Brevet FR2566688A1 — publié le 19860103

Procédé et dispositif pour la coulée en continu de bain de fusion de métal, notamment de bain de fusion d'acier L'invention concerne un procédé et un dispositif pour la coulée en continu de bain de fusion de métal, notamment de bain de fusion d'acier, à partir d'un réservoir d'alimentation ouvert en bas, par refroidisse- ment formant directement une barre de coulée. Des procédés de ce genre servent à la production de barres de coulée sous forme de matériau pré- affiné qui, tout en conservant un degré de déformation minimal, sont ensuite laminées en bandes de tôle. Le lami- nage est effectué soit à froid, soit à chaud. Pour une bande préchauffée, les épaisseurs de coulée sont, en règle générale, de 25 à 40 mm et, pour une bande prérefroidie, de 2 à 8 mm. La largeur de telles bandes de métal atteint jusqu'à 2.000 mm environ. I1 est connu ("Handbuch des Strang- giessens" du Dr. Erhard Herrmann, Aluminium-Verlag GmbH, DUsseldorf, 1955. page 29, indication 45) de couler un bain de fusion de métal suivant un procédé selon lequel la coulée est amenee sur l'une des extrémités d'une table chauffée pour partie et refroidie pour partie, et de traiter les bandes par paires de cylindres superposés montées à l'autre extrémité pour en former des tôles. Ce procédé, datant de l'année 1907, suivant lequel sont coulés des métaux tels que plomb. étain, zinc ou leurs alliages, a été encore amélioré en 1908, en remplaçant la table fixe de coulée par une bande en circulation, afin d'éviter une rupture de la tôle en forme de bande qui est constituée avant la solidification complète. Ce n'est qu'après un durcissement suffisant que la tôle arrivait sur une table fixe et entre les cylindres. Il est connu, en outre, lors de la coulée en continu d'un bain de fusion de métal, à partir d'un réservoir d'alimentation ouvert en bas, de le faire passer directement entre deux roues de coulée formant la coquille de coulée continue. Le bain de fusion est égale- ment amené directement entre des paires de bandes se fai - sant face, - en limitant latéralement la section trans- versale de la coulée - pour le couler en continu sous la forme d'une barre de coulée. Ces procédés connus sont affectés de l'inconvénient consistant en ce que la coulée dépend de la pression métallostatique ou pression ferrostatique de la colonne de métal et de la configuration de la section transversale de la busette de coulée au réservoir d'ali- mentation, de sorte que le controle de l'épaisseur de la barre de coulée est compliqué ou meme pratiquement impos- sible. Les procédés du genre en question sont, en outre, affectés de l'inconvénient consistant en ce que le réglage de l'épaisseur est extrêmemeent problématique pour des épaisseurs de coulée différentes, sinon meme complètement impossible. L'invention a, en conséquence, pour but de réaliser un procédé de coulée - en même temps que le dispositif correspondant - permettant un réglage d'épaisseur qui reste, dans une très large mesure, indé- pendant, ou à l'abri d'influence, d'autres paramètres, avec la possibilité de produire des barres de coulée par- ticulièrement minces. L'invention concerne, à cet effet, un procédé caractérisé en ce que le bain de fusion de métal, dans la zone de l'ouverture du fond, sur une paroi du réservoir d'alimentation située à l'opposé du c6té du soutirage de la barre de coulée, est dévié à partir de la verticale, par amenée continue sur une bande de métal en mouvement, très sensiblement plane et de haute conductibi- lité thermique dans la direction que suit cette bande de métal déplacée dans le sens du soutirage de la barre de coulée, tandis qu'entre le réservoir d'alimentation et la bande de métal, avec au moins la paroi du réservoir d'ali- mentation située en regard du c8té du soutirage de la barre de coulée, un écart d'épaisseur est réglé pour la barre de coulée. Un tel procédé ne cause en aucune façon des problèmes quant au point de fonctionnement entre le réservoir d'alimentation et la bande de métal en mouve- ment, étant donné qu'au point de changement de direction entre le réservoir d'alimentation et la bande de métal, il est possible, grâce au ménisque du bain de fusion, et tout en conservant une fente de déplacement, de renoncer à des moyens d'étanchement particuliers. Le réglage d'épaisseur lui-même est alors effectué avantageusement au moyen d'une paroi du réservoir d'alimentation située à l'opposé; il! a alors aussi particulièrement a\antage à limiter d'a\ance la quantité du courant de bain de fusion s'écoulant par unité de temps, grace à une section transversale appropriée de l'ouverture du fond du réseroir d'alimentation. Avec ce procédé, il ne se présente pourtant pas de problèmes concernant le réglage de la vitesse de coulée. étant donné qu'une amélioration appor- tée par l'in\ent-ion consiste en ce que la vitesse de cou- lée est réglée par la vitesse de déplacement de la bande de métal et l'évacuation de chaleur de celle-ci. Une certaine influence exercée sur la vitesse de coulée peut, pour des raisons métallurgiques, provenir du fait que la vitesse de coulée est réglée par le niveau de hauteur métallostatique (ferrostatique) dans le réservoir d'alimentation. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention est avantageusement réalisé selon la caractéristique consistant en ce que le réservoir d'alimentation forme, sur sa face inférieure, une ouverture d'écoulement ayant la largeur de la barre de coulée et qui est limitée, d'une part, du côté situé à l'opposé de la direction du soutirage de la barre de cou- lée, par une paroi du réservoir d'alimentation disposée de façon à réserver une fente de déplacement avec une bande de métal refroidie, passant sur des rouleaux d'appui et, d'autre part, par une paroi, du réservoir d'alimenta- tion, qui, du côté situé en regard de la direction du sou- tirage de la barre de coulée, rétrécit la section trans- versale du réservoir d'alimentation. L'avantage d'un tel dispositif consiste en un réservoir d'alimentation de grand volume qui n'est pourvu que d'une ouerture d'écoulement relativement petite, de telle sorte que. même avec un niveau de hauteur métallo- statique relativement bas, il X a toujours suffisamment de bain de fusion qui se présente pour la coulée continue. Un réglage d'épaisseur pour des épais- seurs différentes de la barre de coulée s'opère dès lors grâce au fait que la paroi du réservoir d'alimentation qui se trouve du côté du soutirage de la coulée peut être réglée à un niveau correspondant à l'épaisseur de la barre de coulée au-dessus de la bande de métal. Une autre manière de régler l'épais- seur est rendue possible en prévoyant que le réservoir d'alimentation puisse-basculer autour du bord inférieur de la paroi de ce réservoir située à l'opposé du côté du sou- tirage de la coulée. Du point de vue de la technique d'ins- tallation, une séparation entre le côté chaud et le côté refroidi de l'opération de coulée est facilitée avanta- geusement en refroidissant la bande de métal de haute conductibilité thermique sur sa surface située à l'opposé de la barre de coulée. Un refroidissement de ce genre de la bande de métal, c'est-à-dire un court trajet de passage de chaleur s'obtient en prévoyant que la bande de métal de haute conductibilité thermique présente une épaisseur d'en- viron 1 à 2 mm. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, il est prévu que la fente de déplacement en- tre réservoir d'alimentation et bande de métal est d'envi- ron 0,2 à. 1,0 mm. On comprend là par "fente de déplacement" l'écartement du réservoir d'alimentation dans la zone du ménisque du bain de fusion. En dehors du réservoir d'alimentation, il est uniquement nécessaire, pour le dispositif, que la bande de métal passe sur plusieurs rouleaux d'appui, dont l'un au moins sert de rouleau tendeur pour la bande de métal et dont l'un au moins est entraîne en rotation. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 en est une vue de c8té, schématique, en perspective, en regardant en direction de la sortie du réservoir d'alimentation. Le bain de fusion de métal 1 se trouve, à la température de coulée, dans le réservoir d'alimenta- tion 2, pourvu d'une ouerture 3 en son fond. Ce réservoir 2566-688 d'alimentation 2 forme un côté 4 de soutirage de coulée, o la barre de coulée 5 est soutirée dans la direction indiquée par la flèche 6. Sur ce côté 4 du soutirage se trouve la paroi 7 du réservoir d'alimentation 2. La paroi 8 du réservoir d'alimentation située à l'opposé du côté 4 du soutirage forme avec une bande de métal 9 de haute conductibilité thermique une fente de déplacement 10 qui, pour une hauteur d'environ 0,2 à 1,0 mm, amène le bain de fusion 1 à obturer la fente de déplacement en forme d'un ménisque 11. Dans cette fente de déplacement 10, le bain de fusion 1 se trouve en quelque sorte enfermé par un voile de gaz ou par des jets de gaz consistant en gaz inertes, tels que, par exemple, argon ou azote, c'est-à-dire aussi bien se trouve placé de l'extérieur sous une pression relativement élevée. Le bain de fusion 1 arrive depuis la verticale 12, par changement de direction sur la paroi 8 du réservoir d'alimentation, à l'horizontale 13 et vient là au contact de la face supérieure 9a de la bande de métal 9; celle-ci est refroidie sur sa face inférieure 9b, au moyen de jets 14 d'agent de refroidissement, de telle manière, que l'évacuation de chaleur en direction de ce refroidissement soit supérieure au flux de chaleur du bain de fusion 1. La température de la bande de métal 9 reste ainsi, avec cette intensité de refroidissement, toujours au niveau de température de l'agent de refroidissement. La paroi 7 du réservoir d'alimentation, située du côté 4 du soutirage de la coulée, détermine par son extrémité inférieure 7a l'écart d'épaisseur 15 et ainsi l'épaisseur de la barre de coulée 5. La bande de métal 9 passe sur une rangée de rouleaux d'appui 16, qui supportent le poids de la barre de coulée 5. Les distances entre les rouleaux d'appui 16 sont alors prévues de telle manière que, chaque fois entre deux rouleaux 16, la bande de métal 9 se trouvant de façon correspondante sous effort de tension, il en résulte un appui horizontal de celle-ci. La bande de métal 9 pourrait cependant aussi être disposée en formant un angle aigu avec l'horizontale. La bande de métal 9 est, en outre. munie d'au moins un rouleau d'appui 16 entraîné en rotation et d'au moins un rouleau d'appui réalisé sous forme de rouleau tendeur. Le rouleau d'appui 16 entraîné transmet à la bande de métal 9 une vitesse de déplacement qui, pour une conductibilité thermique appropriée de cette bande 9 flexible, correspond à la vitesse de coulée. Cette vitesse de coulée peut aussi être influencée par la hau- teur métallostatique (ferrostatique) 17 du bain de fusion 1, c'est-à-dire paç le niveau 17a de la coulée. Ce niveau 17a de la coulée ne consti- tue cependant pas le critère proprement dit à considérer pour le réglage. C'est bien plutôt la dynamique du bain de fusion 1 qui est déterminante dans la coopération de l'ouverture 3 du fond du reservoir avec la bande de métal 9; le changement de direction du courant de la coulée de la verticale 12 à l'horizontale 13 représente alors un réglage automatique. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comporte donc le réservoir d'alimentation 2. qui, sur sa face inférieure, a l'extrémité 7a- de sa paroi 7,.forme une ouverture d'écoulement 3 correspondant à la largeur de la barre de coulée et dont la distance à la bande de métal 9 détermine l'épaisseur de la barre de coulée. Du côté 18 opposé à la direction 6 du soutirage de la barre de coulée,. on a laissé, entre la paroi 8 du réservoir d'alimentation et la bande de métal 9, la fente de déplacement 10 qui est réglée de telle manière qu'il se forme le ménisque 11 mentionné plus haut. Du coté 4 du soutirage de la barre de coulée, la paroi 7 du réservoir d'alimentation-rétrécit la section transversale de ce réservoir 2 de telle manière, qu'il en résulte une ouverture horizontale conme aussi une ouverture verticale; l'extrémité 7a de la paroi 7 déterninrie alors l'épaisseur de la barre de coulée ou l'écart d'épaisseur 15, et transmet, en meme temps, l'action d'une coquille de coulée continue. Il est bien entendu possible - ce que l'on n'a qu'indiqué par la flè- che 19 - de réaliser de façon réglable l'écart d'épaisseur par relevage ou abaissement de la paroi 7 du réservoir d'alimentation. La bande de métal 9 de haute conducti- bilité thermique est d'une épaisseur telle, qu'il est assuré d'obtenir une puissance de traversée de chaleur de grandeur correspondante et une flexibilité suffisante, avec une transmission de force de traction élevée. En ce qui concerne la fente de déplacement 10, entre le réser- voir d'alimentation 2 et la bande de métal 9, elle est réglée, par exemple, lors de la coulée de bain de fusion d'acier, à 0,2 mm. La bande de métal 9 est alors maintenue tendue par l'un des rouleaux d'appui 16 et entraînée par l'un au moins des rouleaux 16 tournant dans le sens de la flèche 20 (figure 1). R E V E ND I C A T I 0 N S 1 ) Procédé pour la coulée en continu de bain de fusion de métal, notamment de bain de fusion d'acier, à partir d'un réservoir d'alimentation ouvert en- bas, par refroidissement formant directement une barre de coulée, procédé caractérisé en ce que le bain de fusion de métal (1), dans la zone de l'ouverture (3) du fond, sur une paroi (8) du réservoir d'alimentation (2) située à l'opposé du c6té (4) du soutirage de la barre de coulée, est dévié à partir de la verticale (12), par amenée conti- nue sur une bande de métal (9) en mouvement, très sensi- blement plane et de haute conductibilité thermique, dans la direction que suit cette bande de métal (9) déplacée dans le sens (6) du soutirage de la barre de coulée, tan- dis qu'entre le réservoir d'alimentation (2) et la bande de métal (9), avec au moins la paroi (7) du réservoir d'alimentation située en regard du c6té (4) du soutirage de la barre de coulée, un écart d'épaisseur (15) est réglé pour la barre de coulée (5). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de coulée est réglée par la vitesse de déplacement de la bande de métal (9) et l'é\acuation de chaleur de la bande de métal (9). ) Procédé selon l'une ou l'autre des re\endications 1 et 2. caractérisé en ce que la vitesse de coulee est réglée en plus par'le ni\eau de hauteur (17) métallostatique (ferrostatique) dans le réservoir d'alimen- tation (2). 4 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que le réser\oir d'alimentation (2) forme. sur sa face inférieure, une ouxerture d'écoulement (3) ayant la largeur de la barre de coulée et qui est limi- tée, d'une part, du côté (15) situé à l'opposé de la direc- tion (6) du soutirage de la barre de coulée, par une paroi (8) du réservoir d'alimentation disposée de façon à réser- ver une fente de déplacement (10) avec une bande de métal (9) refroidie, passant sur des rouleaux d'appui (16) et, d'autre part, par une paroi (7), du réservoir d'alimenta- tion, qui, du côté (4) situé en regard de la direction (6) du soutirage de la barre de coulée, rétrécit la section transversale du réservoir d'alimentation (2). ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi (7) du réservoir d'ali- mentation située du coté (4) du soutirage de la barre de coulée est réglable à un niveau de hauteur correspondant à l'épaisseur (15) de la barre de coulée au-dessus de la bande de métal (9). 6 ) Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le réser- voir d'alimentation (2) peut basculer autour du bord infé- rieur de la paroi (8) de ce réservoir d'alimentation située à l'opposé du côté (4) du soutirage de la barre de coulée. 7 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la bande de métal (9) de haute conductibilité thermique est refroi- die sur sa surface (9b) située à l'opposé de la barre de coulée. 8 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la bande de métal (9) de haute conductibilité thermique présente une épaisseur d'environ 1 à 2 mm. 9 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la fente de déplacement (10), entre le réservoir d'alimentation (2) et la bande de métal (9), mesure environ 0,2 mm à 1,0 mm. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que la bande de métal (9) passe sur plusieurs rouleaux d'appui (16), dont] 'un au moins sert de rouleau tendeur pour la bande de métal et dont l'un au moins est entraîne en rotation.