Brevet FR2708222A3 — publié le 19950203

FR 2708222 A3 19950203 FR 9308009 A 19930630 La présente invention a pour objet une lingotière de coulée continue des métaux, notamment de l'acier, équipée de moyens de lubrification de sa face interne au contact avec le métal coulé, ces moyens incluant des orifices d'écoulement de lubrifiant débouchant sur ladite face interne. Une lingotière de coulée continue est essentiellement constituée par un tube, réalisé d'une seule pièce ou formé d'éléments assemblés, généralement en cuivre ou alliage de cuivre, énergiquement refroidi de sorte qu'il existe des risques d'accrochage entre la face interne froide de la lingotière et le métal coulé qui se solidifie à son contact. De tels accrochages sont néfastes, car ils peuvent entrainer des défauts sur le produit obtenu, et même provoquer des déchirures susceptibles d'entraîner des percées de métal liquide, lors de l'extraction du produit partiellement solidifié sous la lingotière. Pour résoudre ce problème, il est classique de combiner l'utilisation d'un lubrifiant sur le pourtour intérieur de la lingotière, avec une mise en oscillation verticale de celle-ci. Le lubrifiant, notamment une huile minérale appropriée en cas de coulée en jet libre, est injecté sur la face interne de la lingotière au-dessus du niveau du métal liquide (ménisque), le film de lubrifiant formant une interface entre la paroi refroidie et le métal coulé à haute température. Malgré cette lubrification, des accrochages du métal peuvent avoir lieu sur la paroi, et les oscillations de la lingotière ont notamment pour fonction de les résorber, à mesure qu'on extrait vers le bas le produit semi-solidifié . Or, l'expérience a montré que la lubrification est parfois insuffisante. On a donc proposé d'effectuer des injections de lubrifiant également au-dessous du ménisque, dans la partie basse de la lingotière, comme décrit par exemple par la demande de brevet européen 0.499.563 au nom d' UNIMETAL. Il est également connu de procéder de cette manière en coulée avec busette immergée, c'est-à-dire quand l'injection de lubrifiant au dessus du ménisque de métal liquide est remplacée par un laitier de couverture qui fond et assure la lubrification de la lingotière à cet endroit. Enfin selon une autre réalisation connue (demande de brevet français n" 2 672 524), on perce la lingotière de passages radiaux alimentés en lubrifiant depuis une chambre de distribution ménagée dans la lingotière ellemême. Cette chambre ou ses conduits d'alimentation en liquide lubrifiant sont obturés sur la face externe de la lingotière par des vis ou des bouchons soudés. Malheureusement, cette technique de bouchage est inadaptée à la mise en oeuvre d'ultrasons de puissance, technique récente qui vise à remplacer l'oscillation classique devra lingotière. En effet, les vibrations engendrées par les ultrasons de puissance peuvent se révèler suffisantes pour que les vis se dévissent en cours de coulée ou pour provoquer la rupture des cordons de soudure des bouchons. L'invention a donc pour but de réaliser une lingotière permettant simultanément l'utilisation d'ultrasons de puissance et d'un liquide lubrifiant, sans risque de perte d'étanchéité de la chambre de distribution et des conduits de liquide lubrifiant, durant la coulée continue de métal liquide dans la lingotière. De plus cet apport de lubrifiant doit se faire sans perturber la lame d'eau qui refroidit l'extérieur de la paroi du tube de la lingotière. Conformément à l'invention, les moyens de lubri fication comprennent, au moins à l'une des extrémités de la lingotière, un insert tubulaire logé dans un dégagement complémentaire formé sur le pourtour de la face interne, fixé à la paroi de ce dégagement, et à une extrémité duquel est agencée une chambre de distribution de lubrifiant qui communique, d'une part avec des canaux de distribution ménagés dans l'insert et débouchant sur des orifices d'écoulement du lubrifiant sur la face interne, et d'autre part avec au moins un conduit ménagé dans la lingotière et reliant la chambre à l'extérieur de la lingotière pour permettre l'alimentation de la chambre en lubrifiant. Avantageusement, le conduit d'alimentation en lubrifiant est ménagé longitudinalement dans l'insert lui méme et débouche sur la face d'extremite frontale de ce dernier. Ainsi les bouchons vissés ou soudés sont supprimés, de sorte que tout risque de fuite de liquide lubrifiant å l'extérieur de la lingotière est écarté. Selon d'autres particularités de l'invention - les orifices sont des trous circulaires répartis régulièrement sur la face interne de l'insert, - les orifices sont des fentes de section rectangulaire, réparties uniformément sur la face interne de l'insert, - l'insert est soudé aux parois du dégagement par faisceau d'électrons ou par une technique analogue. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent deux formes de réalisation. La figure 1 est une vue en perspective et coupe partielle d'une première forme de réalisation de la lingotière selon l'invention. La figure 2 est une vue analogue à la Fig.l d'une seconde forme de réalisation de l'invention. On voit à la Fig.l une portion de paroi 2 d'une lingotière 1 destinée à couler des produits métalliques non représentés, tels que des blooms, des brames ou des billettes. Cette lingotière 1 en alliage de cuivre est équipée de moyens de lubrification de sa face interne en contact avec le métal liquide (non représenté). Ces moyens comprenant, au moins à l'une des extrémités de la lingo trière, un insert tubulaire 3 logé dans un dégagement complémentaire 4 formé sur le pourtour de la face interne 2a de la paroi 2. Dans l'exemple illustré à la Fig.l, l'évidement 4 est formé à l'extrémité supérieure de la lingotière 1, à la face terminale 5 de laquelle affleure la face d'extrémité frontale supérieure 15 de l'insert 3. L'insert 3 est préalablement usiné, et comporte à sa base une chambre 6 de distribution de liquide lubrifiant. La chambre 6 communique avec des canaux de distribution radiaux 7 (dont un est visible à la Fig.1) débouchant par des orifices circulaires 8 d'écoulement du lubrifiant sur la face interne 2a, au-dessous du niveau M du ménisque de métal liquide coulé. La chambre 6 communique également avec un ou plusieurs alésages longitudinaux 9 débouchant å l'extrémité frontale supérieure 15 de l'insert 3, et permettant l'alimentation de la chambre 6 en liquide lubrifiant. Avantageusement les canaux 7 et leurs orifices 8 sont répartis régulièrement sur le pourtour de l'insert 3, donc de la lingotière. La chambre de distribution 6 est annulaire et s'étend donc par conséquent sur toute la circonférence de l'insert 3. Elle est avantageusement usinée dans l'extré- mite inferieure de l'insert 3, laquelle vient s'emboîter dans le fond 11 du dégagement 4, de manière que les parois de cette chambre soient délimitées par l'insert 3 et par les faces en regard du fond 11. Dans exemple d'exécution représenté, la chambre de distribution 6 a une section rectangulaire, dont deux côtés sont constitues par les faces de l'évidement formé dans l'insert 3, tandis que les deux autres côtés sont formés par la face longitudinale et la face radiale du dégagement 4. L'insert 3 est soudé aux parois du dégagement 4 par faisceau d'électrons ou par toute autre technique équivalente, propre à assurer une fixation solide sur la paroi 2, capable de résister aux ultrasons de puissance. A titre d'exemple numérique non limitatif, les trous 8 peuvent avoir un diamètre compris entre 0,3 et 0,8mm, de préférence 0,5mm, et peuvent être espacés de 3 a iomm les uns des autres, de préférence 5mm. La chambre de répartition 6 peut avoir une section comprise entre 20 et 30mm2, de préférence 25mm2, et est alimentée par douze alésages 9 ayant chacun un diamètre de 2mm. Dans la variante de réalisation représentée à la Fig.2, les canaux d'alimentation sont remplaces par des passages 13 de section rectangulaire, debouchant sur la face interne de la paroi 2 par des fentes 12 de section rectangulaire correspondante. Les passages 13 et les fentes 12 peuvent être ménagés dans la face terminale inférieure de l'insert, ici désigné sous la référence 14. Les passages 13 et les fentes 12 sont régulière- ment répartis sur la face interne de l'insert 14, qui par ailleurs est similaire à l'insert 3 de la variante de réalisation précédente et solidarisé avec la paroi 2 par la même technique. Les fentes 12 sont avantageusement disposées horizontalement, et peuvent avoir par exemple entre 3 et 10mm de largeur, de préférence 5mm, en étant espacées de 10 à 20mm, de préférence 15mm, pour une hauteur comprise entre 0,1 et 0,5mm, de préférence 0,2mm. Les inserts 3 et 14 sont réalisés de préférence dans la même matière que la lingotière 1. Outre les avantages techniques de l'invention précédemment indiqués, et indépendamment des avantages liés à l'injection in situ de lubrifiant la où il est le plus efficace, la lingotière 1 selon l'invention présente divers avantages - sa surface externe ne présente aucun obstacle à la libre circulation de la lame d'eau de refroidissement, ce qui permet de conserver des échanges thermiques optimaux; - en cas de chromage de la surface interne de la paroi 2, il n'est pas nécessaire de déchromer pour usiner, alors qu'une solution à trous traversants oblige a un déchromage de la paroi interne, le rechromage ultérieur étant rendu très délicat. En effet le dépôt électrolytique de chrome a alors tendance à reboucher les trous de faible diamètre. La lingotière 1 et l'insert 3 ou 14 sont réalisés de la manière suivante : on découpe l'évidement 4 dans la face interne du tube 2, on usine un bloc dimensionné pour pouvoir exactement s'adapter aux dimensions de l'évidement 4, de manière que sa face interne affleure la face interne 2a de la paroi 2 et que sa face terminale affleure la face terminale transversale 5 du tube 2. Enfin dans ce bloc sont usinés la chambre de distribution 6 et les canaux 7 ou les passages 13. On dispose l'insert 3 ou 14 dans l'évidement 4, et on exécute l'assemblage de l'insert à la paroi 2 par toute méthode appropriée tel que le bombar dement électronique. Il est possible d'agencer conformément à l'in- vention l'une ou l'autre des deux extrémités de la lingotière 1, ou ses deux extrémités. Il va de soi que l'invention peut présenter de multiples variantes de réalisation. Par exemple, l'insert 3 (ou 14) peut être constitué d'un matériau différent de celui constitutif de la lingotière. De même le conduit d'amenée du lubrifiant peut relie; la chambre 6 a l'extérieur de la lingotière autrement que par les alésages 9, par exemple au moyen de passages ménagés dans la lingotière elle-meme. REVENDICATIONS 1. Lingotière (1) de coulée continue des métaux, notamment de l'acier, comportant des moyens de lubrification de sa face interne (2a) au contact avec le métal coulé, ces moyens incluant des orifices (8; 12) d'écoule- ment de lubrifiant débouchant sur ladite face interne, caractérisée en ce que les moyens de lubrification comprennent, au moins à l'une des extrémités de la lingotière, un insert tubulaire (3; 14) logé dans un dégagement complémentaire (4) formé sur le pourtour de ladite face interne, fixé à la paroi de ce dégagement, et à une extrémité duquel est agencée une chambre (6) de distribution de lubrifiant qui communique, d'une part avec des canaux de distribution (7; 13) se terminant par lesdits orifices (8, 12) d'écoulement du lubrifiant, et d'autre part avec au moins un conduit (9) ménagé dans la lingotière et reliant ladite chambre (6) avec l'extérieur de la lingotière pour permettre l'alimentation de la chambre en lubrifiant. 2. Lingotière selon la revendication 1, caractérisée en ce que les orifices d'écoulement du lubrifiant sont des trous circulaires (8) répartis régulièrement sur la face interne de l'insert (3). 3. Lingotière selon la revendication 1, caractérisée en ce que les orifices d'écoulement du lubrifiant sont des fentes (12) de section rectangulaire, réparties régulièrement sur la face interne de l'insert (14). 4. Lingotière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ou les conduits d'amenée de lubrifiant (9) est (sont) ménagé(s) longitudinalement dans l'insert (3; 14) lui-même, et débouche(nt) sur la face d'extrémité frontale (15) de ce dernier. 5. Lingotière selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'insert (3; 14) est soudé aux parois du dégagement (4) par faisceau d'électrons ou par une technique analogue. 6. Lingotière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre de distribution (6) est annulaire et usinée dans l'extrémité de l'insert (3; 14) qui vient s'emboîter dans le fond (11) du dégagement (4) de la lingotière (1), de manière que les parois de cette chambre soient délimitées par l'insert et par les faces en regard du fond (11) du dégagement.