Brevet FR2550974A1 — publié le 19850301

Dispositif et procédé pour la coulée continue de métal La présente invention concerne un dispositif pour la coulée continue du métal, en particulier comportant une machine de coulée à lingotières circulantes, o le métal sort entre les lingotières sous forme de bain de fusion depuis une buse avec éventuellement une embouchure de buse et se solidifie entre des éléments qui le limitent latéralement, ainsi qu'un procédé dans ce but. Pour la coulée continue, en particulier des métaux ferreux et non ferreux, on a étudié et mis au point des machines qui présentent une lingotière à parois mobiles en permanence. Parmi ces machines se trouvent celles dans lequelles la coulée se fait entre deux bandes d'acier circulantes On connaît de plus des machines dans lesquelles le moule de coulée est formé 15 d'une double série de demi-lingotières, réunies pour former deux chaînes sans fin circulantes Côté coulée, les demi-lingotières, situées en face l'une de l'autre, se placent l'une contre l'autre et elles se déplacent dans cette position sur un certain trajet, sur lequel elles forment la lingotière à chenille pro20 prement dite Ensuite elles se séparent pour se retrouver peu après à l'extrémité côté coulée. En particulier dans le cas des machines à lingotières à chenille pour la coulée de bandes métalliques relativement minces, par exemple de bandes d'une épaisseur de seulement 20 mm 25 et en-dessous, la zone située autour de la buse d'arrivée ainsi que cette buse elle-même constituent le constituant le plus problématique de toute l'installation Ceci provient en premier lieu de ce qu'aussi bien la sollicitation mécanique que la sollicitation des composants par la température très élevée du 30 métal sont les plus fortes. Habituellement, le bain de métal en fusion ou la bande de métal qui se solidifie entre les lingotières est repris latéralement par des limiteurs latéraux circulants Ces limiteurs latéraux nécessitent une dépense élevée pour leur installation 35 et leur entretien, d'autant plus que pour différentes épaisseurs de bande coulée, il faut également différents limiteurs latéraux Leur fragilité à l'égard des incidents est en particulier d'autant plus élevée que la distance, aussi bien entre les limiteurs latéraux et la buse qu'entre les limiteurs latéraux et la lingotière, doit être réglée avec une très grande précision et doit être maintenue pendant le processus de la coulée De plus, les limiteurs latéraux connus n'autorisent pas de modifier pendant le processus de la coulée la largeur de la bande de métal que l'on coule Mais il y a ici un désavantage notable, car il n'est possible d'adapter la largeur de la bande coulée a une largeur demandée que dans une mesure limitée, généralement de façon discontinue par pas La mise à largeur exacte doit donc se faire par refendage de la bande, ce qui conduit à nouveau à des chutes importantes de métal, liées à des coûts de main15 d'oeuvre. L'inventeur s'est donné comme objet d'étudier et de réaliser un dispositif, ainsi qu'un procédé, du type mentionné au début, dans lequel il puisse régler pendant le processus de la coulée la largeur de la bande coulée et puisse simultanément 20 avoir un meilleur contrôle du flux du bain de métal en fusion. De plus, on doit également obtenir un refroidissement latéral visé. Pour atteindre cet objet, la solution consiste en ce qu'à l'embouchure de la buse se raccorde respectivement des deux côtés un déflecteur que suit respectivement dans le sens de la coulée un bloc de refroidissement. Le déflecteur présente en particulier l'avantage que le bain de métal en fusion ne s'écoule pas latéralement derrière l'embouchure de la buse, en plus du fait qu'elle soit, dans tous 30 les cas, déjà exposée à de très importantes forces d'érosion De ce fait, on prolonge la durée de vie de cette buse très coûteuse Le bloc de refroidissement qui suit opère un refroidissement latéral, visé, du bain de fusion ou de la bande de métal qui se solidifie, ce qui agit très positivement sur la qualité de la 35 bande de métal, en particulier dans la zone de bordure. Le déflecteur est constitué d'un matériau réfractaire, étant précisé que l'on emploie ici de préférence la marinite ou la monalite Le bloc de refroidissement, par contre, doit être en un métal qui présente pourtant un point de fusion plus élevé 5 que le métal à couler Par exemple, dans le cas de la coulée de l'aluminium, le bloc de refroidissement sera en cuivre Dans le cas de la coulée de l'acier, on peut par contre penser à un bloc de refroidissement également en acier. Déflecteur et bloc de refroidissement sont alignés l'un 10 par rapport à l'autre, de façon à former entre eux une fente par laquelle on peut souffler un gaz dans l'angle situé entre le déflecteur et le bloc de refroidissement Généralement le bloc de refroidissement devrait être disposé un peu décalé vers l'arrière par rapport au déflecteur Le bain de métal en fusion 15 s'écoule alors autour du déflecteur et arrive sur le bloc de refroidissement en formant une zone d'angle Si le bain de métal en fusion s'écoulait dans cette zone d'angle et s'y solidifierait éventuellement en partie, ceci agirait négativement sur la qualité de l'arête de la bande Grâce au gaz que l'on souffle, 20 il se forme toutefois dans la zone d'angle un coussin de gaz qui refoule le bain de métal en fusion hors de cette zone d'angle. Pour appuyer cette caractéristique de l'invention, on peut encore prévoir en plus dans le bloc de refroidissement un canal avec éventuellement un réservoir par lequel on injecte sous 25 pression un lubrifiant, par exemple de l'huile, dans la zone d'angle située entre le bloc de refroidissement et le déflecteur Ce lubrifiant facilite également la tendance du métal, qui se solidifie lentement, à l'arête de la bande coulée, à glisser le long du bloc de refroidissement jusqu'à ce que la croûte 30 atteigne une épaisseur résistante et que la bande de métal se contracte en s'écartant du bloc de refroidissement. Le bloc de refroidissement lui-même comporte un canal annulaire pour amener un lubrifiant, généralement de l'eau. Une autre caractéristique essentielle de l'invention est 35 que l'on peut régler la largeur d'écoulement du bain de métal en fusion entre les déflecteurs situés l'un en face de l'autre. Dans ce but, on déplace manuellement ou automatiquement les déflecteurs eux-mêmes pour les rapprocher ou les éloigner l'un de l'autre Cette mesure permet par exemple de modifier la vitesse d'écoulement du même métal en fusion et de l'adapter aux conditions demandées Une-vitesse d'écoulement plus élevée fait par exemple aussi que le bain de métal en fusion ait une moindre tendance à s'écouler derrière les déflecteurs En outre, à vitesse plus élevée, le métal ne se solidifie que plus tard, ce 10 qui peut éventuellement modifier sa structure. De préférence, il est prévu de concevoir aussi mobiles l'un par rapport à l'autre les blocs de refroidissement situés l'un en face de l'autre II apparaît de ce fait la possibilité tout à fait essentielle que l'on peut modifier la largeur de la 15 bande de métal pendant la coulée, sans qu'il faille interrompre le processus de la coulée elle-même De plus, un refondage ultérieur de la bande devient superflu, ce qui conduit à une moindre chute de métal et à une diminution des coûts de production Il est également dans le cadre de l'invention que les déflecteurs 20 soient éventuellement fixes tandis que seuls les blocs de refroidissement soient prévus modifiables en position Du reste, le déplacement des blocs de refroidissement se fait très lentement, par exemple à la vitesse de 1 cm par minute. Au raccordement au bloc de refroidissement, il est en outre prévu, selon l'invention, une buse avec laquelle un nuage d'eau est pulvérisé sur la bande de métal, pour interdire à la bande de métal une refusion. Le procédé de coulée continue du métal est en particulier caractérisé en ce que la largeur du métal sortant de l'embouchu30 re de la buse et/ou la largeur de la bande de métal qui se solidifie se modifie pendant la coulée C'est également ici que se trouve l'avantage le plus essentiel de l'installation représentée ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé qui représente, dans une figure unique, un extrait d'une coupe longitudinale d'une machine de coulée à lingotière circulante 1, dans la zone d'une sortie 4 d'une embouchure de buse 2, par laquelle un bain de métal en fusion 3 s'écoule entre les lingotières dont, pour motif de visibilité, on n'a représenté que la lingotière inférieure 1. Le bain de métal en fusion se déplace, maintenu à une largeur b par les parois 5 de l'embouchure de la buse 2, en direction de la sortie 4 Là, la largeur b du flux 3 de métal en fusion est ramenée à une largeur b 1 par des déflecteurs 6. Ensuite, le bain de métal en fusion 3 s'écoule autour des déflecteurs 6, comme l'indiquent les flèches 7, et il arrive sur un bloc de refroidissement 8 Celui-ci, par refroidissement, 15 fait que le bain de métal en fusion 3 se solidifie et se contracte pour prendre la largeur finale b 2 de la bande de métal coulée (représentée contractée). Les déflecteurs 6 sont de préférence constitués d'un matériau isolant, par exemple de la marinite, de la monalite ou 20 autre semblable, tandis que le bloc de refroidissement 8 peut être fabriqué en un matériau présentant un point de fusion approprié vis-à-vis du bain de métal en fusion 3. Entre les déflecteurs 6 et les blocs de refroidissement 8 se trouve une fente 9 dans laquelle agit un gaz (représenté par 25 les flèches 10) Ce gaz, de préférence de l'air, interdit que le bain de métal en fusion 3 ne pénètre, dans la zone d'angle 11, entre le déflecteur 6 et le bloc de refroidissement 8, ce qui est d'une importante signification pour la qualité d'une arête 12 de la bande Pour améliorer la formation d'un coussin d'air 30 et pour améliorer la capacité de glissement de la bande de métal, on introduit, en plus du gaz 10, par un canal 14 avec réservoir 15 du bloc de refroidissement 8, un lubrifiant 16, (par exemple de l'huile) dans la zone d'angle 11. Le refroidissement lui-même se fait par introduction d'un 35 réfrigérant 17 (de préférence de l'eau) dans un canal annulaire 18 du bloc de refroidissement 8. Le métal sortant du bloc de refroidissement est ensuite influencé par l'air comprimé 20 sortant des buses 21 pour interdire une refusion A l'air comprimé 20, on ajoute encore de préférence de l'eau pour obtenir un brouillard d'eau refroidissant. Les déflecteurs 6 sont réglables dans la direction x, ce qui permet de modifier la largeur b 1 De même le bloc de refroidissement 8 doit pouvoir se modifier dans la direction x, séparément ou en liaison avec les déflecteurs 6, de façon que ces éléments, qui limitent latéralement le bain de métal en fusion, puissent déterminer sa largeur définitive b 2. 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'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la coulée continue du métal, en particulier comportant une machine de coulée à lingotières circulan5 tes, oh le métal sort entre les lingotières sous forme de bain de fusion depuis une buse avec éventuellement une embouchure de buse et se solidifie entre des éléments qui le limitent latéralement, caractérisé en ce qu'à l'embouchure ( 2) se raccordent des deux côtés respectivement un déflecteur ( 6) que suit respec10 tivement dans le sens de la coulée un bloc de refroidissement ( 8). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un déflecteur ( 6) est constitué d'un matériau isolant, de préférence de la marinite ou de la monalite. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'entre le déflecteur ( 6) et le bloc de refroidissement ( 8) se forme une fente ( 9) par laquelle on peut souffler dans l'angle ( 11) constitué du déflecteur ( 6), du bloc de refroidissement ( 8) et du bain de fusion ( 3), un gaz 20 ( 10) qui crée dans cet angle ( 11) un coussin de gaz. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans cet angle ( 11) débouche également un canal ( 14), éventuellement avec réservoir ( 15), pour amener un lubrifiant ( 16). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 25 à 4, caractérisé en ce que le bloc de refroidissement ( 8) présente un canal annulaire ( 18) pour amener un réfrigérant ( 17). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on peut modifier la largeur d'écou30 lement (b 1) du bain de métal en fusion ( 3) entre les déflecteurs ( 6) situés en face l'un de l'autre par déplacement des déflecteurs ( 6) dans la direction (x) et/ou la largeur (b 2) par déplacement des blocs de refroidissement ( 8) situés l'un en face de l'autre. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'en aval de chaque bloc de refroidissement ( 8) est disposée une buse ( 21) que l'on peut alimenter en air comprimé ( 20), éventuellement en y ajoutant de l'eau. 8 Procédé pour la coulée continue du métal, en particulier comportant une machine de coulée à lingotières circulantes, o le métal sort entre les lingotières sous forme de bain de fusion depuis une buse avec éventuellement une embouchure de buse et se solidifie entre des éléments qui le limitent latéralement, caractérisé en ce que la largeur du métal sortant de l'embouchure de la buse et/ou la largeur de la bande de métal qui se solidifie se modifie pendant la coulée.