Brevet FR2523881A1 — publié le 19830930

PROCEDE DE FABRICATION Dt TN TUBE DE COULEE EN CUIVRE OU EN ALLIAGE DE CUIVRE POUR LA COULEE CONTINUE MUNI D'AU MOINS UNE BRIDE L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un tube de coulée en cuivre ou en alliage de cuivre pour la coulée continue, ce tube comportant au moins une bride soudée en bout, dans lequel on fabrique d'abord le tube de coulée et on soude ensuite la ou les brides. Dans diverses installations de coulée continue verticales et, notamment, dans les installations de coulée continue horizontales dans lesquelles les moules de coulée sont direc- tement fixés par brides sur le récipient de coulée ou le récipient de réchauffage, on utilise des tubes de coulée à section circulaire ou polygonale qui comportent une bride de fixation à une extrémité ou aux deux extrémités, le diamètre de ces brides étant nettement supérieur au diamètre du tube ou à sa dimension diagonale. La fabrication de tels tubes de coulée en cuivre ou en alliages de cuivre a été effectuée jusqu'à maintenant, exclusivement par usinage avec enlèvement de copeaux d'un bloc plein forgé ou filé à la presse ou par soudage sous atmos- phère de gaz protecteur. Le procédé par soudage n'est applicable qu'avec des types de cuivre purs bien soudables, tels que le cuivre SF ou le cuivre SE ou encore avec des alliages de cuivre faiblement alliés, tels que Cu Ag 0,11 Les tubes de coulée ainsi fabriqués, présentaient de sérieux inconvé- nients, car le tube de coulée écroui initialement par déformation à froid était ramené à l'état ramolli par le soudage de la bride, il se produisait une forte déformation et le cordon de soudure, qui se trouvait dans la zone la plus fortement chargée au point de vue thermique, constituait un facteur de risque con- sidérable En effet, même avec des cordons de soudure de qualité maximale, on ne pouvait pas exclure les défauts d'étanchéité dus à des pores et à la fatigue thermique en service En outre, la stabilité de forme réduite conduisait à des durées de vie allant au maximum jusqu'à cinq heures lors de la coulée de l'acier. Il est certain qu'en fabriquant les tubes de coulée à brides à partir de blocs pleins en cuivre des types indiqués, il a été possible d'éliminer les risques dûs au cordon de soudure. Cependant, étant donné que la matière pleine utilisée pour cela ne pouvait pas être suffisamment écrouie, on n'a pas obtenu d'augmentation de la durée de vie par rapport aux tubes soudés La fabrication de tels tubes exigeait en outre une dépense de main d'oeuvre considérable. Une augmentation décisive de la durée de vie a été obtenue par fabrication des tubes de coulée en alliages de cuivre trempables faiblement alliés Dans ce cas également, on a dû fabriquer les tubes de coulée à partir de matières pleines, parce que ces matières ne permettent pas en principe le soudage en atmosphère de gaz protecteur Par traitement thermique (trempe), on a pu obtenir avec ces alliages, même avec une matière pleine, des valeurs de résistance élevées, de sorte que les moules avaient une bonne stabilité de forme et une bonne résistance à l'usure En tout cas, la grande dépense de fabrication conduisait à des coûts élevés mettant en question la coulée continue horizontale. L'invention a pour but de créer un procédé permettant de fabriquer, de façon économique, des tubes de coulée avec des brides disposées en bout, sans que cela entraine le ramol- lissement décrit du tube de coulée écroui En outre, le procédé doit aussi permettre la fabrication de moules en alliages de cuivre trempables avec brides soudées. L'invention concerne à cet effet un procédé du typ-e cidessus caractérisé en ce qu'on soude sur le tube de coulée, par soudage par bombardement électronique, la ou les brides constituées, de préférence, avec la même matière. L'avantage essentiel de l'invention est que les pièces à souder ne se déforment pratiquement pas lors du soudage par bombardement électronique et que seule une zone de soudage extrêmement étroite perd son écrouissage Dans les tubes de coulée à brides réa- lisés avec le procédé conforme à l'invention les cotes initiales et la dureté obtenue par écrouissage ne sont pas modifiées. Lors de la mise en application du procédé conforme à l'invention, le tube de coulée est débord usiné par tournage ou par fraisage à partir de l'extérieur au moins à l'une de ses extré- mités, on dispose la bride sur l'extrémité tournée ou fraisée et, ensuite, la bride et le tube de coulée sont assemblés par soudage à partir de la face fron- tale Avec ce procédé, le cordon de soudure est situé à l'extérieur de la paroi du tube particulièrement mise en danger par le voisinage du niveau du bain. j Suivant un mode de réalisation du procédé conforme à l'invention, une pièce à bride est disposée sur l'extrémité du tube de coulée, les dimensions extérieures et intérieures de cette pièce correspondant aux dimensions du tube de coulée, une pièce d'ajustage reposant sur la pièce à bride est introduite dans le tube de coulée, puis on assemble par soudage la pièce à bride et le tube decoulée au moyen d'un cordon s'étendant en direction périphé- rialue, les dimensions extérieures de la pièce dta- justage, qui sert simultanément de capteur de rayons, correspondent alors aux dimensions intérieures du tube de coulée et de la pièce à bride, de sorte qu'il ne peut pas se produire de déformation lors du soudage de la pièce à bride sur le tube de coulée Après le soudage la pièce d'ajustage est retirée du tube de coulée terminé. Le tube de coulée à bride réalisé à l'aide du procédé conforme à l'invention, permet d'obtenir pour la coulée de l'acier des durées de vie qui atteignent deux fois et plus celles des tubes de coulée à bride souples utilisés jusqu'à maintenant. Cependant, le procédé conforme à l'invention est mis en application de façon particu- lièrement avantageuse pour la fabrication de tubes de coulée à brides en alliages de cuivre trempables tels que Cu Cr, Cu Cr Zr, Cu Zr, Cu Co/Ni Be, (u N Ti P et d'autres Avec les matières parfois susceptibles de se fissurer, le soudage par bombardement électro- nique permet de réaliser des cordons de soudure absolument parfaits, ces cordons permettant même en cas de besoin, un recalibrage par façonnage, par explosion, du tube de coulée fabriqué Les propriétés optimales de ces matières,notamment leur dureté élevée et leur résistance à la chaleur, ne sont pratiquement pas amoindries par le soudage par bombardement électronique. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est une coupe d'un tube de coulée dans le domaine de la bride; la figure 2 est une vue de dessus du tube de coulée suivant la figure 1; la figure 3 est une coupe d'un autre tube de coulée dans le domaine de la bride immédiatement après la réalisation du cordon de soudure; la figure 4 est également une coupe d'un autre tube de coulée dans le domaine de la bride. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 1, pour préparer l'opération de sou- dage, on usine d'abord dans le tube de coulée 1 un domaine déterminé par tournage ou, dans le cas d'un tube carré, par fraisage e"t on-engage une bride 2 sur l'évidement usiné Un cordon de soudure 3 par soudage par bombardement électxmique est ensuite réa- lisé à partir de la face frontale du tube de coulée. La zone 4 de la bride 2 indiquée par des hachures peut être usinée après coup si cela est nécessaire Cependant, il est aussi possible de fabriquer la bride 2 avec une saillie tubulaire 5 et d'assembler cette bride 2 munie de la saillie tubulaire 5 avec le tube de coulée 1 par soudage par bombardement électronique Le cas échéant, l'in- tervalle 8 subsistant entre le tube de coulée 1 et la saillie tubulaire 5 peut être obturé par un cordon de soudure s'étendant en direction périphérique et réalisé par soudage par bombardement électronique. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 3, on dispose sur le tube de coulée 1 une bride 2 a munie d'une saillie tubulaire 5 a et on introduit un dispositif d'ajustage 6 dans le tube de coulée 1, ce dispositif assurant l'orienta- tion exacte de la bride 2 a par rapport au tube de coulée 1 Le cordon de soudure 3 produit par soudage par bombardement électronique s'étend alors en direction périphérique Le dispositif d'ajustage 6 sert, en même temps, de capteur de rayons pour le faisceau cathodique. La figure 4 représente un autre exemple de réalisation dans lequel une bride 2 b munie d'une saillie tubulaire 5 b est engagée sur le tube de coulée 1, la bride 2 b ayant une section qui présente des dimensions intérieures inférieures à celles du tube de moulage 1 Dans ce cas également; le cordon de soudure 3 s'étend en direction périphérique Le débord 7 sert de capteur de rayons, l'appareil de soudage pouvant cependant être réglé de façon telle, que la zone du débord 7 puisse être fondue Les cotes intérieures de la bride 2 b peuvent être usinées jusqu'aux dimensions intérieures du tube de coulée 1, cependant, pour certains cas dtapplica- tion, il est souhaitable d'avoir un tube de coulée avec une section d'entrée étroite dans le domaine de la bride 2 b. En cas de nécessité, les tubes de coulée réalisés selon l'enseignement de l'invention peuvent être recalibrés, par exemple par façonnage par explosion. L'invention peut être mise en application aussi bien pour les tubes de coulée à section circulaire que pour les tubes de coulée à section polygonale telle que section carrée ou hexagonale. Avec un tube de coulée, dans lequel le tube 1 et la bride 2 ont été réalisés avec la matière Cu Cr Zr avec une dureté de 125 HB et une cote libre de 110 mm, il a été obtenu, pour la coulée del'acier dans une installation de coulée continue horizontale, une durée de vie supérieure à 100 heures avec un usinage de reprise en deux fois. RE ENDIC Af TONS 1 Procédé de fabrication d'un tube de coulée en cuivre ou en alliage de cuivre poar la zoulée continue, muni d'au moins une bride soudée en bout, dans lequel on fabrique d'abord le tube de coulée et on soude ensuite la ou les brides, caractérisé en ce qu'on soude sur le tube de coulée par soudage par bombardement électronique, la ou les brides constituées de préférence avec la même matière. 2 Procédé selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'on usine d'abord le tube de coulée ( 1) par tournage ou par fraisage à partir de l'extérieur au moins à l'une de ses extrémités, on dispose une bride ( 2) sur l'extrémité tournée ou fraisée puis on assemble ensuite la bride ( 2) et le tube de coulée ( 1) par soudage à partir de la face frontale. 3 Procédé selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'on dispose une pièce à bride ( 2) sur l'extrémité du tube de coulée ( 1), les dimensions extérieures et intérieures correspondant aux dimensions du tube de coulée, on introduit dans le tube de coulée une pièce d'ajustage ( 6) reposant sur la pièce à bride et on assemble par soudage la pièce à bride et le tube de coulée au moyen d'un cordon ( 3) en direction périphérique. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on reca- libre le tube de coulée, après le soudage des brides, de préférence par façonnage par exeplosion.