Brevet FR2515081A1 — publié le 19830429

La présente invention se rapporte à un moule pour la coulée continue ainsi qu'à un procédé de production de ce moule, ce moule ayant des métaux dissemblables de renforcement sur au moins plus d'une couche, à la partie inférieure de la surface de sa paroi interne, et en particulier des métaux dissemblables de renforcement d'une épaisseur modérée collant fermement à la partie inférieure de la surface de la paroi interne du moule, en cuivre et alliages de cuivre. Un moule pour la coulée continue est formé de produits thermiquement conducteurs de haut niveau et on utilise généralement du cuivre, des alliages de cuivre pour ces produits. L'acier fondu dans un moule pour la coulée continue est refroidi graduellement en descendant à l'intérieur du moule, et il commence à former une coquille solidifiée.A une partie inférieure du moule, la coquille solidifiée raye ou érafle la paroi interne du moule avec une puissance assez importante. I1 est possible que le moule lui-même soit endommagé par l'usure quand une coquille solidifiée raye ou érafle fortement la paroi interne du moule et dans ce cas il y a également, un inconvénient parce que le cuivre se diffuse et s'imprègne dans l'acier et s'accumule jusqu'aux limites des grains de l'acier avec en conséquence des fissures de fragilisation à la surface du moule si le cuivre ou les alliages de cuivre du moule à la paroi interne de celui-ci en contact avec la coquille solidifiée ci-dessus sont exposés.Comme solution aux inconvénients ci-dessus mentionnés, on a prévu, sur un moule enduit de nickel et d'alliages à base de nickel, d'autres matériaux de chrome à une partie inférieure, par électrodéposition, pulvérisation ou explodéposition. Le procédé récent de la coulée continue conduit progressivement à des caractéristiques préférables pour le taux de versement et les propriétés de la surface de la pièce moulée, et il est devenu indispensable de prévoir du cuivre ou des alliages de cuivre non-exposés et thermiquement conducteurs à un haut niveau sur une partie inférieure de la surface de la paroi interne du moule. La première moitié supérieure du moule qui est en contact avec l'acier. fondu a un niveau élevé de résistance à la corrosion, de résistance à la fatigue à la chaleur et de limite élastique aux hautes températures, et de même la première moitié supérieure du moule qui est reliée à la surface solidifiée d'une pièce moulée a un niveau élevé de résistance à la corrosion et de résistance à l'usure.Tandis que la technologie connue répond aux nécessités ci-dessus mentionnées, il faut noter que la surface de la partie inférieure du substrat du moule est aplanie uniquement à une certaine profondeur, et est enduite d'un métal dissemblable répondant aux conditions ci-dessus mentionnées sur cette partie aplanie. Mais comme le montrtles figures 2 et 3, la technologie ci-dessus mentionnée pose certains problèmes parce que la partie supérieure et la partie inférieure forment des angles à la partie 12 de connexion du substrat 10 du moule et d'une couche de revêtement en un métal dissemblable 11.En effet, les problèmes qui suivent se posent facilement : à la limite d'une partie supérieure connectée qui est une partie en ménisque 10a, il-y a un mouvement relatif de la coquille d'acier fondu et une oscillation du moule, avec effritement dû à la différence de dilatation thermique entre le substrat du moule 10 et une couche de revêtement Il en un métal dissemblable. De même à la limite de la partie inférieure connectée, il faut particulièrement une couche épaisse de revêtement pour voir une résistance suffisante à l'usure.Pour le revêtement, on utilise ltexplodéposition et l'électroformage du point de vue pratique mais d'autre part, l'adhérence dans les coins des angles est mauvaise, et cela est particulièrement le cas dans un procédé d'électroformage, et il est difficile de produire des couches épaisses comme le montre la figure 4. La présente invention a pour objet de prévoir une partie supérieure dumoWbe-lcoMact avec l'acier fondu ayant une très bonne résistance à la corrosion, une bonne résistance à la fatigue à la chaleur et une bonne limite élastique aux hautes températures, et un excellent moule pour la coulée continue ayant une bonne résistance à la corrosion et une bonne résistance à l'usure à la partie inférieure du moule quiestencarrtact avec la surface solidifiée de la pièce moulée.Le moule pour la coulée continue cidessus est comme suit Un moule pour la coulée continue ayant des couches de revêtement en métaux dissemblables avec une résistance à l'usure jusqu'à une partie inférieure à une partie en ménisque dans une surface de la paroi interne du moule qui est caractérisé en ce qu'une partie supérieure à la limite dans le substrat du moule et une couche de revêtement en un métal dissemblable sont faites suivant une courbe, et cette surface courbée est formée de façon que R= (15 à 25) t, l'épaisseur de la couche de revêtement en un métal dissemblable étant "t" et le rayon de courbure étant de "R". L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue typique d'un procédé pour la coulée continue d'acier; - les figures 2 et 3 sont des vues détaillées de moules d'origine pour la coulée continue; - la figure 4 est une vue détaillée montrant la condition adhésive de couches de revêtement en métaux dissemblables au moment de la production d'un moule pour la coulée continue; - les figures 5 et 6 sont des vues détaillées d'exemples pratiques d'un moule pour la coulée continue selon l'invention;; - la figure 7 donne un schéma d'un procédé de production d'un moule pour la coulée continue selon l'invention; - les figures 8, 9, 10, 11 et 12 sont des vues détaillées de moules pour la coulée continue selon l'invention, montrant diverses modifications; et - la figure 13 est une vue en coupe faite suivant la ligne A-A de la figure 12. Un moule pour la coulée continue ayant des couches de revêtement en métaux dissemblables ainsi qu'un procédé pour sa production seront expliqués ci-après. La figure I montre un équipement pour la coulée continue. Sur la figure 1, le repère I désigne la poche de coulée où s'accumule l'acier fondu. L'acier fondu de cette poche de coulée est versé dans une coupelle 3 à partir de la tuyère coulissante2 à la partie supérieure, par la tuyère coulissante à la partie inférieure 4, et il est versé dans le moule de coulée continue 5. Dans ce moule 5, le substrat se compose de cuivre ou d'alliages à base de cuivre fortement thermiquement conducteurs, le cOté externe est renforcé d'un remblai 6, et de l'eau de refroidissement s'y écoule.L'acier fondu est refroidi en descendant dans le moule de coulée continue 5, commençant à se solidifier à partir de l'extérieur, et il est supporté par des rouleaux de décapage 7 après sortie du moule. Le refroidissement se passe tandis qu'il descend encore pour former les pièces moulées. Le moule, dans ce cas de procédé de coulée continue, est conçu et mis en oeuvre pour améliorer la résistance à l'usure et pour que la pièce moulée ne vienne pas en contact avec le cuivre ou les alliages de cuivre directement comme ci-dessus, le moule ayant des couches de revêtement de métaux dissemblables, formées de nickel, ayant une bonne résistance à l'usure à une partie inférieure à l'intérieur du substrat du moule , comme on peut le voir sur les figures 2 et 3. En effet, sur la figure 2, le moule est enduit d'une couche de revêtement Il en un métal dissemblable et résistant à l'usure en dessous de la partie de ménisque 10a du substrat du moule 10, en cuivre ou alliages de cuivre, la partie extrême supérieure de la limite 12 entre la couche de revêtement 11 et le substrat du moule 10 ayant une forme angulaire et dans ce cas, il est très difficile d'enduire la couche 11. En particulier, dans le cas de l t électroplacage qui est généralement utilisé comme procédé de revêtement, il y a un cas où aucun métal dissemblable ne se dépose dans la partie en angle comme on peut le voir sur la figure 4. Il faut de même une électrodéposition longue si l'on tente d'enduire des couches de revêtement de métaux dissemblables sur cette partie en angle, et il est impératif qu'un revêtement épais supérieur à ce qui est nécessaire pour les autres parties soit effectué, et il faut également un certain temps pour le meulage de finition avec une perte du produit. Dans le moule selon l'invention, on considère les points ci-dessus, et la partie supérieure de la limite 12 entre le substrat 10 du moule et la couche de revêtement dissemblable Il formurr,surrace doucement courbée.La partie supérieure de la limite 12 entre le substrat du moule et les couches de revêtement que l'on peut voir sur la figure 5 et également la partie supérieure de la limite 12 et l'extrémité supérieure 13 entre le substrat du moule et les couches de revêtement que l'on peut voir sur la figure 6 présentent des surfaces courbées. Dans le moule qui est représenté sur la figure 5 et la figure 6, la surface courbée de la partie supérieure de la limite 12 est produite par l'épaisseur de la couche de revêtement en métal dissemblable 11, et dans le cas de couches épaisses de revêtement dissemblables en métal, le rayon de courbure devient plus important.Dans le cas d'un revêtement de 2 mm et de 5 mm au nickel par un procédé d'électroformage, le tableau 1 montre le résultat de la condition de revêtement du substrat du moule entourant la partie supérieure de la limite et le nickel quand on fait varier la forme de la surface courbée de la partie supérieure de la limite 12. Tableau 1 R nul 5 mm | 10 mm | 30 mm | 60 mm 90 mm t 2 mm mauvais mauvais mauvais bon bon bon 5 mm mauvais mauvais mauvais mauvais mauvais bon Remarques : t : épaisseur de la couche de nickel R : rayon de courbure de la partie supérieure. de la limite. De plus, au tableau 1 ci-dessus, il est défini qu'au-delà de 10% de la différence d'épaisseur de lå partie en angle et de l'épaisseur de la partie plate cela est "mauvais" et à 10% cela est "bon". Comme le montre le tableau 1, quand le rayon de courbure de la partie supérieure de la limite 12 est bien supérieur , l'adhérence est meilleure mais l'épaisseur des couches de revêtement en métaux dissemblables nécessite au moins plus de 1 mm en considérant la résistance à l'usure. De telles couches peuvent être moins épaisses si le rayon de courbure est plus important. Pour les raisons ci-dessus, il est souhaitable que le rayon de courbure R= (15 à 25)t , si l'épaisseur des couches de revêtement en métaux dissemblables est "t".La figure 7 montre un procédé de production d'un moule pour la coulée continue, et la profondeur de la partie inférieure à partir de la partie en ménisque dans le substrat 10 du moule est "jet", on meule une surface courbée d'un rayon de courbure de (15 à 25)t dans cette partie supérieure et on meule également un rayon de courbure de l'ordre de "t" à l'extrémité 'supérieure de la partie meulée et ensuite, on enduit des couches de revêtement en métaux dissemblables sur toute la surface de la paroi interne du moule (figure 7b). Enfin, la surface est finie en la meulant.De plus, entre l'épaisseur revêtue d'une couche de revêtement dissemblable Il sur l-a figure 7b et les tolérances de finition par meulage au second processus de la figure 7c, on obtient que la partie supérieure de la limite 12 du substrat 10 du moule et la couche de revêtement en métal dissemblable Il forment une surface courbée et une surface non courbée comme on peut le voir sur la figure 6 ou avec des couches de revêtement dissemblables dans toute la surface de la paroi interne du moule comme sur la figure 8. On peut également voir sur les figures 9 à 13 d'autres exemples pratiques d'un moule de coulée continue selon l'invention. En effet, la figure 9 montre une couche de revêtement dissemblable Il ajoutée pour épaissir en descendant jusqu'à une partie inférieure du moule.Sur la figure 10, la couche est ajoutée pour épaissir une partie extrême inférieure. La figure Il montre que lson détermine l'amélioration de l'adhérence en prévoyant une couche en métal dissemblable résistant à l'usure sur la base. Par ailleurs, les figures 12 et 13 montrent le cas d'une couche de métal dissemblable résistant à l'usure qui est enduite en long et de façon épaisse des deux cOtés de la partie inférieure du moule, où celui-ci peut être plus facilement endommagé par l'usure avec une coquille solidifiée. Selon l'invention,le revêtement des couches dissemblables devient facile et peut former des couches uniformes et fortes de revêtement, et il est possible de former un moule excellent par sa résistance à l'usure et ayant une longue durée de vie, grâce aux couches dissemblables résistant à l'usure qui sont enduites après avoir établi chaque surface courbée jusqu'à une partie supérieure de la limite et une extrémité supérieure du substrat du moule ainsi que des couches dissemblables en métal qui résistent à l'usure. Le cuivre et les alliages de cuivre qui sont la base du substrat du moule et des pièces moulées n'ont pas à venir en contact l'un avec l'autre directement grâce à la couche de revêtement qui se trouve entre eux, et cela permet de résoudre un problème tel que la production de fissures de fragilisation à la surface des pièces moulées. REVENDICATIONS 1.- Moule pour coulée continue ayant des couches de revêtement en métaux dissemblables avec une certaine résistance à l'usure, à une partie plus basse que la partie de ménisque dans une surface de la paroi interne du moule, caractérisé en ce qu'une partie supérieure de la limite (12) dans le substrat du moule et les couches dissemblables de revêtement (11) sont de forme courbée, la surface courbée étant formée de façon que R= (15 à 25)t si l'épaisseur des couches dissemblables est "t" et que le rayon de courbure est "R" . 2.- Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé en angle en utilisant un rayon de courbure correspondant aux tolérances lors du meulage de surface jusqu'à la partie extrême supérieure de la limite du substrat du moule et des couches dissemblables de revêtement. 3.- Moule selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le métal dissemblable précité se compose de Ni ou d'alliages à base de Ni. 4.- Procédé de production de couches dissemblables de revêtement en métal ayant une meilleure résistance à l'usure à la partie inférieure qu'à la partie en ménisque du substrat du moule,en Cu ou des alliages de Cu, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de (1) meuler une partie inférieure à la partie de ménisque (10e) du substrat du moule (10) sur une profondeur de "t" correspondant à l'épaisseur des couches dissemblables de revêtement en métal (11), et donner, à la partie meulée à la partie extrême supérieure, une courbe ayant un rayon de courbure correspondant aux tolérances finies sur le meulage de surface;; (2) enduire des couches dissemblables de métal dont l'épaisseur de la partie supérieure à la partie meulée ci-dessus est bien plus épaisse que les tolérances de meulage dans le meulage de surface sur toute la surface de la paroi interne du moule; et (3) produire un fini dissemblable de la surface enduite par meulage. 5.- Procédé de production de couches dissemblables de revêtement en métal ayant une meilleure résistance à l'usure à la partie inférieure qu'à une partie en ménisque du substrat du moule en Cu et des alliages de Cu, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de (1) meuler une partie inférieure à une partie de ménisque (10a) du substrat du moule sur une profondeur de "t" correspondant à l'épaisseur des couches dissemblables de revêtement en métal, et donner également à la partie meulée dans la partie extrême supérieure, une courbe ayant un rayon de courbure de (15 à 25)tu 1 avec une partie meulée à la partie extrême supérieure en angle en utilisant un rayon de courbure correspondant aux tolérances finies sur le meulage de surface; ; (2) enduire des couches dissemblables de métal dont une partie supérieure à la partie meulée ci-dessus a une épaisseur correspondant aux tolérances de meulage dans le meulage de surface à toute la surface de la paroi interne du moule; et (3) effectuer un fini dissemblable en métal de la surface enduite, à la meule.