Brevet FR2546781A1 — publié le 19841207

PROCEDE POUR L'ALIMENTATION D'UN BAIN DE METAL EN FUSION La présente invention se rapporte à un procédé pour l'ali- mentation d'un bain de métal en fusion au moyen d'un corps de buse dans une fente de coulée entre les cylindres, les lingotières, les bandes ou autres semblables d'une machine de coulée, ainsi qu'une buse dans ce but. C'est l'un des problèmes les plus importants, lors de la coulée continue, en particulier des 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 cou- lée nommée en dernier lieu que l'on coule des feuillards relativement minces, par exemple d'épaisseur 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 viennent des très hautes températures 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 maté- riaux 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 diatomée (acide silicique pratiquement pur sous forme de cellules microscopiques), de 30 % de fibres d'amiante longues, de % de silicate de sodium (mélange à sec) et de 20 % de chaux (pour la formation de silicate de calcium) C'est une buse de ce type que l'on utilise habituellement pour la coulée de l'aluminium, tandis que pour la coulée de l'acier, on utilise plus généralement des buses en 3 Ze O 2 ou Zr Si O 4 Mais la buse ne doit pas seulement résister aux sollici- tations thermiques, qui apparaissent du fait des températures du métal en fusion, mais elle dôit résister de la même façon à l'attaque chi- mique qui en résulte ainsi qu'aux effets mécaniques provenant des mou- vements de vibration de la lingotière et des flexions de la buse par 254678 1 suite du poids relativement élevé du bain de fusion qui y 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. Par le document CH-PS 508 433, on connait une buse d'ali- mentation garnie au voisinage du bord extérieur de l'embouchure,à l'extérieur, sur toute sa périphérie, de garnitures d'un matériau autolibrifiant Ces garnitures dépassent de la surface de l'embouchure juste de ce qu'il faut pour que soient interdits tout contact direct de la surface de la buse avec les demi-lingotières ainsi qu'une péné- tration du bain de fusion dans le jeu existant entre l'embouchure et la demi-lingotière En pratique on a néanmoins trouvé désavantageux que les traces de frottement des garnitures de graphite représentent des bandes "activées", qui présentent un refroidissement plus brusque et sont en conséquence à l'origine d'une structure irrégulière, souvent aussi de fissures de surface. L'invention a pour objet de développer un procédé du type mentionné cidessus qui s'oppose à la flexion mécanique de la buse et donc à un frottement de la buse contre le cylindre ou contre la lin- gotière Elle a également pour objet de développer une buse qui con- vienne particulièrement pour son exécution. On atteint cet objet par un procédé du type mentionné ci-dessus dans lequel la distance entre le corps de la buse et les cylindres, les lingotières, les bandes ou autres semblables est déter- minée au cours de l'exploitation de la machine de coulée. Selon l'invention cette solution se concrétise au moyen de deux phases de procédé qui peuvent se mettre en oeuvre séparément ou ensemble D'une part il est prévu que la distance entre le corps de la buse et les pièces du dispositif formant la fente de coulée est déterminée par la modification de la température à l'intérieur du corps de la buse en un certain nombre d'endroits du corps de la buse Cette idée tire profit de la capacité des matériaux à se dilater lorsque la température augmente Si la buse est différemment sollicitée par la chaleur en un certain nombre d'endroits, on peut s'opposer à une flexion. Ceci se produit en particulier dans le cas d'une sollicitation thermique différente de la face supérieure et de la face inférieure de la buse. 25467 a 1 Par ailleurs, la distance du corps de buse peut être dé- terminée par la création d'un paradoxe hydrodynamique éventuellement en un certain nombre d'endroits entre le corps de buse et les cylindres lingotières, bandes ou autres semblables Par la création du paradoxe hydrodynamique, on respecte entre les deux parties du dispositif une distance dans laquelle règne une pression relativement élevée Cette pression s'oppose à une flexion de la buse. Dans le cadre de l'invention se trouve aussi une idée que des différences de distance entre les corps de buse et le cylindre, la lingotiêre, la bande ou autres semblables sont saisies par des détecteurs de mesure travaillant selon le paradoxe hydrodynamique comme cela est exposé dans le demande de brevet suiss No 7410/82-7 A l'aide des résultats de mesure, la valeur réelle mesurée est comparée dans une unité de régulation à une valeur de consigne et la température est modifiée en des endroits déterminés du corps de buse. L'invention englobe également une buse pour amener un bain de métal en fusion dans une fente de coulée entre les cylindre, les lingotières, les bandes ou autres semblables d'une machine de coulée, étant précisé que la buse contient dans son corps de buse des dispo- sitifs par l'intermédiaire -desquels et au moyen desquels on peut dé- terminer et réguler une distance entre la buse ou la surface de la buse et les cylindres, lingotières, bandes ou autres semblables de la ma- chine de coulée - Dans le cas le plus simple on peut insérer dans les corps de buse des conducteurs de courant qui relient entre elles des car- touches chauffantes disposées à des intervalles déterminés De cette façon le corps de buse peut être sollicité à des endroits différents par une température différentes Ces cartouches chauffantes et conduc- teuride courant sont reliées à une unité de régulation et de commande. Dans un autre cas le corps de buse est traversé par des canaux à air-qui débouchent vers l'extérieur dans la zone entre la buse et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables, ce qui fait que, par une introduction d'air correspondante par les canaux a air, on peut réaliser un paradoxe hydrodynamique entre la surface de la buse et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables. Pour commander la température et/ou la réalisation du paradoxe hydrodynamique, on peut mesurer la distance entre le corps de la buse et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables, insérer dans le corps de buse des broches rétractables, semblables à celles indiquées dans la demande de brevet suisse No 7410/82-7, broches qui à leur tour travaillent selon le principe du paradoxe hydrodynamique Les mouvements des broches sont reprises par un détec- teur de mouvement disposé dans le corps de la buse et transmis à l'u- nité de régulation et de commande. De préférence, les dispositifs permettant de déterminer la distance se trouvent dans ou sur des poutres métalliques qui cons- tituent, avec les profils creux à ouvertures de sortie pour le bain de métal en fusion qui les relient, le corps de buse Ces poutres mé- talliques présentent par exemple l'avantage que, si les canaux à air y sont disposés, elles n'opèrent aucun refroidissement de la buse ce qui, dans le cas négatif, pourrait conduire à une solidification du bain de métal en fusion dans la buse puisqu'elles ne viennent pas en contact direct avec le bain de fusion D'un autre côté, les poutres métalliques conviennent particulièrement bien pour reprendre rapidement des différences de température et permettent une dilatation thermique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant au dessin annexé qui représente une coupe transversale et longitudinale d'une buse R. Un corps de buse 1 est essentiellement constitué de pro- filés creux 2 avec des canaux d'écoulement 3 qui servent à conduire le métal liquide Les profilés creux 3, en matériau réfractaire, en particulier en matériaux céramiques, sont reliés par des poutres mé- talliques 4 Dans les poutres métalliques 4 sont insérés des conduc- teurs de courant 5 d'o dérivent, à des intervalles déterminés a, des cartouches chauffantes 6. A la buse correspondent des détecteurs de mesure non représentés pour déterminer la situation de la buse et qui trans- mettent les valeurs correspondantes à une unité de régulation dans laquelle les valeurs réelles et les valeurs de consigne sont comparées. Cette unité de régulation envoie des signaux de commande à une unité de commande pour influencer l'arrivée du courant dans les cartouches chauffantes 6. Comme autre possibilité ou possibilité supplémentaire non représentée on peut penser à faire passer dans les poutres métalliques 4 des canaux à air qui débouchent au voisinage d'une em- bouchure qui pénètre dans une fente de coulée ou dans un lingotière, en direction de la face supérieure et/ou de la face inférieure de la buse Au moyen de ces canaux à air on produit entre l'embouchure et la surface des cylindres, des lingotières, ou autres semblables, ce que l'on appelle un paradoxe hydrodynamique qui interdit que la surface extérieure de la buse vienne en contact avec les cylindres, les lin- gotières ou autres semblables La commande de l'arrivée d'air à travers les différents canaux à air peut également être assurée par une unité de régulation et de commande comme décrit ci-dessus. Ce paradoxe hydrodynamique doit également pouvoir s'uti- liser, dans un autre exemple d'exécution de l'invention, comme détec- teur de mesure pour commande des cartouches chauffantes 6 Ici, la face supérieure et /ou inférieure de la buse R comporte, au voisinage de l'embouchure, des broches rétractables d'o de l'air souffle sur la paroi des lingotières, cylindres ou autres semblables Dans le corps de buse 1, en particulier dans la poutre métallique 4, se trouve un détecteur de mouvement qui transmet à une unité de régulation et de commande le mouvement des broches Cette unité à son tour assure la commande du chauffage des poutres métalliques 4. 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. Q REVENDICATIONS 1 Procédé pour l'alimentation d'un bain de métal en fusion au moyen d'un corps de buse dans une fente de coulée entre des cylindres, lingotières, bandes ou autres semblables d'une-machine de coulée, caractérisé en ce que la distance entre le corps de buse et les cylindres, lingotières, bandes ou autres semblables est déterminée au cours de l'exploitation de la machine de coulée. 2 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance du corps de buse est déterminée par une modification de la température à l'intérieur du corps de buse en un certain nombre d'endroits de ce corps de buse. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance du corps de buse est déterminée par la création d'un paradoie hydrodynamique éventuellement en un cer- tain nombre d'endroits entre le corps de buse et les cylindres, lingo- tières, bandes ou autres semblables. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance entre le corps de buse et le cy- lindre, la lingotière, la bande ou autres semblables est saisie par un détecteur de mesure travaillant selon le paradoxe hydrodynamique et en ce que la température est modifiée en conséquence en un certain nombre d'endroits du corps de buse. Buse pour l'alimentation d'un bain de métal en fusion dans une fente de coulée entre les cylindres, lingotières, bandes ou autres semblables d'une machine de coulée, caractérisée en ce que la buse R contient dans son corps de buse ( 1) des dispositifs ( 6, entre autres) au moyen desquels et par l'intermédiaire desquels on peut dé- terminer et réguler la distance entre la buse (R) ou la surface de la buse et les cylindres, lingotières, bandes ou autres semblables de la machine de coulée. 6 Buse selon la revendication 5, caractérisée en ce que dans le corps de buse ( 1) sont insérés-des conducteurs de courant ( 5) qui relient entre elles des cartouches chauffantes ( 6) disposées à des intervalles déterminés (a). 7 Buse selon la revendication 6, caractérisée en ce que les cartouches chauffantes ( 6) sont reliées, par l'intermédiaire de 254673 1 conducteurs de courant ( 5), à une unité de régulation et de commande. 8 Buse selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le corps de buse ( 1) est traversé par des canaux à air qui débouchent vers l'extérieur dans la zone entre la buse (R) et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables, étant précisé que l'arrivée d'air correspondante par les canaux à air permet de réaliser un paradoxe hydrodynamique entre la surface de la buse et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables. 9 Buse selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que des broches rétractables sont insérées dans le corps de buse ( 1) pour la mesure de la distance entre le corps de buse ( 1) et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables, en ce que l'on réalise entre ces broches et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables un paradoxe hydrodynamique, le mouvement des broches pouvant être transmis, par l'intermédiaire des détecteurs de mouvement disposés dans le corps de buse ( 1), à l'unité de régu- lation et de commande. Buse selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que les dispositifs ( 6 entre autres) sont disposés dans ou sur des poutres métalliques ( 4) qui constituent, avec des pro- filés creux ( 2), reliés par elles, avec ouverture de sortie ( 3) pour le bain de métal en fusion, le corps de buse ( 1), étant précisé qu'é- ventuellement est disposée, sur la face d'écoulement du métal, une embouchure commune à toutes les ouvertures de sortie ( 3) -avec sortie en forme de fente.