Brevet FR2702402A1 — publié le 19940916

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour réaliser l'étanchéité latérale du réceptacle d'une masse métallique fondue entre deux cylindres de coulée lors de la coulée de feuillards, dont les dimensions sont proches des dimensions finales, dans des plans parallèles aux surfaces frontales de ces cylindres. Lors de la production de feuillards selon le procédé à deux cylindres, il apparaît des réductions de la qualité notamment au niveau des bords du feuillard, qui10 sont imputables à la formation incontrôlée de coques marginales lors de la solidification de la masse fondue. Dans l'état de la technique, on sait que l'utilisation de champs électromagnétiques lors de la coulée de feuillards permet d'accroître la qualité du bord produit.15 Dans la demande de brevet européen EP-A- O 511 550, il est proposé d'accroître la qualité du feuillard grâce à l'utilisation d'un champ de force électromagnétique statique dans la zone latérale ouverture de deux cylindres de coulée L'action de force doit être produite par la superposition d'un champ magnétique à courant continu et d'un courant continu introduit dans la masse fondue Cependant, l'introduction du courant continu dans la masse fondue pose des difficultés importantes En dehors du fait que la masse fondue commence à prendre en masse au niveau des électrodes servant à réaliser l'alimen- tation en courant ou en dehors du détachement du matériau des électrodes en contact avec la masse fondue, l'introduc- tion du courant dans la masse fondue déclenche la mise en oeuvre de processus électrochimiques dans l'ensemble du volume de la masse fondue. Cependant, on peut éviter ces problèmes de façon connue en utilisant des champs électromagnétiques alternatifs L'action de force apparaît en raison d'effets de courants de Foucault sans l'introduction en supplément d'un courant électrique dans la masse fondue Dans la demande de brevet européen EP-A-0 489 348, il est proposé un procédé, selon lequel le champ électromagnétique alternatif est guidé dans la zone qui s'étend le long de la ligne o se touchent le cylindre de coulée, l'élément latéral et la masse fondue Le long de cette ligne, une pression électromagnétique accrue agit sur la masse fondue, et cette dernière est échauffée en cet endroit par des courants de Foucault. La formation de coques marginales est réduite, mais ne peut pas être complètement évitée, car dans la demande de brevet européen EP-A-O 489 348, on ne tient pas compte du fait que, avec le guidage du champ électromagnétique alternatif sur ladite ligne, la pression métallostatique de la masse fondue augmente vers le bas Ce procédé connu ne tient également pas compte du fait que l'action d'écran des cylindres de coulée vis-à-vis du champ électromagnétique alternatif augmente vers le bas étant donné que la distance des surfaces enveloppes des cylindres de coulée diminue De même, le dispositif représenté dans cette demande de brevet européen EP-A-0 489 348 et dans lequel on a une allure sensiblement horizontale du conducteur de courant, ne convient pas pour les mêmes raisons pour empêcher la formation de coques marginales vers le bas jusqu'au point correspondant à la distance la plus faible entre les enveloppes des cylindres de coulée (point désigné sous l'expression anglaise "Kissing Point"). L'invention a pour but d'empêcher complètement la formation incontrôlée indiquée de coques marginales lors de la production de feuillards selon le procédé de coulée à deux cylindres, notamment vers le bas jusqu'au point dit "Kissing Point". Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que, pour compenser la pression ferrostati- que, moyennant une adaptation de la forme d'un conducteur électrique à la forme en coupe transversale du réceptacle de la masse fondue, les champs électromagnétiques alterna- tifs sont de plus en plus concentrés en direction de l'emplacement correspondant à la distance la plus faible entre les arêtes des cylindres de coulée. Grâce à la concentration voulue du champ électromagnétique alternatif au niveau du point dit "Kissing Point", on peut éviter complètement un contact de la masse fondue avec les éléments latéraux sur l'ensemble de la surface latérale ou au moins le long de l'élément d'anneau circulaire le long des arêtes des rouleaux. La perte de chaleur de la masse fondue peut poser des problèmes, au niveau des éléments latéraux, lors de la solidification Ceci affecte la qualité du feuillard, notamment au niveau des bords En outre, il peut se produire des ruptures de la masse fondue ou des coincements des cylindres La gamme des fréquences de 10 Hz à 50 k Hz s'est avérée appropriée pour le procédé selon l'invention, pour exclure ces risques. Comme avantage particulier, il s'avère ici que la fréquence des champs électromagnétiques alternatifs pour réaliser l'étanchéité latérale peut être choisie de telle sorte que les pertes de chaleur de la masse fondue au niveau des éléments latéraux soient compensées par la chaleur produite par les courants de Foucault Ceci conduit à une amélioration importante de la solidification avec une épaisseur uniforme des coques marginales y compris des zones à proximité des éléments latéraux A cet effet, il est recommandé d'accorder, conformément au procédé selon l'invention, la fréquence et l'intensité de champ magnétique dans la zone latérale des bords de la masse fondue, pendant la coulée, sur la température de la masse fondue de telle sorte que les courants de Foucault produits dans la masse fondue commandent le processus de solidification et compensent les pertes latérales de chaleur Ceci peut s'effectuer conformément au schéma suivant Température de la masse fondue au Fréquence Intensité de champ niveau du bord trop faible augmenter réduire trop élevée réduire augmenter Le réglage désiré de la fréquence et de l'inten- sité de champ peut être obtenu pour une source de courant alternatif, pilotée en fonction de la sollicitation d'une charge, comme suit: Réglage de la fréquence En déplaçant le système de retour du flux magnétique par rapport au conducteur, on modifie l'inductance de l'inducteur et la fréquence de la source de courant pilotée par la sollicitation d'une charge Lorsque la distance entre le conducteur et le système de retour du flux diminue, la fréquence diminue et lorsque la distance réciproque augmente, la fréquence augmente La distance entre le conducteur et le système de retour du flux est la grandeur de réglage de la fréquence. La fréquence optimale pour la compensation des pertes de chaleur dépend également des dimensions des cylindres de coulée et du fait que le contact de la masse25 fondue avec les éléments latéraux doit être évité en partie ou en totalité La gamme des fréquences est fixée conformément au tableau suivant: Rayon des cylin Fréquence en Hz dres de coulée Étanchéité latérale en m Complète Partielle 0,1 0,3 160 3200 1500 50000 0,3 0,6 40 800 1000 30000 0,6 1,0 10 200 500 10000 Réglage de l'intensité de champ: L'intensité de champ dans la masse fondue augmente lorsque la tension aux bornes de l'inducteur aug- mente et augmente lorsque la distance entre l'inducteur et la masse fondue diminue La tension et la distance inducteur/masse fondue sont les grandeurs de réglage de l'intensité de champ. Afin de garantir la sécurité de fonctionnement, le système électromagnétique d'étanchéité latérale est équipé d'éléments de protection réalisés en un matériau réfractaire ou en un métal Et surtout pour l'opération de démarrage du processus de coulée, un système céramique d'étanchéité latérale peut être nécessaire en plus des champs électromagnétiques. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé décrit est caractérisé par le fait que le long de la surface à étanchéifier est disposé respective- ment au moins un conducteur véhiculant le courant alternatif et qui s'étend essentiellement verticalement et concentre le champ électromagnétique alternatif, au moyen de son contour adapté à la forme en coupe transversale du réceptacle de la masse fondue, sur le point qui correspond à la distance la plus faible entre les arêtes des cylindres de coulée Pour réaliser le guidage et l'amplification recherchés du champ électromagnétique au voisinage des conducteurs, il est prévu de préférence un système de retour du flux magnétique Ce système peut être équipé en supplément de plaques latérales céramiques ou métalliques ou de paquets de tôles en forme de plaques réalisées en un matériau amagnétique, pour obtenir une protection vis-à-vis d'éclaboussures lors du démarrage Il est particulièrement avantageux que le système de retour du flux soit recouvert d'une céramique au niveau de la face tournée vers la masse fondue. Conformément à une autre forme de réalisation préférée du dispositif selon l'invention, le matériau des cylindres de coulée doit posséder, dans la zone des éléments latéraux, une conductivité électrique supérieure à celle de la masse fondue Ceci peut être obtenu par exemple au moyen d'alliages de cuivre dur De ce fait, on parvient à réduire l'échauffement des cylindres de coulée dans la zone d'action du champ électromagnétique lorsque dans le reste de l'enveloppe des cylindres de coulée, il faut utiliser d'autres matériaux que le cuivre ou que des alliages de cuivre, pour des questions de technique thermique ou pour des questions de fixation Une conductivité électrique plus faible des cylindres de coulée dans la zone des bords des cylindres permet l'application de forces électromécaniques plus intenses de la masse fondue dans la zone des bords des cylindres, en raison de l'action d'écran plus faible des cylindres, qui est alors présente. Des exemples de réalisation du dispositif selon l'invention pour réaliser l'étanchéité électromagnétique latérale du réceptacle d'une masse fondue métallique située entre deux cylindres de coulée sont représentés schématiquement sur les figures 1 à 3 sur la base des parties de figure a) (vue en plan), b) (vue de face), c) (vue en élévation latérale) et vont être expliqués ci-après de façon plus détaillée La figure 4 représente une autre forme de réalisation selon une vue en plan. Le réceptacle 2 de la masse fondue est situé entre les cylindres de coulée 1 Un conducteur 3, qui véhicule le courant alternatif, est disposé latéralement par rapport aux cylindres de coulée 1 L'allure en courant est indiquée par J et par une flèche Pour l'amplification de l'action de force du conducteur 3 sur la masse fondue 2, un système de retour de flux magnétique 4 réalisé en un matériau magnétique doux est disposé à proximité du conducteur 3 Les sections transversales et la configuration du conducteur et du système de retour du flux sont adaptées à la forme en coupe transversale du réceptacle 2 de la masse fondue. A titre de protection supplémentaire pour le début de la coulée, il faudrait insérer des plaques céramiques classiques d'étanchéité latérale entre les cylindres de coulée 1 et l'inducteur linéaire distance entre les pôles du système de retour du flux. Dans la forme de réalisation de la figure 2, on obtient l'avantage supplémentaire consistant en ce que le système de retour du flux peut être monté de façon simple et être déplacé par rapport au conducteur 3 Si on modifie la position du système de retour de flux 4, la fréquence et l'intensité du champ magnétique varient Ceci peut être utilisé pour la technique de régulation. Le système d'étanchéité latérale, qui est représenté sur la figure 3, fournit l'intensité de champ maximum possible Dans ce cas, elle est complète uniquement dans la zone inférieure Dans la zone supérieure, seul un maintien sans contact s'effectue le long des bords des cylindres Le réceptacle de la masse fondue doit par 5 conséquent être supporté éventuellement en supplément par un matériau réfractaire dans la partie supérieure et dans la partie inférieure. Le décalage du système de retour du flux par rapport au conducteur peut être également utilisé dans la version de la figure 3 pour la technique de régulation. L'accroissement de l'intensité de champ vers le bas s'effectue également ici au moyen d'une réduction de la distance polaire du système de retour du flux La section transversale des conducteurs peut également diminuer vers15 le bas, ce qui accroit la densité de courant. La forme de réalisation de la figure 4 représente la fermeture d'une fente relativement large Ceci rend nécessaire un support mécanique de la masse fondue étant donné que le champ magnétique agit uniquement dans la zone des arêtes des cylindres de coulée et, d'une manière renforcée, au niveau du point dit "Kissing Point" A cet effet, le système de retour du flux magnétique 4 peut être équipé d'une couche céramique 5. REVENDICATIONS 1 Procédé pour réaliser l'étanchéité latérale du réceptacle ( 2) d'une masse métallique fondue entre deux cylindres de coulée ( 1) lors de la coulée de f euillards, dont les dimensions sont proches des dimensions finales, dans des plans parallèles aux surfaces frontales de ces cylindres, à l'aide de champs électromagnétiques alternatifs, caractérisé en ce que, pour compenser la pression ferrostatique, moyennant une adaptation de la forme d'un conducteur électrique ( 3) à la forme en coupe transversale du réceptacle ( 2) de la masse fondue, les champs électromagnétiques alternatifs sont de plus en plus concentrés en direction de l'emplacement correspondant à la distance la plus faible entre les arêtes des cylindres de coulée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour influer sur les pertes thermiques latérales, on règle la fréquence du champ électromagnétique alternatif dans la gamme comprise entre 10 Hz et 50 k Hz. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on règle la fréquence sur les dimensions des cylindres de coulée, conformément au système suivant: Rayon des cylin Fréquence en Hz dres de coulée Étanchéité latérale en m Complète Partielle 0,1 0,3 160 3200 1500 50000 0,3 0,6 40 800 1000 30000 0,6 1,0 10 200 500 10000 4 Dispositif pour réaliser l'étanchéité latérale du réceptacle ( 3) d'une masse métallique fondue entre deux cylindres de coulée ( 1) lors de la coulée de feuillards, dont les dimensions sont proches des dimensions finales, dans des plans parallèles aux surfaces frontales de ces cylindres, à l'aide de champs électromagnétiques alterna- tifs, caractérisé en ce que le long de la surface à étan- chéifier est disposé respectivement au moins un conducteur ( 3) véhiculant le courant alternatif et qui s'étend essentiellement verticalement et concentre le champ électromagnétique alternatif, au moyen de son contour adapté à la forme en coupe transversale du réceptacle ( 2) de la masse fondue, sur le point qui correspond à la distance la plus faible entre les arêtes des cylindres de coulée ( 1). 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour le guidage et l'amplification recherchés du champ électromagnétique alternatif, un système de retour de flux magnétique ( 4) est disposé à proximité des conducteurs ( 3). 6 Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que pour la protection vis-à-vis d'écla- boussures lors du démarrage, des plaques latérales céramiques ou métalliques ou des paquets de tôles en forme de plaques réalisées en un matériau amagnétique sont disposées en supplément. 7 Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le système de retour de flux ( 4) est recouvert d'une céramique ( 5). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les sections d'extrémité axiales des cylindres de coulée ( 1) ou des enveloppes des cylindres de coulée sont réalisés en un matériau possédant une conductivité électrique supérieure ou inférieure à celle de la masse fondue, notamment en un30 alliage de cuivre dur ou en des alliages à point de fusion supérieur.