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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA COULEE CONTINUE EN BARRE DE LA FONTE ET
DE L'ACIER.
La coulée continue en barre de la fonte et de l'acier se distin- gue à de nombreux égards fondamentalement de la coulée continue des métaux légers et des métaux non ferreux. Ces différences sont surtout dues à la hau- te enthalpie de l'acier liquide.
La chaleur de fusion de l'acier s'élève par exemple à 490 Kcal/ dm3; celle de l'aluminium par contre seulement à 248 kcal/dm3. En outre, une différence influengant fondamentalement le procédé de coulée continue en bar- re consiste dans la conductibilité calorifique, qui pour les métaux non fer- reux et les métaux légers est un multiple de celle de l'acier.
De ce fait, il n'est pas possible non plus pour la fonte et l'acier, en contrasté avec les métaux légers et les métaux non ferreux, d'orienter le flux calorifique de préférence dans la direction de l'axe des coquilles Alors que pour les métaux légers et les métaux non ferreux on s'efforce, comme les brevets de ces dix dernières années le montrent en détail, de maintenir la partie ou fond liquide aussi plat que possible, l'épaisseur de celui-ci ne représentant fréquemment qu'une fraction de la longueur de la coquille, il se forme lors de la coulée continue en barre de la fonte et de l'acier un fond liquide pro- fond qui, pour une partie très-importante, ne se solidifie qu'à l'extérieur de la coquille lorsqu'on ne veut pas employer des longueurs de coquille ex- traordinairement grandes,
qui conduiraient à des difficultés techniques con- sidérables, ou lorsqu'on ne choisit pas des vitesses de coulée tellement fai- bles que la rentabilité du procédé est mise en questiona
La coulée continue en barre de la fonte et de l'acier se fait rationnellement dans des coquilles métalliques à paroi mince refroidies par un liquide, la longueur des coquilles étant au moins triple, mais pas plus que décuple du diamètre de la barre. Lorsqu'on ne coule pas de sections cir-
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culaires, on prend comme base pour la détermination de la longueur dès co- quilles le diamètre du cercle de même superficie.
Pour le cas de l'emploi de coquilles en cuivre pour la coulée continue en barre de l'acier, on a dé-' jà proposé de choisir la' longueur de celles-ci égale au quintuple du diamé- tre de la barre.
La longueur de la coquille et la vitesse de descente sont accor- dées l'une sur l'autre de manière qu'en sortant de la coquille la barre ait' déjà une épaisseur de paroi suffisante, .qui doit être au moins égale à la moi- tié de la section transversale'de la'barre. Ainsi, il est enlevé à la barre une quantité de chaleur telle que la barre se solidifierait spontanément mê- me sans enlèvement de chaleur-spéciale ou plus grande. Dans la coquille de coulée continue, l'indice de transmission de chaleur s'élève à environ 500 à
1500 kcal/m2,h, C. Lorsque la barre sort de la coquille, l'indice de trans- 'mission dé chaleur tombe à des valeurs beaucoup moindres, qui dépendent sur- tout de la température superficielle de la barre.
Pour une température super- ficielle d'environ 1500 C, l'indice de transmission de chaleur ne s'élève plus qu'à peiné a 15Ô kcal/mé, h, C. Il en résulte qu'immédiatement après la sortie de la coquille la température de la surface de la barre croit considérable- ment ; des élévations de température allant jusqu'à 300 G et davantage ont pu alors être observées. Ce phénomène est très désavantageux parce que, de ce fait, la solidification de la masse intérieure liquide est extrêmement ralen- tie et que l'accroissement de l'épaisseur de paroi par unité de longueur de la barre diminue-par sauts. .
Il en résulte que dans la coulée continue en barre de l'acier on ne peut en aucun cas renoncer à la proposition, déjà faite, de prévoir à la suite de la coquille le cas échéant un dispositif de refroidissement, par exemple sous la forme d'un tube annulaire avec de nombreuses tuyères en aju- tages de sortie pour l'eau de refroidissement.
La présente invention est fondée sur la connaissance acquise qu'il ne suffit absolument pas de prévoir un tel refroidissement, mais que pour obtenir des lingots ou barres irréprochables et une fabrication exemp- te de dérangement il est également essentiel qu'avec ce dispositif de re- froidissement des conditions déterminées soient remplies.
Par des études très étendues, on a pu constater que l'augmenta- tion de l'épaisseur de paroi par cm de longueur de la barre doit s'élever au moins à 0,25 mm. Cette valeur minimum au-dessous de laquelle on ne peut évi- demment pas descendre déjà dans la coquille, tomberait, après la sortie de la coquille sans refroidissement spécial, à environ la moitié ou encore moins.
Or, pour arriver à des vitesses de coulée économiques et obte- nir des barres irréprochables, il faut que le dispositif, de refroidissement à'prévoir à la suite à la coquille soit dimensionné et soit. en outre régla- ble de telle manière que l'accroissement de l'épaisseur de paroi de la barre à l'extérieur de la coquille soit au moins aussi grand, mais pas plus de deux fois aussi grand que dans la'coquille même. Il faut donc aussi éviter que par un refroidissement trop brutal il se produise de trop hautes tensions' dues à la température, qui finalement conduiraient à des ruptures internes ou autres 'de la barre.
Il y a spécialement avantage à employer un refroidissement qui agisse de telle façon que l'accroissement de l'épaisseur de paroi s'effectue comme si la coquille agissait encore dans cette partie de la barre.
. Le procédé selon la présente invention permet de remplir les con- ditions de solidification qui précèdent, reconnues comme étant correctes, pour les barres de fonte et d'acier. Il consiste en ce que l'intensité du refroi- dissement à la suite de la coquille, dimensionnée convenablement et permettant une vitesse de solidification suffisante, est-réglée de manière que la tempé- raturer de la surface de'la barre jusqu'à la solidification complète de l'in- térieur de la barre ne soit ni supérieure à 1100 C ni inférieure à,750 C.
Pour la réalisation du procédé' selon la présente invention, on peut employer, d'une manière connue en soi, des agents ou fluides de refroi- dissement liquides, sous forme de vapeurs ou gazeux, séparément pu ensemble.
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La quantité, la vitesse et éventuellement .la température de l'a- gent de refroidissement doivent être'réglables'afin que l'on puisse obtenir et maintenir l'effet de refroidissement nécessaire conformément à l'invention.
Des dispositifs de refroidissement qui se sont révélés partiëû lièrement conformes au but visé sont ceux dans lesquels des agents de réfroi- dissement différents sont employés.dans différentes zones du trajet de re- froidissement et en fait il est à conseiller de placer dans la partie située à proximité de la coquille au moins une crépine ou douche à liquide, en par- ticuler une douche à eau et dans la partie du trajet de refroidissement éloi- gnéde la coquille au moins une crépine à vapeur ou à gaz, en particulier à air.
Il convient que la longueur du trajet de refroidissement dans lequel la barre se solidifie complètement soit comprise entre 0,5 fois et, au maximum, trois fois la longueur de la coquille.
Le réglage des quantités des agents de refroidissement et/ou des vitesses de ceux-ci et éventuellement celui des températures des agents de refroidissement peuvent, d'une manière connue en soi, se faire automati- quement en fonction de la vitesse de descente de la barre. Un réglage de l'intensité du refroidissement particulièrement avantageux est celui qui est déterminé par la quantité, la vitesse et la température des agents de refroi- dissement en fonction de la température superficielle de la barre. Cette tem- pérature est prise à l'aide de releveurs de température ou thermo-régulateurs électriques et/ou optiques, qui, d'une manière connue en soi, donnent la for- ce de réglage pour les organes de réglage.
On obtient les meilleurs résultats en divisant le trajet de refroidissement en plusieurs tronçons ou sections et en prévoyant pour chaque section un thermo-régulateur qui lui est propre et qui règle automatiquement d'une manière connue en soi l'intensité du re- froidissement pour sa section.
A l'aide de dispositifs de refroidissement de ce genre, il est possible de régler dans les meilleures conditions possibles l'allure de la température à la surface de la barre et de remplir ainsi avec sûreté les con- ditions de solidification les plus favorables aux points de vue technique et métallurgique.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de coulée continue en barre de la fonte et de l'acier dans des coquilles métalliques à paroi mince refroidis par un liquide, qui permettent un accroissement d'épaisseur de paroi par cm de longueur de la bar- re d'au moins 0,25 mm et dont la longueur est de trois à dix fois aussi gran- de que le diamètre de la barre, un dispositif de refroidissement étant prévu à la suite de la coquille, caractérisé en ce que l'intensité du refroidisse- ment à l'extérieur de la coquille est réglée de manière que la température de la surface de la barre jusqu'à la solidification complète de l'intérieur de la barre ne soit pas supérieure à 1100 C ni inférieure à 750 C.
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METHOD AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS CAST IRON CASTING AND
STEEL.
The continuous bar casting of cast iron and steel is fundamentally different from the continuous casting of light metals and non-ferrous metals in many respects. These differences are mainly due to the high enthalpy of liquid steel.
The heat of fusion of steel is for example 490 Kcal / dm3; that of aluminum, on the other hand, only at 248 kcal / dm3. In addition, a difference fundamentally influencing the continuous bar casting process is the heat conductivity, which for non-ferrous and light metals is a multiple of that for steel.
Therefore, it is also not possible for cast iron and steel, in contrast to light metals and non-ferrous metals, to direct the heat flow preferably in the direction of the axis of the shells. that for light metals and non-ferrous metals an attempt is made, as the patents of the last ten years show in detail, to keep the liquid part or bottom as flat as possible, the thickness of the latter frequently not representing that a fraction of the length of the shell, during the continuous casting into bars of cast iron and steel a deep liquid bottom is formed which, for a very large part, does not solidify until the outside of the shell when you do not want to use unusually long shell lengths,
which would lead to considerable technical difficulties, or when such low casting speeds are not chosen that the profitability of the process is called into question.
The continuous bar casting of cast iron and steel is rationally done in thin-walled metal shells cooled by a liquid, the length of the shells being at least three times, but not more than ten times the diameter of the bar. When not casting circular sections
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culars, the diameter of the circle of the same area is taken as the basis for determining the length of the shells.
In the case of the use of copper shells for the continuous casting of steel into a bar, it has already been proposed to choose the length thereof equal to five times the diameter of the bar.
The length of the shell and the rate of descent are matched to each other so that when leaving the shell the bar already has a sufficient wall thickness, which must be at least equal to the thickness of the shell. half of the cross section of the bar. Thus, such an amount of heat is removed from the bar that the bar would spontaneously solidify even without special or greater heat removal. In the continuous casting shell, the heat transfer index is approximately 500 to
1500 kcal / m2, h, C. When the bar leaves the shell, the heat transmission index drops to much lower values, which depend mainly on the surface temperature of the bar.
For a surface temperature of about 1500 C, the heat transmission index rises only barely to 15Ô kcal / me, h, C. The result is that immediately after leaving the shell the temperature of the surface of the bar increases considerably; temperature rises of up to 300 G and more could then be observed. This phenomenon is very disadvantageous because, therefore, the solidification of the liquid inner mass is extremely slowed down and the increase in wall thickness per unit length of the bar decreases in steps. .
It follows that in the continuous casting of steel bars one cannot under any circumstances give up the proposal, already made, to provide after the shell if necessary a cooling device, for example in the form of an annular tube with numerous nozzles in outlet nozzles for the cooling water.
The present invention is based on the knowledge acquired that it is absolutely not sufficient to provide for such cooling, but that in order to obtain irreproachable ingots or bars and a production free of disturbances it is also essential that with this device for re-cooling. - cooling of the determined conditions are met.
By very extensive studies it has been found that the increase in wall thickness per cm of bar length should be at least 0.25 mm. This minimum value, below which obviously cannot be already lowered into the shell, would drop, after leaving the shell without special cooling, to approximately half or even less.
However, in order to achieve economical casting speeds and obtain irreproachable bars, the cooling device to be provided subsequently to the shell must be sized and be. further adjustable such that the increase in wall thickness of the bar outside the shell is at least as great, but not more than twice as great, as in the shell itself. It is therefore also necessary to prevent too sudden cooling from producing too high voltages 'due to temperature, which would ultimately lead to internal or other breaks' of the bar.
It is especially advantageous to employ a cooling which acts in such a way that the increase in wall thickness takes place as if the shell were still acting in that part of the bar.
. The process according to the present invention makes it possible to fulfill the above solidification conditions, recognized as being correct, for the cast iron and steel bars. It consists in that the intensity of the cooling following the shell, suitably dimensioned and allowing a sufficient rate of solidification, is regulated so that the temperature of the surface of the bar up to the Complete solidification of the inside of the bar is neither greater than 1100 C nor less than, 750 C.
For carrying out the process according to the present invention, it is possible to use, in a manner known per se, liquid, vapor or gaseous cooling agents or fluids, separately or together.
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The amount, speed and possibly the temperature of the cooling medium must be adjustable in order that the necessary cooling effect can be obtained and maintained according to the invention.
Cooling devices which have been found to be particularly suitable for the intended purpose are those in which different coolants are employed in different areas of the cooling path and indeed it is advisable to place in the part situated. near the shell at least one strainer or liquid shower, in part a water shower and in the part of the cooling path remote from the shell at least one steam or gas strainer, in particular air.
The length of the cooling path in which the bar solidifies completely should be between 0.5 times and, at most, three times the length of the shell.
The adjustment of the quantities of the cooling agents and / or the speeds thereof and possibly that of the temperatures of the cooling agents can, in a manner known per se, be carried out automatically as a function of the rate of descent of the tank. closed off. A particularly advantageous setting of the cooling intensity is that which is determined by the quantity, speed and temperature of the coolants as a function of the surface temperature of the bar. This temperature is taken with the aid of electrical and / or optical temperature readouts or thermoregulators, which, in a manner known per se, provide the adjustment force for the adjustment members.
The best results are obtained by dividing the cooling path into several sections or sections and by providing for each section a thermo-regulator of its own and which automatically regulates in a manner known per se the intensity of the cooling for its own. section.
With the aid of cooling devices of this kind, it is possible to regulate in the best possible conditions the rate of the temperature at the surface of the bar and thus to fulfill with safety the solidification conditions most favorable to technical and metallurgical points of view.
CLAIMS.
1. A process of continuous bar casting of cast iron and steel into thin-walled, liquid-cooled metal shells, which allow an increase in wall thickness per cm of bar length of at least 0.25 mm and the length of which is three to ten times as great as the diameter of the bar, a cooling device being provided after the shell, characterized in that the intensity of the cooling at the outside of the shell is adjusted so that the temperature of the surface of the bar until the complete solidification of the inside of the bar is not higher than 1100 C and not lower than 750 C.