Brevet FR2699436A1 — publié le 19940624

DISPOSITIF DE COULEE CONTINUE ENTRE CYLINDRES DE PRODUITS METALLIQUES MINCES La présente invention concerne un dispositif de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces, notamment de bandes minces en acier. Un tel dispositif comporte deux cylindres d'axes horizontaux et parallèles, refroidis intérieurement et entraînés en rotation de sens contraire, définissant entre eux un espace de coulée du métal en fusion, et deux parois fixes d'obturation latérale de cet espace de coulée, jouxtant les extrémités des cylindres. Lors de la coulée, le métal en fusion versé dans l'espace de coulée se solidifie au contact des parois cylindriques refroidies des cylindres en formant des peaux solidifiées. Ces peaux entraînées par les cylindres lors de leur rotation, se rejoignent au niveau du col entre les cylindres, défini par l'espace entre les cylindres dans le plan du leurs axes, pour former la bande de métal solidifiée extraite continûment vers le bas en dessous des cylindres. Un problème connu est d'éviter une solidification prématurée du métal coulé au contact des parois fixes d'obturation latérale. Pour résoudre ce problème il a déjà été proposé de réaliser ces parois d'obturation latérale en un matériau thermiquement isolant (FR 2671991). Mais un tel matériau, s'il est placé au contact des cylindres, risque de s'éroder rapidement lors de la rotation de ceux-ci, et de ne plus assurer de manière fiable l'étanchéité nécessaire entre les parois d'obturation latérales et les cylindres. Il a déjà été proposé dans le document FR 2666256 de limiter l'emploi d'un tel matériau réfractaire isolant à la zone centrale de la paroi d'obturation latérale en contact avec le métal liquide, et de border cette zone, de chaque côté, par des parties métalliques moins érodables, qui assurent un contact étanche durable avec les extrémités frontales des cylindres. Dans l'utilisation du dispositif décrit dans ce document, on autorise l'usure du réfractaire de la zone centrale par abrasion par le métal en fusion, tout en la limitant par l'effet refroidissant desdites parties métalliques, qui tend à former une peau de métal semisolidifiée qui reste dans le fond de la cavité d'usure, lorsque la surface de cette dernière se rapproche desdites parties métalliques. L'utilisation de ce dispositif s'avère délicate du fait de la difficulté de gérer, pendant toute la coulée, l'équilibre thermique de cette cavité. Par ailleurs, il a aussi été proposé de chauffer la paroi d'obturation latérale. Le document FR-A-2628993 décrit un dispositif de ce type dans lequel la paroi d'obturation laterale constitue une paroi d'un four chauffée par un brûleur à gaz. Le document JP-A-5832552 montre une paroi laterale comportant une partie centrale en matériau réfractaire très isolant dans laquelle est placée une résistance électrique de chauffage, et entourée par un cadre métallique refroidi par circulation interne d'eau, l'ensemble étant inséré entre des bandes refroidies d'une installation de coulée entre bandes. Mais l'utilisation d'un réfractaire très isolant va à l'encontre d'une bonne efficacité du chauffage de la surface de celui-ci en contact avec le métal liquide ; de plus un tel matériau est facilement érodable par le métal. Le document JP-A-62124051 montre aussi une paroi d'obturation latérale chauffée entièrement, même dans les zones confrontant les extrémités frontales des cylindres, par une résistance électrique, et comportant de plus un élément chauffant supplémentaire juste au niveau de la zone de contact de la paroi avec le bord de la paroi cylindrique des cylindres. Une telle disposition induit une consommation d'énergie supplémentaire qui s'ajoute à celle nécessaire au chauffage de la partie centrale, et qui est de plus dissipée en grande partie par les moyens de refroidissement des cylindres, la capacité d'absorption de chaleur des cylindres étant couramment bien plus importante que la puissance de chauffage des éléments chauffant le matériau réfractaire des parois d'obturation latérale. La présente invention a pour but de remédier aux différents problèmes indiqués ci-dessus pour assurer, au voisinage des parois d'obturation latérale, des conditions de coulée stables et durables, par une bonne solidification du métal au contact des parois des cylindres, et une non solidification de ce métal au contact des parois fixes d'obturation latérale. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces (du type décrit dans le document FR 2666256) comportant deux cylindres refroidis d'axes parallèles horizontaux et entraînés en rotation de sens contraire, définissant entre eux un espace de coulée de métal en fusion, et deux parois fixes d'obturation latérale jouxtant les extrémités des cylindres, chaque paroi comportant deux parties latérales en matériau résistant à l'usure, qui présentent chacune une surface en regard de l'extrémité frontale d'un des cylindres ayant un bord courbe de rayon égal à celui dudit cylindre, et une partie centrale en matériau réfractaire, insérée entre les deux parties latérales et présentant une face en contact avec l'espace de coulée, le dispositif étant caractérisé en ce que le matériau de la partie centrale est un matériau réfractaire dense, thermiquement conducteur, et en ce qu'il comporte des moyens de chauffage de la partie centrale et une couche d'isolation thermique interposée entre ladite partie centrale et les deux parties latérales. Grâce à l'invention, la zone centrale de la paroi d'obturation latérale, en contact avec le métal coulé, peut être chauffée fortement et efficacement grâce à la bonne conductibilité thermique de la partie centrale, sans que la chaleur de la partie centrale ne se transmette aux parois latérales et donc aux cylindres. De plus cette partie centrale est très résistante à l'abrasion par le métal coulé ce qui assure sa pérennité, sans modification, en cours de coulée, des conditions de coulée d'un point de vue thermique et géométrique, dans les zones d'extrémité de l'espace de coulée. Selon des dispositions particulières de l'invention - la partie centrale porte une couche de revêtement en matériau réfractaire fibreux, qui s'insère dans l'espace de coulée entre les cylindres - la partie centrale a, en section dans un plan horizontal, une forme de trapèze dont la petite base est située au niveau du plan de joint entre les cylindres et les parties latérales, cette disposition permettant de limiter les déperditions thermiques par rayonnements dans l'espace de coulée lors du préchauffage avant le début de la coulée. - la couche d'isolation thermique est placée dans un évidement, réalisé dans les parties latérales à l'interface de celles-ci et de la partie centrale, qui laisse subsister, au contact des parois frontales des cylindres, une languette de faible épaisseur ; - les moyens de chauffage sont placés dans un évidement ménagé dans la partie centrale du côté opposé à l'espace de coulée, - les moyens de chauffage sont constitués par une résistance électrique - la paroi d'obturation latérale comporte des moyens élastiques de poussée agissant sur la partie centrale en direction de l'espace de coulée - des éléments en réfractaire isolant sont interposés entre les moyens de chauffage et une plaque arrière de la paroi d'obturation latérale, cette plaque arrière reliant les deux parties latérales. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va être faite d'un dispositif de coulée continue entre cylindre de produits métalliques minces en acier, conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique partielle, en coupe dans un plan perpendiculaire aux axes des cylindres, d'un dispositif de coulée entre cylindres - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, à plus grande échelle, montrant la constitution d'une paroi d'obturation latérale selon l'invention - la figure 3 est une vue en perspective de la paroi d'obturation latérale. A la figure 1, on a représenté schématiquement un dispositif classique de coulée continue entre cylindres, comprenant deux cylindres 1, 2 refroidis intérieurement et entraînés en rotation de sens contraire selon les flèches 3, 4. Les cylindres définissent entre eux un espace de coulée 5 limité vers chaque extrémité des cylindres par des parois d'obturation latérales 6. Lors de la coulée, le métal en fusion est versé dans l'espace de coulée 5, se solidifie progressivement au contact des parois refroidies des cylindres 1, 2, pour former une bande de métal, entièrement solidifiée au niveau du col 7 entre les cylindres, qui est extraite en continu vers le bas par la rotation des cylindres. Chaque paroi d'obturation laterale 6 a une forme générale en trapèze et comporte - deux parties latérales 11, 12 qui présentent des surfaces planes 13, 14 en regard des extrémités frontales des cylindres et en contact glissant avec celles-ci, et - une partie centrale 15 insérée entre les parties latérales 11, 12, et présentant une surface 16 dirigée vers l'espace de coulée 5 et de forme correspondante à celui-ci. Chaque partie latérale 11, 12 présente une arête en biseau 17, 18 ayant une courbure égale à celle des surfaces des cylindres, et positionnée juste en face des bords de ces surfaces. Cette arête en biseau est portée par une languette 19, 20, formée d'une pièce avec chaque partie latérale. Les languettes 19, 20 peuvent aussi être rapportées sur les parties latérales. Les parties latérales 11, 12 et les languettes 19, 20 sont réalisées en un matériau résistant à l'usure, par exemple en acier, ou en un matériau réfractaire ayant de bonnes caracteristiques de résistance mécanique, et éventuellement revêtues d'une couche de matériau améliorant encore le glissement des cylindres contre elles. Le matériau des parties latérales est également thermiquement conducteur, et les parties latérales peuvent être refroidies pour éviter un échauffement par conduction des bords des cylindres. La partie centrale 15 est réalisée en un matériau réfractaire dense résistant à l'abrasion par le métal coulé, et thermiquement conducteur, par exemple en silice vitreuse ayant un coefficient de transfert thermique de 2 W/m.OK, ou en un composé de silice et d'alumine, ou d'alumine et de carbone, ou en Sialon. La partie centrale 15 a préférentiellement dans une section horizontale, une forme trapézoïdale, la petite base de ce trapèze correspondant à la surface 16 dirigée vers l'espace de coulée et insérée entre les deux languettes 19, 20 au niveau du plan de joint entre les faces frontales des cylindres et les parties latérales. Dans sa face arrière 25, du côté opposé à l'espace de coulée, la partie centrale comporte un évidement 21 dans lequel sont placés des moyens de chauffage 22, constitués préférentiellement par une résistance électrique agencée de manière à couvrir la plus grande partie possible de la surface de la partie centrale, comme représenté à la figure 3. La résistance électrique 22 est préférentiellement noyée dans un matériau réfractaire thermiquement conducteur, tel que un béton alumineux 23, qui assure son maintien. La partie centrale 15 est maintenue poussée vers l'espace de coulée, en butée sur les languettes 19, 20 en biseau,- par des moyens élastiques tels que des ressorts 24 qui agissent sur sa face arrière 25 soit directement, soit, comme représenté sur les dessins, par des pièces intermédiaires 26, par exemple en silice, ou en matériau réfractaire fibreux ayant une bonne résistance mécanique, par exemple un fibreux imprégné de zircone, ayant un coefficient de transfert thermique d'environ 0,5 W/m.OK. Les ressorts 24, répartis sur la hauteur de la partie centrale, s'appuient par ailleurs sur une plaque arrière 27 qui assure une liaison rigide entre les parties latérales 11, 12.Des éléments 28 en matériau réfractaire isolant, par exemple un réfractaire composé de fibres d'alumine ayant un coefficient thermique de 0,2 W/m.OK, sont interposés entre le béton alumineux et la plaque arrière 27. Des couches d'isolation thermique 29, 30 sont interposées entre d'une part la partie centrale 15 et les pièces intermédiaires 26 et d'autre part les parties latérales 11, 12. Ces couches, en matériau isolant, par exemple en réfractaire fibreux tel que des fibres d'alumine ayant un coefficient de transfert thermique de 0,2 W/m.OK, sont, dans le cas où les languettes 19, 20 sont monobloc avec les parties latérales 11, 12, placées dans des évidements 31, 32 réalisés dans lesdites parties latérales, à l'interface de celles-ci avec la partie centrale, ces évidements laissant subsister lesdites languettes, d'épaisseur la plus faible possible pour limiter le transfert thermique entre la partie centrale chauffée et les parties latérales. La surface 16 de la partie centrale 15 peut, comme représenté à la figure 2, porter une couche 33 de revêtement en matériau réfractaire fibreux qui s'insère entre les cylindres 1, 2. Ce réfractaire fibreux sert d'isolant thermique pour limiter les pertes de chaleur par rayonnement lors du préchauffage. De plus, il évite le contact direct du métal coulé avec la partie centrale 15 au début de la coulée, et qui pourra ensuite en cours de coulée, être au moins partiellement érodée par le métal coulé. REVENDICATIONS 1) Dispositif de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces comportant deux cylindres (1, 2) refroidis d'axes parallèles horizontaux et entraînés en rotation de sens contraire, définissant entre eux un espace (5) de coulée de métal en fusion, et deux parois fixes (6) d'obturation latérale jouxtant les extrémités des cylindres, chaque paroi (6) comportant deux parties latérales (11, 12) en matériau résistant à l'usure présentant chacune une surface (13, 14), en regard de l'extrémité frontale d'un des cylindres, ayant un bord courbe (17, 18) de rayon égal à celui dudit cylindre, et une partie centrale (15) en matériau réfractaire, insérée entre les deux parties latérales et présentant une face (16) en contact avec l'espace de coulée, dispositif caractérisé en ce que le matériau de la partie centrale est un matériau réfractaire dense, thermiquement conducteur, et en ce qu'il comporte des moyens de chauffage (22) de la partie centrale et une couche (26) d'isolation thermique interposée entre ladite partie centrale et les deux parties latérales. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie centrale (15) porte une couche (33) de revêtement en matériau réfractaire fibreux, qui s'insère dans l'espace de coulée entre les cylindres. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie centrale (15) a, en section dans un plan horizontal, une forme de trapèze dont la petite base (16) est située au niveau du plan de joint entre les cylindres et les parties latérales . 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la couche (26) d'isolation thermique est placée dans un évidement (31, 32), réalisé dans les parties latérales (11, 12) à l'interface de celles-ci et de la partie centrale (15), qui laisse subsister, au contact des parois frontales des cylindres, une languette (19, 20) de faible épaisseur. 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les moyens de chauffage (22) sont placés dans un évidement (21) ménagé dans la partie centrale du côté opposé à l'espace de coulée. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les moyens de chauffage sont constitués par une résistance électrique (22). 7) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la paroi d'obturation latérale comporte des moyens élastiques (24) de poussée agissant sur la partie centrale en direction de l'espace de coulée. 8) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que des éléments en réfractaire isolant (28) sont interposés entre les moyens de chauffage (22) et une plaque arrière (27) de la paroi d'obturation latérale, cette plaque arrière reliant les deux parties latérales (11, 12).