Brevet FR2546780A1 — publié le 19841207

PROCEDE POUR INTERDIRE LA PENETRATION DU METAL ENTRE UNE PAROI DE LINGOTIERE ET UNE BUSE La présente invention se rapporte à un procédé pour inter- dire la pénétration du métal entre une paroi de lingotière ou autres semblables et une buse ou une embouchure par laquelle un bain de métal en fusion est introduit entre deux surfaces de travail situées l'une en face de l'autre d'une lingotière ou autres semblables. C'est l'un des problèmes les plus importants, lors de la coulée continue, en particulier de métaux ferreux et non ferreux, qu'offre la buse d'alimentation avec laquelle le métal liquide est introduit dans la fente de coulée, par exemple entre deux cylindres ou lingotières à chaine C'est précisément dans cette machine de coulée nommée en dernier lieu que l'on coule des feuillards relativement minces, par exemple d'épaisseur de 20 mm et en dessous Ceci signifie à son tour que la buse doit être de dimension relativement faible, en particulier au voisinage de l'embouchure. Les risques essentiels pour la buse viennent des très hautes température du métal qui s'écoule Il n'y a que peu de matériaux qui résistent à une érosion ou à une solution dans le métal Parmi les quelques matériaux qui correspondent à ces conditions, il faut nommer le graphite Mais le graphite offre le désavantage d'une conductivité thermique élevée, qui évacue la chaleur du bain de métal si rapidement que le métal a tendance à se solidifier dans la buse. Un autre matériau réfractaire est un mélange de 30 % de terre de diamotée (acide silicique pratiquement pur sous forme de cellules microscopiques), de 30 % de fibres d'amiante longues, de 20 % de silicate de sodium (mélange à sec) et de 20 % de chaux (pour la formation de silicate de sodium) On utilise généralement une buse de ce type pour la coulée Ce l'aluminium. Pour la coulée de l'acier par contre on utilise généralement une buse constituée soit de Zr O 2 pur, soit de Zr Si O 4. Mais la buse ne doit pas seulement résister aux sollici- tations thermiques, qui apparaissent du fait des température du métal *en fusion, mais elle doit résister de la même façon à l'attaque chimique qui en résulte ainsi qu'aux effets mécaniques provenant des mouvements de vibration de la lingotière ou du cylindre et des flexions de la buse par suite du poids relativement élevé du bain de fusion qui y 25467 C O passe C'-est précisément cette flexion qui conduit à un frottement, en particulier de l'embouchure près du cylindre ou près de la paroi de la lingotière et donc à une destruction de la buse. C'est un autre problème que pose ce que l'on appelle la noyade de la buse par le métal en fusion qui en sort Le métal en fusion sortant de la buse forme, dans la zone entre l'ouverture de sortie et le premier contact avec les parois entraînées du cylindre, de la lingotière, de la bande ou autres semblables, un rayon de cour- bure qui dépend essentiellement de la tension de surface du métal, de la pression métallostatique avec laquelle le métal sort de la buse et de la vitesse des parois entraînées des parties correspondantes de la machine de coulée Ici aussi on peut en arriver, par suite d'une solidification prématurée du métal, à la formation d'une sorte de re- tenue qui fait que le métal vient noyer l'embouchure Ce phénomène est très désagrable car il perturbe essentiellement le déroulement de la coulée continue et interdit également la collaboration de l'embou- chure et de la machine de coulée. Pour éviter en particulier le problème mentionné en dernier lieu, on connait, à partir de la demande de brevet suisse 3019/83 un procédé dans lequel, dans un espace intermédiaire entre la buse ou l'embouchure et les cyclindres, lingotières, bandes ou autres semblables se bâtit un coussin d'air qui influence le rayon de courbure du bain de métal en fusion entre une ouverture de sortie de l'embouchure et un point de contact du bain en fusion avec le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables Ce procédé est très efficace mais il nécessite une structure particulière du corps de buse ainsi qu'une connaissance précise de la force du courant d'air à amener et de la valeur de la pression du coussin d'air ainsi bâti. L'invention a pour objet de développer un procédé du type mentionné cidessus au moyen duquel on puisse interdire une noyade de-la buse de façon simple, mais indépendante de la buse elle-même. On atteint cet objet par le moyen qu'entre l'embouchure et les surfaces de travail de la lingotière ou autres semblables on rapporte une poudre de coulée qui forme après l'embouchure une peau de protection ou couche de protection sur la surface du bain de fusion. Ceci signifie que l'espace situé entre l'embouchure et 25467 CO la surface de travail de la lingotière, dans lequel pourrait éven- tuellement pénétrer le bain de fusion, est rempli auparavant d'un autre matériau de sorte que le bain de fusion n'a plus la possibilité de pénétrer dans cet espace. La:poudre de coulée, qui est une poudre du commerce, pré- sente un point de fusion qui se situe juste en dessous de celui du métal à couler Lorsque maintenant cette poudre de coulée s'écoule, par dessus l'arête située au-dessus de l'ouverture de sortie de l'em- bouchure, sur le bain de métal liquide, cette poudre de coulée se li- quéfie également au contact du bain de fusion et forme une peau de protection Cette peau de protection interdit également la formation d'une retenue de métal en fusion, c'est-à-dire une noyade de la buse et en même temps elle protège la surface du bain de fusion de l'oxy- dation. Peu après que le bain de fusion soit sorti de la buse et qu'il ait eu son premier contact avec la paroi refroidie de la lingo- tière, il commence à se solidifier Mais comme la poudre de coulée li- quide l'accompagne dans cet écoulement, il ne vient pas tout d'abord au contact direct-de la paroi de la lingotière C'est pourquoi c'est tout d'abord le liquide formé à partir de la poudre de coulée qui se solidifie et qui forme ensuite de façon très efficace une couche de glissement entre la paroi de la lingotière et la croûte de métal qui se refroidit ensuite. L'apport de la poudre de coulée entre l'embouchure et la surface de travail de la lingotière ou autres semblables peut s'opérer par exemple au moyen d'un ventilateur disposé derrière ou sur fa buse. Un apport manuel ou mécanique de la poudre de coulée appartient égale- ment au cadre de l'invention. De préférence pourtant, on rapporte la poudre de coulée par adhérence sur les surfaces de travail des lingotières ou autres semblables avant qu'elle ne parvienne dans l'espace situé entre l'em- bouchure et la paroi de la lingotière Pour cet apport il existe des procédés comme ceux indiqués dans le document DE-OS 31 20 582 Mais d'autres procédés, au moyen desquels on peut habituellement rapporter une poudre sur une surface font également partie du cadre de l'invention. Le dosage de la poudre à rapporter ou l'épaisseur de la 25467 $ O couche à rapporter sur les surfaces de travail des lingotières dépend essentiellement de la distance entre l'embouchure et la paroi de la lingotière Dans-chaque cas il faut le choisir de façon que cette distance soit entièrement remplie afin d'éviter efficacement la noyade de la buse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se- ront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé qui repré- sente schématiquement une coupe partielle d'une embouchure 1 dans la zone de l'arrivée du bain de fusion entre deux parois entrainées 2 et 3 d'une lingotière à chaîne. L'embouchure 1 est limitée par une paroi supérieure 4 et une paroi inférieure 5 qui forment entre elles un canal de coulée 6 pour conduire un bain de métal en fusion 7 Ce bain de métal en fusion 7 sort d'une ouverture d'écoulement 8 à l'embouchure 1 et commence à se solidifier de l'extérieur pour donner un matériau solide 9, peu après l'embouchure 1, par suite de l'action de refroidissement des parois de lingotière 2, 3. Pendant l'exploitation de la lingotière à-chaîne, on rap- porte par adhérence une poudre de coulée 12 courante du commerce sur les surfaces de travail 10 et Il situées en face l'une de l'autre de la lingotière L'épaisseur de la couche de la poudre de coulée 12 ne correspond pas entièrement à la distance a entre la paroi de la buse 4 ou 5 et la surface de travail de la lingotière 10 ou 11. La poudre de coulée 12 doit avoir un point de fusion qui se situe légèrement au-dessous de celui du métal à couler 7 Lorsque la poudre de coulée vient au contact du bain de fusion après l'embou- chure 1, elle se liquéfie aussitôt et forme sur le bain de fusion 7 une peau de protection 14 qui empêche la noyade de l'embouchure 1 par ce bain de fusion Au départ on rapporte davantage de poudre de coulée de façon que la peau de protection 14 puisse se former en quantité suffisante en particulier dans la zone après l'ouverture d'écoulement 8. La surface de travail refroidie 10, l de la lingotière fait que ce n'est pas seulement le bain de fusion métallique 7 mais aussi la peau de protection 14 qui commence à se solidifier peu après 25467 CO pour former une couche 15. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. 25467 Z O REVENDICATIONS 1 Procédé pour interdire la pénétration du métal entre une paroi de lingotière ou autres semblables et une buse ou une embou- chure, par laquelle un bain de fusion métallique est introduit entre deux surfaces de travail,-:situées l'une en face de l'autre, d'une lingotière ou autres semblables, caractérisé en ce qu'entre l'embou- chure ( 1) et les surfaces de travail ( 10,11) de la lingotière ( 2, 3) ou autres semblables on rapporte une poudre de coulée ( 12) qui forme, après l'embouchure ( 1), une peau de protection ( 14) ou couche de pro- tection ( 16) sur la surface du bain de fusion. 2 Procédé selon la revenditction 1, caractérisé en ce que cette poudre de coulée ( 12) présente un point de fusion qui se situe un peu en dessous de celui du métal ( 73 à couler, de sorte que la peau de protection ( 1-4) se liquéfie également lors du contact avec le bain de fusion ( 7) et se solidifie dans la zone dans laquelle le bain de fusion commence également à se solidifier. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la poudre de coulée ( 12) est rapportée par adhé- rence sur les surfaces de travail ( 10, 11) de la lingotière ( 2, 3) ou autres semblables. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la poudre de coulée ( 12) est rapportée entre l'embouchure ( 1) et les surfaces de travail ( 10,11), ou forme une épaisseur sur les surfaces de travail, selon un dosage qui ne remplit pas complètement la distance (a) entre l'embouchure ( 1) et les surfaces de travail ( 10, 11) -ou correspond à cette distance (a).