et des boites 8b inférieures pour la circulation d'eau, qui sont fixées sur les parties basses de leurs faces arrière par des boulons 11, comme représenté sur les figures 2 et 6. Les parois de fixation 8c des boites supérieures 8a en con- tact avec les plaques de soutien 2b, 2b' présentent des trous de passage d'eau S27 communiquant avec les trous de passage d'eau supérieurs S16 des plaques de soutien-2b, 2b'. En ou- tre, les parois de fixation 8d des boites inférieures 8b en contact avec les plaques de soutien 2b,2b' présentent des trous de passage d'eau S15 communiquant avec les trous de passage d'eau inférieurs S9 des plaques de soutien 2b, 2b'. Les plaques de soutien.2 entourées par 2479045 la bobine électromagnétique 9 et munies des boites de pas- sage d'eau 8aSa', et 8b, 8b' sont enserrées par deux bâ- tis de serrage 4a, 4b. Les deux bâtis de serrage 4a, 4b pré- sentent, comme on le voit le mieux sur la figure 3, dans leurs régions hautes et basses, des caissons 4c, 4d qui dé- finissent des passages d'eau 54 et S7; les parois d'extré- mité 4e de ces caissons 4c, 4d butent contre les régions hautes et basses des faces arrière des deux plaques de sou- tien larges 2a, 2b, le tout étant maintenu assemblé par ser- rage par quatre tirants 10. Chaque tirant 10 porte, comme on le voit le mieux sur les figures 2 et 5, des rondelles Belleville 6 enfilées sur ses extrémités opposées et qui prennent chacune appui sur un siège lOa. Ainsi, quand les plaques en cuivre étroites lb, lb' subissent suivant la largeur une dilatation thermique qui déplace dans une certai- ne mesure les plaques de soutien larges 2a, 2a' vers l'ex- térieur perpendiculairement à leurs plans, l'écartement de deux bâtis de serrage 4a, 4b est autorisé par contraction des rondelles Belleville 6. Chacun des bâtis de serrage 4a,4b présen- te une série de passages d'eau ou de trous de passage d'eau en plus desdits passages d'eau supérieur S4 et inférieur S7. Plus particulièrement, comme représenté sur les figures 2 et 4, ils présentent des trous de passage d'eau S4 ménagés dans leurs parois extérieures 4g, des passages d'eau S5 communi- quant avec lesdits trous de passage d'eau S4 et des passa- ges d'eau S6 communiquant avec lesdits passages d'eau S5 et qui s'étendent vers le bas suivant un trajet coudé pour com- muniquer avec les passages d'eau S7. La figure 2 montre des vues en coupe dans des plans différents situés de part et d'autre de l'axe 0, mais la disposition des passages d'eau est symétrique par rapport à cet axe. Les bâtis de serrage présentent, dans les parois d'extrémités 4e des caissons su- périeurs 4c, des passages d'eau S17 qui communiquent avec les trous de passage supérieurs S16 des plaques de soutien larges 2a, 2b,et des trous de communication S8 qui communi- 6 2479045 quent avec les trous de passage d'eau inférieurs S9 desdites plaques de soutien larges 2a, 2a'. Il est encore prévu des passages d'eau S19 de part et d'autre des parois d'extrémi- té 4e des caissons supérieurs 4c et des passages d'eau Sll de part et d'autre des parois d'extrémités 4e des caissons inférieurs 4d. Les passages d'eau S19 communiquent avec les passages d'eau S21 des bottes à eau supérieures 8a à travers des blocs 7 qui présentent des passages d'eau S20, tandis que les passages d'eau Sll communiquent avec les passages d'eau S13 des boîtes de passage d'eau inférieures 8b à tra- vers des blocs 7 qui présentent des passages d'eau S12. En outre, la liaison avec lesdits blocs 7 est telle que, meme si les bottes de passage d'eau supérieures 8a et inférieures 8b et les bâtis de serrage 4a, 4b se déplacent dans une cer- taine mesure dans un sens quelconque par rapport aux blocs 7, l'étanchéité est maintenue au moyen de joints étanches, tels que des garnitures d'étanchéité en U. Les deux bâtis de serrage 4a, 4b, enser- rant entre eux les plaques de soutien 2 comme décrit ci-dessus, sont montés au moyen de deux bâtis de suspension 12a, 12b. Les bâtis de suspension 12a, 12b sont eux-mêmes montés sur la lingotière (non représentée) de l'installation de coulée continue. Selon le présent mode de réalisation, les deux bâtis desuspension assurent le montage des bâtis de serrage en vue de l'installation de la lingotière, mais on peut modifier les extrémités opposées des bâtis de serrage pour y ménager des passages de refroidissement et assurer aussi une fonction d'installation de la lingotière. Par exem- ple, on peut prévoir, aux extrémités opposées des bâtis de serrages des prolongements dirigés parallèlement aux plaques de soutien 2b, 2b' et de structure analogue à celle de pla- ques de suspension qu'on décrira plus loin. Les bâtis de serrage 4a, 4b selon le présent mode de réalisation sont con- çus de façon que les parois latérales 4g soient fixées aux parois latérales 12c des bâtis de suspension 12a, 12b par des boulons 14, ainsi qu'on le voit le mieux sur la figure 5. Toutefois, cette fixation est telle que les bâtis de ser- rage 4a, 4b puissent se déplacer dans une certaine mesure par rapport aux bâtis de suspension 12a, l2b, ceci pour tenir comp- te de ce que les bâtis de serrage 4a, 4b accompagnent les mouvements de dilatation thermique de la paroi en cuivre 1, comme indiqué plus haut. Plus particulièrement, les trous de réception de boulon 14a des bâtis de suspension 12a, 12b sont oblongs et les boulons 14 vissés dans les parois latérales 4g des bâtis de serrage peuvent se déplacer dans une certaine me- sure avec les bâtis de serrage 4a, 4b par rapport aux b'tis de suspension 12a, 12b. En outre, les boites de passage d'eau 8a montées sur les plaques de soutien étroites 2b,2b' sont fi- xées sur les bâtis de suspension par des boulons 15. Toute- fois, cette fixation, comme celle assurée par les boulons 14 précités, est telle que les trous de réception de boulon 15a des boîtes 8a sont oblongs, de sorte que ces bottes 8a peuvent se déplacer avec les plaques de soutien étroites 2b, 2b' lors de la dilatation thermique de la paroi en cuivre 1. Les deux bâtis de suspension 12a, 12b comportent des boîtes de passage d'eau 12d dans leurs régions supérieures et présentent intérieurement une série de passa- ges d'eau et de trous de passage d'eau, dont la disposition est symétrique. Comme représenté sur la figure 2, cha- cune des bottes de passage d'eau 12d des bâtis de suspension 12a, 12b comporte des cloisons 12f qui divisent son intérieur en des passages d'eau 52 et S25. Un premier de ces passages d'eau,S2, communique avec le trou de passage d'eau Sl assu- rant l'introduction d'eau de refroidissement, ainsi qu'avec des passages d'eau ramifiés 52-1 et S2-2. Dans ce-cas, si les parties des bâtis de suspension correspondant aux extré- mités avant des trous de passage d'eau S1 sont munies de rac- cords destinés à être accouplés avec les raccords d'arrivée d'eau de la monture de lingotière, il en résulte une simpli- fication de l'installation de la lingotière et une réduction de coût. Les passages d'eau S2-1 et 52-2 communiquent respec- tivement avec des passages d'eau 53-1 et S3-2, ménagés dans les 8 2479045 parois latérales 12c et qui communiquent eux-même avec lesdits trous de passage d'eau S4 ménagés dans les parois latérales 4g des.bâtis de serrage 4a, 4b. Le second passage d'eau, S35, présente comme on le voit le mieux sur la figure 6 un trou de passage d'eau 24 communiquant avec un trou de passage d'eau S23 ménagé dans la boîte de passage d'eau supérieure 8a et présente aussi, comme on le voit le mieux sur la figure 4, un trou de passage d'eau S26 pour l'évacuation de l'eau de re- froidissement. Selon ce mode de réalisation la structu- re de la lingotière est telle que décrite ci-dessus et le mode de circulation de l'eau de refroidissement est le sui- vant. L'eau de refroidissement arrive dans les passages S2 à travers les trous SI ménagés dans les bottes de passage d'eau 12d des bâtis de suspension 12a, 12b et se divise pour passer dans les passages S2-1 et S22 et, delà, dans les passages S5 à travers les trous S3-1 et S3-2 et les trous S4 des bâtis de serrage 4a, 4b. Elle traverse de haut en bas les passages S6, puis pénètre dans les passages S7 que présentent les boîtes inférieures 4d des bâtis de serrage 4b. 4a7/Ensuite, elle traverse les trous S8 et les trous S9 des plaques de soutien larges 2a, 2a', ou les trous Sll, les pas- sages S12 des blocs 7, les passages S13 et S14 des bottes in- férieures 8b, les trous S15 et les trous S9 des plaques de soutien étroites 2b, 2b', puis pénètre dans les régions bas- ses des passages S10, d'o elle va traverser de bas en haut les passages S 10, puis les trous S16 des plaques de soutien larges 2a, 2a' et les trous S17 des bottes supérieures 4c des bâtis étroits 4a, 4b pour pénétrer dans les passages S18, tandis qu'elle traverse les trous S16 des plaques de soutien étroites 2b, 2b' et les trous S27 des bottes supérieures 8a pour pénétrer dans les passages S 22. L'eau de refroidisse- ment présente dans les passages S22 traverse les trous S23, puis les trous S24 des caissons 12d des plaques de suspen- sion 12a, 12b et pénètre dans les trous 525, d'o elle est en- suite évacuée à travers les trous S26. 9 2479045 En outre, le refroidissement de la bo- bine électromagnétique elle-même est assuré en évidant le bobinage de la bobine et en faisant passer de l'eau de re- froidissement dans l'évidement. Ainsi qu'il ressort de la description donnée ci-dessus d'un mode de réalisation attendu que la lingotière conçue pour loger une bobine d'agitation électro- magnétique pour installation de coulée continue selon la pré- sente invention est réalisée par assemblage, les composants de la lingotière tels que paroi en cuivre, plaques de sou- tien etc...étant indépendants au lieu d'être d'un seul tenant, leur fabrication est très aisée et peu onéreuse. Grâce au support offert par les plaques de soutien, la paroi en cuivre de la lingotière peut être mince, ce qui assure sans problème l'agitation électromagnétique. En outre, grâce à la structu- re offrant un espace delogement de la bobine électromagné- tique défini entre les plaques de soutien et les bâtis de serrage, l'installation de la bobine électromagnétique est extrêmement facilitée et l'ensemble de la lingotière est compact. 2479045 REVENDICATIONS 1. Lingotière à bobine d'agitation é- lectromagnétique pour installation de coulée continue, ca- ractérisée en ce qu'elle comprend: une paroi (1) de lingo- tière en cuivre sous forme de prisme quadrangulaire compo- sée de quatre plaques de cuivre minces et planes (la, la', lb, lb'); des plaques de soutien (2a,2a',2b,2b') fixées les unes aux autres par leurs côtés et qui servent à supporter lesditesplaques de cuivre; des passages d'agent de refroidis- sement définis entre lesdites plaques de soutien et lesdites plaques de cuivre; deux bâtis de serrage (4a,4b) destinés à enserrer entre eux lesditesplaques de soutien; et un logement pour la bobine d'agitation électromagnétique (9) défini en- tre lesdites plaques de soutien et lesdits bâtis de serrage. 2. Lingotière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux bâtis de suspension (12a, 12b) disposés de part et d'autre des bâtis de serrage et reliés à ceux-ci. 3. Lingotière selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits bâtis de serrage sont rac- cordés avec une certaine liberté de mouvement aux bâtis de suspension. 4. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que des raccords situés aux extrémités avant des trous de passage d'eau (Sl) menant auxdits passages d'agent de refroidissement sont pré- vus sur les bâtis de serrage ou sur les parties des bâtis de suspension à monter sur la lingotière. 5. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la fixation des plaques de soutien les unes aux autres est assurée par des boulons de fixation (5) munis de moyens élastiques (6) permettant un certain déplacementidesdites plaques perpendi- culairement les unes aux autres, tandis que la fixation des bâtis de serrage l'un à l'autre est assurée par des tirants (10) munis de moyens élastiques (6) permettant un certain déplacement desdits bâtis l'un par rapport à l'autre. 6. Lingotière-selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisée en ce que lesdites plaques de soutien sont en matière non magnétique.