FR2658440A3

FR2658440A3 - Ingot mould for the continuous casting of liquid metal, such as steel

Info

Publication number: FR2658440A3
Application number: FR9002211A
Authority: FR
Inventors: Jolivet Jean-Marc
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1991-08-23
Anticipated expiration: 1996-02-22
Also published as: FR2658440B3

Abstract

This ingot mould includes a wall (1), on the inner surface of which are provided, on either side of the level where the meniscus (4) of the liquid metal (2) is usually located, a series of grooves (5) covered with a deposit of a material which is less thermally conducting than the basic metal from which the wall (1) is formed. The solidification of the liquid metal is thus delayed at the level of the meniscus (4), which makes it possible to obtain a surface of the product which is more uniform and has less marked oscillation ripples (folds).

Description

La présente invention a pour objet une lingotière de coulée continue de métal liquide tel que l'acier. The present invention relates to an ingot mold for continuous casting of liquid metal such as steel.

Comme on le sait , il est souhaitable de diminuer le flux thermique extrait au voisinage du ménisque de métal liquide dans un moule tel qu'une lingotière, afin de retarder la solidification au ménisque et d'obtenir une surface du produit coule plus régulière. As is known, it is desirable to reduce the heat flux extracted in the vicinity of the meniscus of liquid metal in a mold such as an ingot mold, in order to delay solidification at the meniscus and to obtain a more regular product surface.

On a ainsi proposé de réaliser un insert massif, métallique ou réfractaire disposé à l'intérieur de la lingotière. Cependant, on a constaté que la tenue et la durée de vie de ces inserts sont très insuffisantes. En effet, les problèmes de dilatation différentielle entre l'insert et la lingotière provoquent un gondolement de l'insert, qui tend à se désolidariser du reste de la lingotière. It has thus been proposed to produce a solid, metallic or refractory insert placed inside the mold. However, it has been found that the resistance and the service life of these inserts are very insufficient. Indeed, the problems of differential expansion between the insert and the ingot mold cause a curl of the insert, which tends to separate from the rest of the ingot mold.

L'invention a donc pour but de proposer une solution satisfaisante à ce problème. The object of the invention is therefore to propose a satisfactory solution to this problem.

Conformément à l'invention, le moule comporte une paroi en un métal de base bon conducteur de la chaleur, tel que le cuivre, revêtue sur sa face en contact avec le métal coulé par une couche d'un métal ayant une résistance à l'usure supérieure à celle du métal de base, et est caractérisé en ce que, sur la surface intérieure de ladite paroi sont ménagées, sensiblement au niveau du ménisque de métal liquide, des rainures recouvertes d'un dépôt de matériau moins conducteur thermiquement que le métal de base dont est constituée ladite paroi. According to the invention, the mold has a wall made of a base metal which is a good conductor of heat, such as copper, coated on its face in contact with the cast metal by a layer of a metal having resistance to wear greater than that of the base metal, and is characterized in that, on the inner surface of said wall are formed, substantially at the level of the meniscus of liquid metal, grooves covered with a deposit of less thermally conductive material than metal base of which said wall is made up.

De préférence, ledit matériau est un métal, dont le dépôt est effectué par voie électrolytique. Preferably, said material is a metal, the deposition of which is carried out electrolytically.

Suivant un mode de réalisation avantageux, les rainures sont parallèles et s'étendent sur une hauteur déterminée sur le pourtour intérieur de la paroi, de part et d'autre du niveau où se situe habituellement le ménisque de métal liquide. According to an advantageous embodiment, the grooves are parallel and extend over a determined height on the inner periphery of the wall, on either side of the level where the meniscus of liquid metal is usually located.

L'invention sera maintenant décrite en référence au dessin annexé qui en illustre une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. The invention will now be described with reference to the accompanying drawing which illustrates an embodiment thereof by way of non-limiting example.

La figure unique est une vue en coupe partielle transversale dans un plan vertical, d'une paroi selon l'invention d'une lingotière remplie d'un bain de métal liquide. The single figure is a partial cross-sectional view in a vertical plane, of a wall according to the invention of an ingot mold filled with a bath of liquid metal.

On voit à la figure 1 une paroi î d'une lingotière de coulée continue d'axe AA contenant un bain 2 de métal liquide tel que de l'acier. We see in Figure 1 a wall î of a continuous casting mold of axis AA containing a bath 2 of liquid metal such as steel.

Le métal liquide 2 se solidifie au contact de la paroi 1 suivant une couche 3 d'épaisseur croissante vers le bas à partir du ménisque 4. The liquid metal 2 solidifies on contact with the wall 1 in a layer 3 of increasing thickness downwards from the meniscus 4.

Une série de fines rainures 5 sont formées parallèlement les unes aux autres et très rapprochées sur le pourtour de la surface intérieure de la paroi 1, et sur une certaine hauteur de part et d'autre du niveau où se situe habituellement le ménisque 4. L'ensemble de la surface intérieure de la paroi i, est recouvert par un dépôt électrolytique d'une couche 5a de métal moins conducteur thermiquement que le métal de base dont est constituée la paroi 1, et les rainures 5 sont remplies par ce même métal également par dépôt électrolytique ou tout autre moyen. A series of fine grooves 5 are formed parallel to each other and very close to each other around the inner surface of the wall 1, and over a certain height on either side of the level where the meniscus 4 is usually located. L whole surface of the wall i, is covered by an electrolytic deposit with a layer 5a of metal less thermally conductive than the base metal of which the wall 1 is made, and the grooves 5 are filled with this same metal also by electroplating or any other means.

La couche 5a offre donc partout une surface de contact plane au métal en cours de solidification, et c'est le matériau remplissant les rainures 5 qui joue le rôle d'insert retardant la solidification du métal. La paroi 1 étant par exemple en acier, le métal déposé peut être notamment du nickel ou du chrome. The layer 5a therefore provides everywhere a planar contact surface to the metal being solidified, and it is the material filling the grooves 5 which acts as an insert delaying the solidification of the metal. The wall 1 being for example made of steel, the deposited metal may in particular be nickel or chromium.

L'épaisseur de cette couche sur la surface intérieure de la paroi 1 et au-dessus des rainures 5 est de 0,2 à 0,4mm par exemple.The thickness of this layer on the inner surface of the wall 1 and above the grooves 5 is 0.2 to 0.4 mm for example.

Les paramètres à prendre en considération pour parvenir au meilleur résultat souhaité sont le nombre de rainures 5, leur espacement et leur profondeur. Ces paramètres sont déterminés pour diminuer sensiblement le flux thermique sans échauffer trop le métal de base de la paroi 1. Dans la pratique, ces rainures peuvent avoir par exemple une largeur de 3 à 6mm et une profondeur de 4 à 6mm, de préférence supérieure à leur largeur. Leur espacement est d'environ 3 à 5mm par exemple. The parameters to be taken into account to achieve the best desired result are the number of grooves 5, their spacing and their depth. These parameters are determined to significantly reduce the heat flow without overheating the base metal of the wall 1. In practice, these grooves can have, for example, a width of 3 to 6mm and a depth of 4 to 6mm, preferably greater than their width. Their spacing is around 3 to 5mm for example.

Sur le dessin annexé, les rainures 5 ont un profil en U, qui peut être remplacé en variante par tout profil différent, par exemple en forme de queue d'aronde. In the accompanying drawing, the grooves 5 have a U-shaped profile, which can alternatively be replaced by any different profile, for example in the form of a dovetail.

Par rapport à un insert massif, ce type d'insert présente l'avantage d'une meilleure tenue mécanique, car les déformations du métal de remplissage des stries dues à la dilatation différentielle par rapport à la paroi de la lingotière, sont plus limitées. D'autre part, cette configuration permet des transferts thermiques plus homogènes dans les différentes directions de l'espace à l'intérieur de l'insert, du fait de l'imbrication de l'insert et de la paroi. Cela se traduit par une meilleure régularité de la température de la paroi de la lingotière en contact avec l'acier, en cours de solidification au droit de l'insert. Compared to a solid insert, this type of insert has the advantage of better mechanical strength, because the deformations of the metal filling the ridges due to differential expansion relative to the wall of the mold, are more limited. On the other hand, this configuration allows more homogeneous heat transfers in the different directions of the space inside the insert, due to the nesting of the insert and the wall. This results in a better regularity of the temperature of the wall of the ingot mold in contact with the steel, being solidified in line with the insert.

Tout autre moyen approprié que le dépôt électrolytique peut être envisagé pour déposer la couche de métal sur la surface de la paroi 1. Any other suitable means than electroplating can be envisaged for depositing the metal layer on the surface of the wall 1.

En variante, le matériau remplissant les rainures 5 peut ne pas être un métal, mais un matériau réfractaire. il est de toute façon nécessaire que, comme sur les lingotières habituellement utilisées en coulée continue de l'acier, la paroi intérieure 1 de la lingotière soit recouverte d'une couche d'un métal tel que le chrome ou le nickel, y compris au droit des rainures 5. En effet, la lingotière est habituellement en cuivre qui est un bon conducteur de la chaleur, mais dont la résistance à l'usure est insuffisante pour garantir à lui seul durablement une bonne qualité de surface du produit coulé. Alternatively, the material filling the grooves 5 may not be a metal, but a refractory material. it is in any case necessary that, as on the molds usually used in continuous casting of steel, the internal wall 1 of the mold is covered with a layer of a metal such as chromium or nickel, including at right of the grooves 5. In fact, the mold is usually made of copper which is a good conductor of heat, but the wear resistance of which is insufficient to guarantee long-term good quality of the cast product on its own.

On obtient grâce à cet insert la diminution recherchée du flux thermique, qui retarde la solidification du métal liquide 2, spécialement au niveau du ménisque 4. La surface du produit 2 obtenu est plus régulière et présente des rides d'oscillations moins marquées. L'agencement des rainures telles que 5 et leur remplissage par un matériau peu conducteur approprié forment un insert simple à réaliser et relativement peu onéreux. Après usure, les rainures peuvent être réusinées simultanément au réusinage de la paroi 1, et une nouvelle couche de matériau peu conducteur peut être déposée. Thanks to this insert, the desired reduction in heat flux is obtained, which delays the solidification of the liquid metal 2, especially at the meniscus 4. The surface of the product 2 obtained is more regular and has less marked oscillation wrinkles. The arrangement of the grooves such as 5 and their filling with a suitable non-conductive material form an insert which is simple to produce and relatively inexpensive. After wear, the grooves can be re-machined simultaneously with the re-machining of the wall 1, and a new layer of non-conductive material can be deposited.

Les rainures peuvent être orientées perpendiculairement à l'axe AA de la lingotière, ou même parallèlement à cet axe, étant entendu que cette orientation est indifférente pour l'obtention de l'effet retardateur de la solidification du ménisque qui est recherché. The grooves can be oriented perpendicular to the axis AA of the mold, or even parallel to this axis, it being understood that this orientation is indifferent for obtaining the delaying effect of the solidification of the meniscus which is sought.

Claims

1. Ingot mold for continuous casting of liquid metal such as steel, comprising a wall of a base metal which is a good conductor of heat, such as copper, coated on its face in contact with the metal cast by a layer of a metal having a wear resistance greater than that of the base metal, characterized in that on the inner surface of said wall (1) are formed, substantially at the level where the meniscus (4) of the liquid metal is usually located, grooves (5) filled with a less thermally conductive material than the base metal of which said wall (1) is made.

2. Ingot mold according to claim 1, characterized in that the material filling the grooves (5) is a metal.

3. Mold according to claim 2, characterized in that the metal filling the grooves (5) is the same as the metal constituting the layer (5a) which covers the faces of the mold in contact with the cast metal.

4. Ingot mold according to claim 2 or 3, characterized in that the metal filling the grooves (5) is deposited electrolytically.

5. Ingot mold according to one of claims 1 to 4, characterized in that the grooves (5) are parallel and extend over a determined height on the inner periphery of the wall (1), on either side of the level where the meniscus (4) of liquid metal (2) is usually located.

6. Mold according to claim 5, characterized in that the grooves are oriented perpendicular to the axis (AA) of the mold.