Brevet FR2583319A1 — publié le 19861219

La presente invention concerne le domaine de la métallurgie, et notamment les lingotières des machines pour la coulee continue de demi-produits. L'invention peut être appliquée avec une efficacite maximale aux machines horizontales de coulée continue de demi-produits ronds. Les besoins de l'industrie en demi-produits métal liques élaborés à l'aide de machines de coulée continue de demi-produits croissent sans cesse, aussi des prescriptions de plus en plus sévères sont-elles présentées a ces machines, tant en rendement, ce qui s'exprime par 1 'aug- mentation de la vitesse d'extraction du lingot, qu'en qualité des demi-produits coulés. La réalisation de ces prescriptions est tributaire dans une grande mesure de la conception correcte de la lingotière. On connait bien une lingotière de machine pour la coulée continue de demi-produits, dans laquelle la cavité destinée a mouler le lingot est limite par la paroi intérieure d'une chemise refroidie par eau, disposée le long de l'axe longitudinal du corps de la lingotière, sur tout le profil de sa paroi interieure et sur toute sa longueur, et par une paroi amovible montée sur la partie de la lingotière situee du côté de la capacité réceptrice de métal. Ladite paroi amovible est constituee par la tranche d'une douille en refractaire dont le canal est mis en communication avec la cavité de la capacite receptri- ce et avec la cavité de la lingotière. La pratique de l'utilisation des machines de coulée continue de demi-produits équipées d'une lingotière de conception connue a fait apparaître que les demi-produits coulés, élaborés avec extraction périodique (pas-àpas) présentent des défauts sous la forme de couches circulaires et de soudures de fronts de solidification, qui affaiblissent le demi-produit lors de son façonnage ultérieur, par exemple lors du laminage, du forgeage, du matriçage, et provoquent la rupture du lingot. La qualité des demi-produits coulés a pu etre notablement accrue en employant la lingotière de machine pour la coulée continue de demi-produits ronds faisant l'objet de la demande des Etats-Unis d'Amérique NO 522 238 du 11.08.83. Dans cette lingotière connue, la cavité destinée au moulage du lingot est limitée par la paroi intérieure d'une chemise refroidie par eau et par la tranche d'une douille amovible refroidie par eau; disposée coaxialement avec le corps, dans la cavité de la chemise, du côté ofi le métal liquide arrive dans la linflotière. La chemise est placée le long de l'axe longitudinal du corps de la lingotière, sur tout le profil de sa paroi intérieure et sur toute sa longueur. La tranche de la douille refroidie par eau est réalisée hélicoldale. Le canal de la douille met la cavité de la -capacité réceptrice en communication avec la cavité de la lingotière. Dans la lingotière de conception connue, le demiproduit est obtenu par extraction avec rotation simultanée autour de l'axe longitudinal de la'lingotière. La face du demi-produit se formant a partir du métal liquide glisse alors suivant la tranche hélicoidale de la douille refroidie par eau.Une telle conception de la lingotière permet de supprimer dans les demi-produits coulés les défauts du type soudures circulaires et soudures de fronts de solidification, car, primo, le lingot se forme non pas simultanément sur tout son périmètre, mais progressivement, au fur et a mesure de sa rotation et de son extraction simultanées, et secundo, la zone de formation de la peau du lingot a partir du métal liquide est située dans la zone ou commence l'inclinaison de la tranche hélicoidale de la douille, située dans la cavité de la chemise. -Toutefois, la face. du lingot, formée dans la zone ou commence l'inclinaison de la tranche hélicodale de la douille, est en contact avec cette tranche pendant la durée d'un tour du demi-produit. I1 s'ensuit la formation d'une peau d'épaisseur notable, dont la refusion par les portions de métal nouvellement arrivées dans la cavite de la lingotière s' avère difficile. I1 en résulte que, dans la zone de formation de la peau du lingot, cette peau ne se soude pas complètement aux portions de métal nouvel le ment arrives, aussi apparait-il a la surface du lingot une trace sous la forme d'une hélice, sur toute la surface du demi-produit, ce qui diminue la résistance mécanique du demi-produit.Quand le diamètre du demi-produit coulé augmEnte, la qualité de la surface s'abaisse, car la durée. du contact de la peau du demi-produit avec la tranche héli coidale de la douille augmente, ce qui se traduit par une augmentation de l'épaisseur de la peau du lingot, d'où l'tmpossibilité d'obtenir une bonne soudure de la- peau du lingot aux portions de métal nouvellement arrivées. On s'est proposé de créer une lingotière de machine pour la coulée continue de demi-produits, dans laquelle la conception de la paroi frontale, située dans sa partie côté capacité réceptrice de métal, serait telle qu'elle assure une élévation de la qualité des demi-produits coulés, tout en permettant une augmentation de la vitesse d'extraction du demi-produit. L & solution consiste en une lingotière de machine pour la coulée continue de demi-produits, dans laquelle la cavité destinée à mouler le lingot est limitée par la paroi intérieure d'une chemise refroidie par eau, disposée le long de l'axe longitudinal du corps de la lingotière, sur tout le profil de sa paroi intérieure et sur toute sa longueur, et par une paroi frontale située dans sa partie côté capacité réceptrice de métal, cette paroi étant la tranche d'une douille refroidie par eau, qui est placée coaxialement avec le corps, dans la cavité de la chemise, et étant realisée sous la forme d'une surface hélicoidale, lingotière dans laquelle, d'après l'invention, la surface hélicoidale est realisée au moins à deux filets par pas. La lingotière de machine pour la coulée continue de demi-produits ainsi conçue permet - d'améliorer la qualité de la surface du demiproduit grâce au changement de la durée de contact de la peau du flingot avec la tranche hélicoldale de la douille, car la durée de contact détermine l'épaisseur de la peau du lingot et dépend, à pas constant de la surface héli cotidale, du nombre de filets par pas de cette surface.Ceci permet d'obtenir sur le lingot une peau d'épaisseur optimale, assurant une bonne soudure de la peau aux portions de métal nouvellement arrivées dans la cavité de la lingotière à partir de la capacité réceptrice ; - d'augmenter la vitesse d'extraction du lingot, en augmentant le pas de la tranche hélicoldale de la douille, la durée de contact de la peau du demi-produit avec la tranche hélicoldale de la douille et la vitesse péri phé- rique de rotation du lingot restant (dans ces conditions) optimales au point de vue qualite de la surface du lingot, grâce au changement du nombre de filets par pas de la tranche hélicoldale. La pratique de l'utilisation des machines de coulée continue de demi-produits a fait apparaitre que les- grandes vitesses périphériques de rotation du demi-produit provoquent une usure accrue de la lingotière et une ségrégation, à savoir, l'apparition d'une hétérogénéité de la composition chimique dans la section transversale du lingot lors de sa solidification. Les autres objectifs et avantages de l'invention sont rendus plus compréhensibles par la description ciaprès d'un exemple de réalisation concret et par des dessins, dans lesquels - la Fig. 1 représente schematiquement en coupe longitudinale la lingotière, conforme a l'invention, d'une machine de coulée continue de demi-produits ronds. - la Fig. 2 représente en isometrie la douille, dont la tranche constituant la paroi frontale de la lingotière est realisée hélicoidale à deux filets par pas, à une plus grande échelle. La lingotière de machine pour la coulée continue de demi-produits, conforme a l'invention, a une cavité destinée à mouler le lingot 1 (figure 1). Cette cavité est limitée par la paroi intérieure 2 d'une chemise 3 refroidie par eau et par une paroi frontale située dans sa partie côte capacité receptrice de métal (non représentée sur la figure 1), cette paroi étant la tranche 4 d'une douille 5 refroidie par eau. Ladite douille 5 est placée coaxialement avec le corps 6 de la lingotière. Sa tranche 4 se trouve dans la cavité de la chemise 3, laquelle est disposée le long de l'axe longitudinal du corps 6, sur tout le profil de sa paroi intérieure 7 et sur toute sa longueur. La tranche 4 est réalisée hélicoïdale, sous la forme d'une surface hél i coidal e à deux filets par pas. Dans le canal de la douille 5 est placee une busette 8 en réfractaire. La lingotière fonctionne de la façon suivante. Le métal liquide arrivant de la capacité receptrice de metal (non représentée sur la figure) par le canal de la busette 8 (figure 1) en réfractaireentre dans la cavité de la chemise 3 où a lieu sa solidification, c'est-a-dire la formation de la peau frontale du lingot 1 dans la zone 9 (figure 2) d'inclinaison de la surface hélicoïdale 10 et dans la zone 11 d'inclinaison de la surface hélicoïdale 12 de la tranche 4 de la douille 5. De la sorte, la peau frontale du lingot se compose de deux portions. Lors de la rotation du lingot 1 (figure 1) avec extraction simultanée, chacune des portions de peau du lingot se déplace suivant la surface hélicoïdale respective 10 ou 12, à la sortie de laquelle la peau entre en contact avec le metal liquide nouvellement arrivé et s'y soude. La durée de contact de la peau frontale du lingot avec la tranche hélicoïdale de la douille est, dans ce cas, deux fois plus petite que dans le cas d'une tranche heli coldale à un seul filet de même pas, ce qui assure un meilleur soudage de la peau frontale du lingot aux portions de métal liquide nouvellement arrivées et, par conséquent, une amélioration de la qualité de la surface du lingot. En l'occurrence, la surface hélicoïdale a un pas deux fois plus grand et, en conséquence, à vitesse périphérique egale du demi-produit et durée egale de contact de la peau du lingot avec la tranche helicoldale de la douille, la vitesse d'extraction du demi-produit est deux fois plus grande que celle obtenue quand sa peau frontale se forme sur une tranche hélicoidale dont le pas est deux fois plus petit. Ceci contribue à l'obtention d'un demi-produit de meilleure qualite et à la diminution de l'usure de la lingotière pour une plus grande vitesse d'extraction du demi-produit (mouvement de translation du demi-produit). De la sorte en changeant le pas de la tranche hélicoïdale de la douille ou de son nombre de filets par pas, ou bien les deux valeurs à la fois, il est possible d'assurer les conditions nécessaires a l'obtention d'une surface de qualité sur des demi-produits ronds de différents diametres. La lingotière conforme à l'invention est employée avec une efficacite maximale dans les machines de coulee continue de demi-produits ronds, dans lesquelles le demi-produit est anime d'un mouvement de translation avec rotation simultanee. La lingotière de conception venant d'être décrite réduit les pertes de metal dues a l'écroûtage des demi-produits de 5 à 7 Z, ce qui augmente le rendement en métal sain de 0,5 %. De plus, la lingotière de conception conforme a l'invention permet d'augmenter le rendement de la machine de 20 X, grâce a l'augmentation de la vitesse d'extraction du lingot, sans abaissement de la qualité de la surface du demi-produit coulé. REVENDICATION Lingotière de machine pour la coulee continue de demi-produits, dans laquelle la cavité destinée a mouler le lingot est limite par la paroi intérieure (2) d'une chemise (3) refroidie par eau, disposée le long de l'axe longitudinal du corps (6) de la lingotière, sur tout le profil de sa paroi intérieure (7) et sur toute sa longueur, et par une paroi frontale située dans sa partie côté capacité réceptrice de metal, cette paroi étant la tranche (4) d'une douille (5) refroidie par eau qui est placee coaxia- lement avec le corps (6), dans la cavité de la chemise (3), et étant réalisée sous la forme d'une surface hélicoïdale, caracterisee en ce que la surface hélicoïdale est réalisée au moins à deux filets par pas.