Brevet FR2557821A1 — publié le 19850712

Au cours du processus de coulée continue de rubans d'a- cier, du métal en fusion est versé dans l'extrémité supé- rieure ouverte d'un moule creux en forme de botte. Pendant que le métal fondu s'écoule vers le bas à travers le moule, le métal est partiellement refroidi formant ainsi une peau qui entoure un noyau en métal fondu. Le ruban de métal par- tiellement refroidi continue de s'écouler vers le bas à tra- vers l'extrémité inférieure du moule sous la forme d'une brame, billette ou analogue continue. Les moules utilisés dans ce processus comprennent, en général,une paire de parois avant et arrière parallèles,espacées l'une de l'autre et une paire de parois latérales opposées,espacées l'une de l'autre. Chacune des parois est composée d'une construction de plaque support extérieure relativement lourde et d'un revêtement ou garniture intérieure en cuivre ou en un métal analogue au cuivre. Les surfaces intérieures exposées du revêtement forment les surfaces de coulée intérieures des moules. Lorsque le ruban de métal partiellement refroidi s'é- coule verticalement vers le bas à travers l'extrémité infé- rieure du moule, le ruban se déplaçant vers le bas est ty- piquement tiré hors du moule et entraîné par des rouleaux à travers une zone de refroidissement et les axes des rouleaux successifs sont situés sur un arc de sorte que le ruban de métal fondu suit un trajet en arc de la verticale à l'hori- zontale. De l'eau ou un autre fluide de refroidissement est pulvérisé sur le ruban fondu pendant que le ruban est en- traîné par les rouleaux et le fluide de refroidissement con- tribue à solidifier le ruban métallique. Lorsque le ruban mé- tallique se déplace suivant le trajet en arc,de la verticale à l'horizontale, le ruban fondu durcit et se solidifie en une brame solide que l'on peut ensuite couper aux longueurs désirées. Dans le procédé de coulée continue,tel que décrit ci- dessus, on fait également circuler un fluide de refroidisse- ment à travers la chemise en acier ou plaque support de cha- cun des éléments de moule pour aider au refroidissement du ruban fondu et contribuer ainsi à solidifier le ruban. Jusqu'à présent, les faces en cuivre ou en un métal analogue au cuivre des éléments de paroi du moule ont été l'objet d'une usure qui produit des configurations d'usure et l'importance de l'usure de chacune des faces du moule a été fréquemment inégale. Une première cause d'usure est l'abrasion du métal fondu chaud contre la face de cuivre. Bien qu'on utilise un fondant de coulée ou poncif, l'abrasion du métal fondu chaud contre la face de cuivre provoque une usure considérable. Une seconde cause d'usure,qui est une cause importante de l'usure inégale des faces du cuivre, est le défaut d'ali- gnement des rouleaux situés au-dessous du moule. Le défaut d'alignement des rouleaux provoque un décalage du ruban par- tiellement fondu et provoque l'application d'une plus grande force sur certaines parties des faces des parois du moule. En outre, le déplacement du ruban continu suivant un trajet en arc produit des contraintes qui se traduisent par l'appli- cation de forces inégalement réparties contre diverses par- ties des faces de cuivre ou d'un métal analogue au cuivre. Encore un autre facteur qui provoque l'usure des faces de cuivre est le refroidissement inégal du ruban lorsque le ruban se déplace à travers le moule et ce refroidissement iné- gal se produit non seulement dans la direction de haut en bas mais également dans la direction d'un côté à l'autre du moule. On comprendra que l'usure inégale des faces du moule en cuivre modifie les dimensions de la cavité du moule et que, par conséquent, les dimensions et la forme en section trans- versale de la brame continue ne sont pas constantes. En d'autres termes, non seulement la partie inférieure du moule a ses dimensions globales qui s'accroissent graduellement mais, en outre, une courbure est communiquée aux surfaces de la brame. Toutes ces imperfections nécessitent un usinage supplémentaire de la brame en plus de son découpage à la longueur afin que les surfaces extérieures de la brame fi- nie soient plates et que la section transversale de la brame soit constante. Avant la présente invention, il était nécessaire de ré- usiner les revêtements en cuivre après la coulée d'environ 30.000 à 40.000 tonnes de métal fondu. Ce ré-usinage néces- sitait de longs intervalles d'interruption de l'opération de coulée afin que les revêtements puissent être refroidis, en- levés et ré-usinés. Naturellement, il était possible d'avoir un jeu de revêtements de rechange disponible de sorte qu'on pouvait alors retirer les revêtements usés des organes sup- ports des parois du moule et fixer des revêtements de rempla- cement aux organes supports des parois du moule. Ainsi, pen- dant qu'on était en train de ré-usiner un jeu de revêtements pour supprimer les configurations d'usure,on pouvait utiliser un second jeu de revêtements. Bien que cette façon de procéder réduise la durée de la période d'interruption de l'opération de coulée, il en résulte qu'un colt accru du fait qu'il est nécessaire de prévoir un jeu de revêtementsde rechange pour chaque moule. Une autre solution à ce problème a consisté à appliquer un revêtement dur, tel que du nickel ou du chrome, sur la sur- face de coulée intérieure du moule mais ceci accroit égale- ment considérablement le coût du revêtement du moule. La présente invention résoud les problèmes précités en abordant d'une manière totalement nouvelle le problème de l'usure inégale des revêtements des parois du moule. Conformément aux principes de la présente invention,des surfaces d'usure ou de portée supplémentaires sont position- nées au-dessous du moule entre la base de la cavité du moule et le premier jeu de rouleaux. Ces surfaces de portée ou de guidage fonctionnent comme un prolongement du moule et sont en appui contre le ruban coulé pour réduire de manière im- portante le contact entre le ruban et la partie inférieure des revêtements desparois dumoule, réduisant ainsi de manière importante toute usure inégale des revêtements des parois du moule. La surface de portée,selon les principes de la présente invention,peut être constituée par une ou plusieurs surfaces de portée pour chaque paroi de moule et la surface de portée qui fonctionne comme un prolongement du moule peut être ré- glable vers l'intérieur et vers l'extérieur de sorte que, lorsque la surface de portée s'use, il est possible de régler la surface de portée vers l'intérieur pour maintenir la fonc- tion désirée qui consiste à réduire le contact entre le ru- ban et la partie inférieure du revêtement du moule. Les surfaces de portée de la présente invention sont nettement plus petites dans la direction verticale que la pa- roi du moule elle-même et ces surfaces de portée accroissent considérablement la durée de vie utile des revêtements du moule. En outre, du fait des dimensions relativement petites de ces surfaces de portée, dans le cas o elles doivent être ré-usinées,il y a une réduction importante de l'intervalle de temps pendant lequel l'opération de coulée doit être inter- rompue. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparitront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexes dans lequel: la Fig.- est une vue en perspective d'un moule pour la coulée continue; la Fig. 2 est une vue de face, en élévation, de la paroi intérieure du moule sur laquelle on a représenté une configu- ration d'usure; la Fig. 3 est une vue en perspectivequireprésente une paroi de moule avec les surfaces de portée de la présente invention positionnées au-dessous de la paroi de moule; la Fig. 4 est une vue en élévation latérale, prise dans le plan des flèches 4-4 de la Fig. 3; et la Fig. 5 est une vue en coupe, prise dans la direc- tion des flèches 5-5 de la Fig. 4. Un moule 10 pour la coulée continue,représenté sur la Fig. 1,comprend typiquement deux éléments de paroi de moule avant et arrière opposés 11 et respectivement, 12 espacés l'un de l'autre et deux éléments de paroi de moule latéraux opposés 13 et, respectivement, 14 espacés l'un de l'autre. Les quatre éléments de paroi de moule sont disposes sous la forme d'un récipient en forme de boite, rectangulaire ou car- ré, ouvert à son sommet et à sa base, les éléments de paroi latéraux 13 et 14 étant serrés de manière réglable entre les éléments de paroi avant et arrière 11, 12 pour délimiter entre eux une cavité de coulée 15. Du métal en fusion est versé dans l'extrémité supérieure ouverte de la cavité 15 et du métal solidifé sous la forme d'une brame ayant une peau solidifiée qui entoure un noyau de métal fondu émerge de l'extrémité inférieure de la cavité de moule. Des rou- leaux sont en appui contre la brame qui sort de l'extrémité inférieure ouverte de la cavité de coulée,ces rouleaux con- traignant la brame à suivre un trajet en arc dirigé vers le bas,de la verticale à l'horizontalecomme il est bien connu. Chacun des éléments de paroi de moule avant et arrière 11, 12 est constuit sous la forme d'une structure stratifiée qui comporte un revêtement 16 en cuivre ou en un métal ana- logue au cuivre monté sur une chemise en acier ou plaque sup- port en acier 17. De même, chacun des éléments de paroi latéraux 13, 14 est construit sous la forme d'une structure stratifiée qui comporte une plaque de revêtement 18 en cuivre ou en un mé- tal analogue au cuivre montée sur une chemise en acier ou plaque support en acier 19. Des moyens de réglage classiques 20 sont prévus pour permettre d'écarter l'un de l'autre les éléments de paroi de moule avant et arrière de façon que l'on puisse déplacer les éléments de paroi latéraux en rapprochement ou en éloignement l'un de l'autre, de manière à régler ainsi la largeur de la cavité de coulée 15, chacune des plaques de revêtement en cuivre étant positionnée de façon à être en contact avec le métal fondu pendant l'opération de coulée. Comme il est classique, des moyens sont prévus pour re- froidir le métal fondu pendant l'opération de coulée. Spéci- fiquement, chacune des plaques de revêtement 16, 18 en cuivre est munie d'une série de gorges ou rainures verticales 21 usinées dans l'une de ses faces. Chacune des plaques sup- ports 16, 18 en acier est munie de rainures horizontales su- périeure et inférieure 22, 23 qui fonctionnent comme des collecteurs, les rainures 22, 23 étant en communication avec chacune des rainures verticales 21 lorsque le revêtement en cuivre est fixé à la plaque support en acier. Des orifices d'entrée et de sortie 24 et, respectivement, 25 sont usinés à travers la plaque support en acier et sont respectivement en communication fluidique avec le collecteur 22 et le col- lecteur 23 de sorte qu'à la suite de l'introduction d'un fluide de refroidissement,tel que de l'eau,dans l'orifice d'entrée 24, le fluide de refroidissement s'écoule dans le collecteur 22 puis dans les canaux 21 et dans le collecteur opposé 23 qu'il quitte par l'orifice de sortie 25. Avant la présente invention, pour des raisons précédem- ment indiquées, telles que l'abrasion du métal fondu coulé contre les plaques de revêtement,le défaut d'alignement des rouleaux disposés audessous du moule par rapport à la cavité et le refroidissement inégal, les plaques de revêtement 16, 18 en cuivre avaient tendance à s'user de manière inégale. La Figure 2 représente des configurations d'usure typiques qui se produisent sur une plaque de revêtement en cuivre et comportent une première partie 30 qui présente normalement la plus grande quantité d'usure et des seconde, troisième et quatrième parties,désignées respectivement par les références 31, 32 et 33,qui présentent une usure de plus en plus faible. Après la coulée de 20.000 à 40.000 tonnes d'acier, l'usure d'un revêtement individuel peut atteindre 1,016 mm dans la partie 30, 0,762 mm dans la partie 31, 0,508 mm dans la par- tie 32 et 0,254 mm dans la partie 33. On comprendra que des configurations d'usure existent sur les quatre revêtements en cuivre. Pour réduire fortement sinon éliminer ces configura- tions d'usure sur les plaques de revêtement proprement dites, la présente invention fournit des moyens de portée ou d'appui qui servent à réduire considérablement le contact entre le ruban de métal coulé et les plaques de revêtement 16, 18 en cuivre. Les moyens de portée sont faciles à remplacer, sont relativement peu onéreux et constituent des prolonge- ments verticaux des parois de la cavité de moule à l'extré- mité inférieure du moule. Comme représenté sur les Fig. 3, 4 et 5, auxquelles on se référera, les moyens de portée préférés de la présente invention comprennent un premier bloc de montage 41 montée sur le dessous de la plaque support 17 au moyen de plusieurs boulons 42. Le bloc de montage 41,qui peut être fabriqué en acier,comporte un alésage transversal traversant 43, l'axe de l'alésage étant perpendiculaire à la direction de coulée du métal fondu. Spécifiquement, l'alésage 43 s'étend depuis l'extérieur en direction de l'intérieur du moule et l'alésage est muni d'une rainure de clavette axiale 44. Les moyens de portée 40 comportent également un bloc 45 formant surface de portée ou d'appui qui peut être fabriqué en cuivre ou qui est muni d'un revêtement en cuivre et qui est fixé à un arbre 46. L'arbre 46 est dimensionné de façon à s'adapter à l'intérieur de l'alésage transversal 43 et il comporte une clavette ou nervure axiale 47 conçue pour s'en- gager dans la rainure de clavette 44 formée dans le bloc de montage 41. La combinaison de la clavette et de la rainure de clavette empêche un mouvement de rotation de la surface de portée 45. Il est souhaitable de pouvoir régler la position du bloc 45 formant surface de portée par rapport à la cavité du moule et des moyens sont prévus pour permettre l'exécu- tion d'un tel réglage. Dans le mode de réalisation repré- senté, l'arbre 46 comporte une série de dents 48 qui sont formées sur un côté de l'arbre à la manière d'une crémail- lère. Un engrenage 49 est monté au moyen d'une console de montage 50 sur la plaque support 17 et un levier ou autre moyen d'entraînement 51 est prévu pour permettre de faire tourner l'engrenage 49 dans l'un ou l'autre sens de façon à faire ainsi avancer ou reculer l'arbre 46 muni d'une den- ture formant crémaillère. Le déplacement de l'arbre 46 pro- duit un mouvement linéaire correspondant du bloc 45 formant surface de portée. Comme représenté sur la Fig. 4, la position du bloc 45 formant surface de portée en contact avec la peau solidifée 52 du ruban métallique fondu 53 établit un espace ou sépara- tion 54 entre le ruban 53 et le revêtement 16 en cuivre à l'extrémité inférieure de la cavité de moule réduisant ain- si de manière importante l'usure et supprimant pratiquement les inégalités d'usure des plaques de revêtement en cuivre. La présente invention prévoit l'emploi de moyens de por- tée 40 pour un ou plusieurs éléments de paroi de moule 11, 12, 13 et 14. En outre, les moyens de portée peuvent compor- ter un unique bloc 45 formant surface de portée qui s'étend sur toute la distance d'un côté à l'autre du revêtement de paroi de moule ou,comme représenté sur la Fig. 3,ils peuvent comporter plusieurs blocs 45 formant surface de portée dont chacun est individuellement réglable. On comprendra que,lorsque le bloc 45 formant surface de portée s'use, on peut faire avancer l'arbre 46 vers l'inté- rieur en direction du ruban 53 de façon ainsi à réduire le contact entre le ruban 53 et le revêtement 16 de paroi du moule. On peut effectuer un tel réglage pendant une opéra- tionde coulée continue ou entre deux opérations de coulée. Dans le cas o le bloc 45 formant surface de portée en cuivre est usé, on peut facilement le remplacer en faisant tourner l'engrenage 49 de manière que l'arbre 46 puisse être retiré du bloc de montage 41 et, après retrait du bloc et de l'arbre,on introduit un nouvel ensemble arbre-bloc formant surface de portée dans le bloc de montage. On comprendra que les moyens formant surface de portée peuvent être montés sur le dessous du moule ou qu'ils peuvent, suivant une variante, être montés sur les rouleaux disposés au-dessous du moule ou encore qu'ils peuvent être montés in- dépendamment entre le dessous du moule et le sommet du pre- mier jeu de rouleaux. On a donné ci-dessus une description complète d'un mode de réalisation préféré de la présente invention. Naturelle- ment, on peut apporterdiverses modifications à ce mode de réalisation sans sortir du cadre ni s'écarter de l'esprit de l'invention qui, par conséquent, ne doit être limitée que dans la mesure définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Un moule pour la coulée continue de métal, ce moule étant formé par une paire d'éléments de paroi de moule avant et arrière opposés (11, 12), espacés l'un de l'autre,et par une paire d'éléments de paroi latéraux opposés (13, 14),espacés l'un de l'autre, chacun de ces éléments de paroi avant et arrière et latéraux ayant une face de coulée intérieure(16,18), ces éléments de paroi avant, arrière et latéraux étant dis- posés de façon à former une cavité de coulée (15) à section transversale approximativement rectangulaire ouverte à ses extrémités supérieure et inférieure délimitée par lesdites faces intérieures, ce moule étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (45) formant surface de portée dispo- sés au-dessous d'au moins l'un des éléments de paroi de moule, ces moyens formant surface de portée s'étendant la- téralement vers l'intérieur en direction du plan de la face intérieure(16, 18)de l'élément de paroi de moule opposé de sorte que, lors de la coulée, le ruban métallique formé (53) entre en contact avec les moyens formant surface de portée de manière à réduire le contact entre le ruban métallique et l'élément de paroi de moule situé au-dessus. 2 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux moyens (45) formant surface de portée disposés respectivement au-dessous et au voisinage de l'élé- ment de paroi avant et de l'élément de paroi arrière. 3 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (45) formant surface de portée sont réglables en rapprochement et en éloignement du plan de la face intérieure (16, 18) opposée. 4 - Moule selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens formant surface de portée peuvent être réglés pendant la coulée continue. - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant surface de portée comportent plusieurs surfaces de portée séparées. 6 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant surface de portée sont montés sur le moule. 7 - Un moule pour la coulée continue de métal, ce moule étant formé par une paire d'éléments de paroi de moule avant et arrière opposés (11, 12)?espacés l'un de l'autre,et par une paire d'éléments de paroi latéraux opposés (13, 14) espa- cés l'un de l'autre, chacun de ces éléments de paroi avant, arrière et latéraux ayant une face de coulée intérieure(16,18) ces éléments de paroi avant, arrière et latéraux étant dispo- sés de façon à former une cavité de coulée (15) en forme de boite ouverte à ses extrémités supérieure et inférieure dé- limitée par lesdites face de coulée intérieures, ce moule étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de portée (40) disposés audessous du moule pour réduire le contact entre l'un au moins des élémnets de paroi de moule et le ru- ban métallique (53) qui est coulé dans la cavité de coulée (15). 8 - Moule selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de portée (40) disposés au-dessous de chacun des éléments de paroi de moule avant et arrière pour réduire le contact entre le ruban métallique (53) qui est coulé et chacun des éléments de paroi de moule avant et arrière. 9 - Moule selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de portée (40) sont réglables vers l'intérieur et vers l'extérieur par rapport à la cavité de coulée (15). 10 - Moule selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de portée (40) comprennent plusieurs surfaces de portée séparées (45). 11 - Moule selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de portée (40) comprennent plusieurs surfaces de portée séparées chacune de ces surfaces de portée séparées étant réglables sélectivement et indépendamment. 12 - Moule selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de portée (40) peuvent être réglés au cours de la coulée. 13 - Moule selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de portée sont montés sur le moule.