Brevet FR2693135A1 — publié le 19940107

INSTALLATION DE COULEE CONTINUE ENTRE PAROIS MOBILES, ET PROCEDE DE COULEE UTILISANT L'INSTALLATION La présente invention concerne la coulée continue de produits métalliques minces entre parois mobiles, notamment entre cylindres. Elle concerne plus particulièrement une installation pour ce type de coulée et un procédé de coulée utilisant une telle installation. Une telle installation comporte deux parois mobiles refroidies entraînées en défilement, tels que deux cylindres refroidis intérieurement et entraînés en rotation de sens contraire, qui définissent entre elles un espace de coulée dans lequel du métal en fusion est versé, ce métal se solidifiant au contact des parois refroidies et étant extrait vers le bas de l'installation lors du mouvement desdites parois mobiles. L'espace de coulée est par ailleurs délimité par deux parois d'obturation latérales, fixes, et disposées contre les bords des parois mobiles pour retenir latéralement le métal liquide, et éventuellement, par un capot isolant cet espace de coulée de l'atmosphère ambiante, ce capot reposant sur les parois latérales et en contact glissant avec les parois mobiles.25 Un problème connu de longue date dans ce type d'installation est la tendance du métal coulé à se solidifier au contact des parois latérales fixes, et à former ainsi un "coin" de métal précocement solidifié qui ne peut être évacué par le bas, du fait du rapprochement des parois mobiles au niveau du col, c'est-à-dire de la zone o l'écartement entre lesdites parois mobiles est minimum, et qui perturbe la bonne marche de l'installation. Pour éviter ces problèmes, il a déjà été proposé de préchauffer et/ou chauffer en cours de coulée, les parois d'obturation latérale, pour que le métal coulé ne se solidifie pas à leur contact Le document FR 2628993, par exemple, montre une installation dans laquelle lesdites parois latérales constituent la paroi d'un four équipé de Z 2 brûleurs Une telle disposition est toutefois encombrante, et la plaque en matériau réfractaire dur constituant la paroi latérale est, surtout lors d'un préchauffage avant introduction du métal en fusion dans l'espace de coulé,5 soumise à de fortes contraintes de dilatation différentielle nuisibles à sa pérennité. Un autre problème apparaissant dans ce type de coulée est la forte perte de chaleur du métal coulé, due à la grande surface de métal exposée à l'atmosphère. Pour résoudre ce problème, il a déjà été proposé par exemple par le document FR 2654657, de couvrir l'espace de coulée par un capot en matériau réfractaire qui réfléchit le rayonnement thermique du métal coulé vers le ménisque, limitant ainsi le risque de figeage du métal au niveau de sa surface Cet effet de réchauffage n'est toutefois pas toujours suffisant. Par ailleurs, il s'est également avéré nécessaire d'éviter une pollution du métal coulé par l'atmosphère ambiante, et donc d'inerter autant que possible l'espace de coulée. La présente invention a pour but de résoudre les différents problèmes évoqués ci-dessus, d'assurer le chauffage ou le préchauffage des parois fixes de l'espace de coulée, parois d'obturation latérale ou paroi de fermeture supérieure, pour éviter une solidification indésirable du métal coulé à leur contact ou en surface, et aussi d'inerter ledit espace de coulée. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une installation de coulée continue de métaux comportant deux parois mobiles refroidies entraînées en défilement, et des parois fixes jouxtant lesdites parois mobiles et définissant avec celles-ci un espace de coulée d'un métal en fusion, caractérisée en ce que au moins une desdites parois fixes comporte une plaque en matériau réfractaire fibreux en contact avec l'espace de coulé et des moyens d'insufflation dans cette plaque d'un fluide gazeux, vers l'espace de coulée. Le fluide gazeux peut être un gaz neutre, qui assure l'inertage de l'espace de coulée. Le fluide gazeux peut aussi être un mélange combustible, qui se diffuse à travers ladite plaque par la porosité de celle-ci, et dont la combustion se produit à la surface libre de la plaque, opposée à la surface située du côté comportant lesdits moyens d'insufflation L'avantage particulier résultant de l'utilisation d'un matériau fibreux est alors que le mélange combustible se répartit dans toute la plaque et la combustion se produit donc sur toute la surface libre de celle-ci de manière similaire à la combustion obtenue par l'usage de panneaux radiants dans les appareils de chauffage dits "à catalyse". Selon une disposition particulière de l'invention ladite plaque est située au-dessus de l'espace de coulée et en constitue un capot Par la même plaque on peut, selon la phase du process, insuffler un gaz neutre pour assurer l'inertage de l'espace de coulée, ou un mélange combustible pour éviter un refroidissement du ménisque. Selon une autre disposition, chaque paroi d'obturation latérale comporte une telle plaque Dans ce cas, outre les fonctions de chauffage ou inertage mentionnés ci-dessus, l'injection du fluide gazeux et sa répartition à la surface de la plaque permettent de créer une contre-pression qui s'oppose à la pression ferrostatique que le métal exerce sur les parois d'obturation latérale, et ainsi limite le frottement dudit métal sur ladite paroi Par exemple la plaque peut être utilisée en panneau radiant, par injection d'un mélange combustible, pour assurer le préchauffage avant le début de la coulée, ou au début de celle-ci, puis lorsque la coulée est en régime établi, en remplaçant le mélange combustible par un gaz neutre, assurer la contre pression indiquée ci- dessus, et participer à l'inertage de l'espace de coulée. Selon d'autres dispositions particulières de l'installation selon l'invention: ladite paroi fixe comporte une enveloppe étanche en forme-de cuvette dont les bords sont en contact avec ladite 4 plaque, et qui définit avec cette dernière une cavité de répartition du fluide gazeux, la cuvette comportant un conduit d'alimentation dudit fluide gazeux. le matériau fibreux est constitué de fibres silico alumineuses; les fibres silico alumineuses comportent de 40 à % d'A 1203; la porosité ouverte du matériau fibreux est d'environ 80 %; la densité du matériau fibreux dans une zone donnée de la plaque est fonction de la localisation de cette zone; l'épaisseur de la plaque dans une zone donnée de celle-ci est fonction de la localisation de cette zone. L'invention concerne aussi un procédé de coulée continue d'un produit métallique mince entre paroi mobiles utilisant une installation selon l'invention, caractérisé en ce que au moins avant le début de la coulée, on injecte comme fluide gazeux un mélange combustible. L'invention concerne encore un procédé de coulée continue d'un produit métallique mince entre paroi mobile, utilisant une installation selon l'invention, caractérisé en ce que pendant la coulée on injecte comme fluide gazeux un gaz neutre. Selon des dispositions particulières de l'invention: le mélange combustible est constitué de gaz naturel et d'air ou d'oxygène; le fluide gazeux inerte est de l'argon ou de l'azote. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va être faite d'une installation, conforme à l'invention, de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces en acier. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue partielle en coupe de l'installation de coulée entre cylindres; la figure 2 est une vue frontale d'une paroi d'obturation latérale de cette installation; -t la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2. L'installation représentée à la figure 1 comporte deux cylindres 1, 2 dont la paroi est refroidie intérieurement, entraînés en rotation de sens contraire selon les flèches 3, et définissant entre eux un espace de coulée 4 dans lequel, lors de la coulée, de l'acier en fusion 5 est déversé par une busette 6, l'acier solidifié au contact des cylindres étant extrait vers le bas sous forme d'un produit mince 7. Deux parois fixes d'obturation latérale 8, sont disposées à chaque extrémité de l'espace de coulée pour contenir le métal liquide 5, et maintenues en contact glissant avec les bords des cylindres. Une autre paroi fixe formant un capot 9 pour l'espace de coulée 4 est placée au-dessus de ce dernier, en contact sensiblement étanche avec d'une part les parois d'obturation latérale et d'autre part les cylindres. Le capot 9 comprend une enveloppe en forme de cuvette il dont les bords 12 enserrent une plaque 13 en matériau réfractaire fibreux Un orifice 14 est réalisé dans la cuvette 11 et la plaque 13, pour le passage, sensiblement étanche, de la busette 6 La plaque 13 et la cuvette il déterminent entre elles une cavité 20 reliée par un conduit 15, d'une part à une source de gaz neutre 16, d'autre part à une source d'un mélange gazeux combustible 17, lesquelles peuvent être isolées par des vannes 18, 19. Le matériau fibreux réfractaire est constitué de fibres silico alumineuses non orientées, contenant 40 à 90 % d'alumine, et a une porosité ouverte importante de l'ordre de 80 % Ce matériau est thermiquement isolant et a un important (supérieur à 90 %) pouvoir de réflexion des rayonnements infrarouge. La figure 2 représente la paroi d'obturation latérale 8, qui comprend une enveloppe métallique 21 Les bords 22 de cette enveloppe sont conformés de manière à épouser la courbure des cylindres Une plaque 23 en matériau réfractaire fibreux est maintenue, de manière connue en soi, par exemple par collage, entre lesdits bords 22, de manière à ménager une cavité de répartition 30 entre la plaque 23 et le fond de l'enveloppe 21, lequel comporte un conduit 25 d'alimentation en un fluide gazeux. On va maintenant décrire un mode d'utilisation de cette installation Avant le début de la coulée, c'est-à- dire avant d'introduire le métal en fusion dans l'espace de coulée, on alimente les parois d'obturation 8 et le capot 9 en gaz combustible, par exemple en gaz naturel, éventuellement mélangé avec de l'air Ce mélange gazeux se répartit dans les cavités 20, 30 et s'infiltre dans les porosités du matériau fibreux On initie la combustion de ce mélange gazeux, laquelle se poursuit à proximité directe de la surface des plaques 13, 23 du côté opposé aux cavités 20, 30 Il s'ensuit un échauffement du matériau, localisé en surface, dont la température peut s'élever à plus de 1000 C Par son fort pouvoir de réflexion du rayonnement infrarouge et sa conductibilité thermique faible, le matériau fibreux s'échauffe essentiellement en surface. Au début de la coulée, les surfaces fixes des parois d'obturation latérales avec lesquelles le métal en fusion va entrer en contact, sont donc déjà à température élevée et la tendance du métal à se solidifier est donc limitée. Après la période de démarrage, lorsque le régime de coulée se stabilise, on peut continuer à injecter dans le capot du gaz combustible, la plaque 13 continuant à fonctionner en panneau radiant et évitant la solidification du métal coulé au ménisque Par contre, on remplace l'injection dans les parois d'obturation latérale du gaz combustible, par un gaz neutre, par exemple de l'argon, qui crée, à l'interface entre lesdites parois d'obturation et le métal coulé, une contrepression s'opposant à la pression ferrostatique dudit métal. Avantageusement, le matériau fibreux sera adapté de manière à contrebalancer le plus possible ladite pression ferrostatique A cette fin on pourra soit adapter l'épaisseur de la plaque 23, soit adapter localement sa porosité de manière à favoriser l'écoulement des gaz dans 7 certaines parties de la plaque, notamment ici dans sa partie inférieure o la pression ferrostatique est la plus grande. On notera que cette adaptation de l'épaisseur ou de la porosité dans certaines zones des plaques en fonction de la localisation de ces zones peut également être réalisée de manière à favoriser un échauffement localisé Quelle que soit l'effet recherché, échauffement localisé préférentiel ou contrepression, on se basera sur le fait que le flux gazeux à la surface libre de la plaque sera moindre dans les zones de celle-ci ayant une porosité plus faible ou une épaisseur plus grande que dans les zones ayant une porosité plus forte ou une épaisseur plus faible. On notera également que l'invention s'applique aussi dans le cas o l'installation de coulée ne comporte pas de capot, seules les parois d'obturation latérales étant alors réalisées et utilisées conformément à l'invention. REVENDICATIONS 1) Installation de coulée continue de métaux comportant deux parois mobiles refroidies ( 1, 2) entraînées en défilement, et des parois fixes ( 8, 9) jouxtant lesdites parois mobiles et définissant avec celles-ci un espace de coulée ( 4) d'un métal en fusion, caractérisée en ce que au moins une desdites parois fixes comporte une plaque ( 13, 23) en matériau réfractaire fibreux en contact avec l'espace de coulé et des moyens ( 11, 21) d'insufflation dans cette plaque d'un fluide gazeux. 2) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite plaque ( 13) est située au- dessus de l'espace de coulée et en constitue un capot. 3) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi fixe comportant une plaque en matériau réfractaire fibreux est une paroi d'obturation latérale de l'espace de coulée. 4) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite paroi fixe comporte une enveloppe ( 11, 21) étanche en forme de cuvette dont les bords ( 12, 22) sont en contact avec ladite plaque, et qui définit avec cette dernière une cavité ( 20, 30) de répartition du fluide gazeux, la cuvette comportant un conduit ( 15, 25) d'alimentation dudit fluide gazeux. ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau fibreux est constitué de fibres silico alumineuses. 6) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres silico alumineuses comportent de 40 à 90 % d'A 1203. 7) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la porosité ouverte du matériau fibreux est d'environ 80 %. 8) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la densité du matériau fibreux dans une zone donnée de la plaque est fonction de la localisation de cette zone. 9) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de la plaque dans une zone donnée de celle-ci est fonction de la localisation de cette zone. 10) Procédé de coulée continue d'un produit métallique mince entre paroi mobile, utilisant une installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pendant la coulée on injecte comme fluide gazeux un gaz neutre. 11) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le fluide gazeux inerte est de l'argon ou de l'azote. 12) Procédé de coulée continue d'un produit métallique mince entre paroi mobile, utilisant une installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au moins avant la coulée, on injecte comme fluide gazeux un mélange combustible.30 13) Procédé selon la revendication 10, caractérisée en ce que le mélange combustible est constitué de gaz naturale et d'air ou d'oxygène.