<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne la coulée des métaux par le pro- cédé en continu.
La coulée en continu, comme le nom l'indique, concerne le mou- lage ou le formage en continu d'un métal liquide au moment où. il se refroi- dit et se solidifie pour former une pièce moulée de longueur infinie. D' une manière idéale, le liquide devrait être mis en forme par un moule qui soit fixe par rapport au métal qu'il contient comme dans le moulage à moule stationnaire. Du point de vue théorique, la forme idéale d'un moule pour le moulage en continu serait donc de longueur illimitée, mais, comme cela ne peut exister en pratique, on a utilisé d'autres dispositions et appareils.
C'est ainsi qu'il a été proposé d'utiliser des organes de support sans fins tels que tambours rotatifs, roues et analogues ou des bandes transporteuses sans fin à sections ayant la forme de moule se rejoignant les unes des autres pour former un moule au début du processus de solidification et se séparant à nouveau à la fin du processus pour libérer le métal solidifié. Etant donné que les surfaces de tels supports mobiles peuvent rester fixes par rapport au métal pendant sa solidification, les conditions sont favorables à une solidification donnant une bonne ?tructure cristalline et une surface bien lisse. Mais, bien que de tels procédés offrent de nombreux avantages théoriques, l'expérience qui en a été faite a été décevante.
Les difficultés de construction et de marche ont soulevé tellement d'obstacles au-succès de l'opération que ces procédés n'ont eu que peu de développement réel dans l'industrie.
Il a été également proposé d'avancer le moule en même temps que le métal avance et de le retirer ensuite de sorte que le moulut est déplacé continuellement en va et vient le long de l'axe de la pièce coulée pendant l'opération continue. Ce procédé connu de coulée continue propose un moule qui est mû par une came ou un excentrique qui lui impose un mouvement har- monique simple. Comme le moule avance, une pince à cliquet aggripe la pièce coulée en la contraignant à avancer avec le moule jusqu'à l'extrémité de sa course. Ensuite pendant la course de retour, la pièce est libérée du moule mais est maintenue fixe par une autre pince jusqu'à ce que le moule exécute une nouvelle course d'avancement.
Ce procédé n'a jamais obtenu de succès industriels et on peut citer les facteurs suivants comme causes possibles ou probables de son échec. En premier lieu le mouvement d'avancement de la pièce coulée est intermittent et ne se produit que pendant la moitié du temps total de coulée. La pièce reste immobile pendant l'autre moitié du temps. En second lieu le mouvement d'avancement de la pièce coulée s'effectue à une vitesse variable. Comme la pièce n'est déplacée que par un mouvement harmonique, la vitesse augmente jusqu'au milieu de la course et diminue ensuite jusqu'à la fin. En troisième lieu le déplacement relatif entre moule et pièce moulée qui se produit pendant la course de retour du moule est également à vitesse variable, la vitesse étant maximum au milieu de la course.
D'autres facteurs défavorables ont encore contribué à l'échec du procédé mais on peut dire que ceux-ci-dessus mentionnés suffisent à l'expliquer.
Un procédé plus fructueux d'utilisation de moule à déplacement alternatif a été proposé. Dan ce procédé la pièce coulée est retirée en continu avec une vitesse constante tandis que le moule avance avec la pièce avec la même vitesse que celle-ci de sorte qu'il n'y a pas de déplacement relatif entre eux pendant la course d'avancement du moule. Ensuite, à la fin de cette course, le moule est rapidement ramené en arrière à une vitesse plus grande mais uniforme de sorte que la course de retour exige moins de temps que la course d'avancement. Dans une marche industrielle, le rapport des durées entre ces courses est ordinairement de trois à un c'est-à-dire que la vitesse de retour du moule est trois fois plus élevée que celle de déplacement de la pièce coulée.
<Desc/Clms Page number 2>
Ce procédé a été appliqué avec succès, d'abord en Allemagne en 1936 puis aux U.S.A. en 1938 et depuis dans divers pays. Il est incontes- table qu'il a permis de couler avec succès un tonnage bien plus considéra- ble que tout autre procédé de coulée continu connu à ce jour. La plus grande partie de ce tonnage est de métaux non ferreux et d'alliages tels que laiton, ou aluminium et- ses alliages. Ce n'est que récemment que le procédé a été étendu à la coulée de 1 acier mais dans ce cas de nouveaux problèmes ont été soulevés.
Un problème très sérieux est celui de pouvoir élever la vitesse de coulée à un niveau qui soit économique pour le cas de coulée de l'a- cier. Un autre problème qui résulte directement de cette augmentation de vitesse est celui de pouvoir obtenir des états de surface satisfaisants.
L'une des caractéristiquesdu dernier procédé mentionné est la présence d'anneaux sur la surface la pièce coulée autour de celle-ci.
Ils sont espacés à des distances égales à la longueur d'avancement total de la pièce coulée entre deux courses successives du moule. Si l'avance totale de la pièce, se déplaçant en continu à une vitesse constante, est de 25,4 cm enivre le début d'une course d'avance du moule et le début de la course d'avance suivante, les anneaux seront espacés de 25,4 cm.
Ces anneaux sont caractérisés par une surface extérieure rugueu- se, présentant souvent des criques superficielles et souvent des saignées, c'est-à-dire l'écoulement de métal fondu et sa solidification dans des fêlures produites dans le métal déjà solidifié. La structure cristalline du métal qui se trouve juste au-dessous des anneaux est également irrégu- lière et troublée. La largeur des anneaux c'est-à-dire la distance longi- tudinale à la pièce sur laquelle ces effets peuvent être observés varie en fonction des conditions de l'opération de coulée. Avec un soin extrême et en opérant à une vitesse de coulée faible, les effets peuvent être at- ténués mais, en général, la largeur des anneaux est fonction de la durée de la course de retour du moule.
C'est dire que si cette course de retour dure pendant un quart du temps total du cycle, les anneaux couvriront un quart de la surface de la pièce coulée.
Dans le cas de métaux non ferreux, ces effets sont regrettables mais n'ont pas de caractère grave. Dans bien des cas, en dépit des imper- fections de surface, les pièces coulées peuvent être laminées, extrudées ou usinées d'autre manière sans difficulté. Dans d'autres cas un léger décapage de la surface ou autre traitement suffit à suppirmer les défauts superficiels. Cependant, dans le cas de l'acier, de telles imperfections de surfaces ne peuvent pas être tolérées et il n'est pas économiquement possible de les éliminer par décapage. En outre la pratique industrielle économique de la coulée continue de l'acier exige une vitesse de coulée de beaucoup supérieure à celle adoptée pour les métaux non ferreux et il a été constaté que l'augmentation de la vitesse amplifie ces difficultés.
Aussi, dans la coulée continue de métaux non ferreux, une vitesse de 0,75 m à 1,5 m/minute est généralement convenable et, à ces vitesses, les dé- fauts de surface sont acceptables. Dans la coulée de l'acier, par contre on a déjà réalisé avec succès des vitesses de 5 mètres/minute . Mais ce succès est tempéré par le fait que, à ces vitesses, les défauts de surfa- ce à l'intérieur des zones d'anneaux sont extrêmement graves. Entre les anneaux successifs la surface est belle et la structure cristalline est excellente.
L'un des buts de la présente invention est de réaliser un pro- cédé de coulée en continu et particulièrement un procédé de déplacement du moule en va-et-vient qui évite les inconvénients liés au moulage à vi- tesse élevée et qui réduise les défauts de surface à une mesure acceptable.
Le procédé de l'invention est caractérisé notamment par ce que la course de retour en arrière du moule vers sa position de coulée est ef-
<Desc/Clms Page number 3>
facture à une vitesse qui reste toujours inférieure à la vitesse à laquel- le ledit moule est avancé avec le métal en cours de solidification.
D'autres buts et caractéristiques de la présente invention résul- tent de la description plus détaillée ci-après.
Dans la recherche pour corriger les difficultés exposées ci-des- sus, la solution logique semble certainement être celle consistant à aug- menter la vitesse de retour du moule de manière à réduire la période de temps pendant laquelle le inouïe se déplace en sens inverse de la pièce cou- lée. Il semble qu'alors la largeur et la rugosité des anneaux devrait être réduite dans une mesure tolérable. On peut donc envisager d'augmenter le rapport des vitesses d'avancement et de retour, et, au lieu de trois à un, d'adopter un rapport de quatre à un ou même cinq ou six pour un, ce dernier rapport étant la limite des possibilités mécaniques.
Il est. surprenant cependant de constaterque les anneaux et les défauts de surface deviennent de plus en plus marqués et défectueux au lieu d'aller en s'améliorant. Dans certains cas au lieu de devenir plus étroits comme on pourrait raisonnablement l'es- pérer, les anneaux s'élargissent jusqu'à occuper presque 50% de la surface de la pièce coulée et les zones intérieures aux anneaux présentent des rugo- sités, des criques et des soufflures.
En conséquence, conf ormément à la présente invention, la solu- tion a été recherchée par une réduction de la vitesse de retour du moule jusqu'à une valeur telle que la vitesse de retour du moule ne soit jamais supérieure à la vitesse de la course d'avancement et dans bien des cas soit considérablement inférieure à celle-ci. Pendant la course d'avancement le moule est déplacé avec la pièce coulée à la même vitesse que celle-ci et dans un mouvement continu à vitesse constante. Pendant la course de retour du moule, la pièce coulée continue à se déplacer en continu à vitesse con- stante tandis que le moule se déplace en sens inverse à une vitesse constan- te.
La différence avec le procédé exposé plus haut peut être illub- trée comme suit. On suppose que l'acier est coulé et que la vitesse de coulée c'est-à-dire la vitesse avec laquelle la pièce coulée se déplace en continu est de mètres/minute. Suivant le procédé connu, et en admet- tant un rapport de trois à un entre la vitesse d'avance et la vitesse de retour, puisque le moule avance à une vitesse de 5 mètres par minute, il devra revenir à la vitesse de 15 mètres/minute. Et, puisque la pièce cou- lée continue à se déplacer à la vitesse de 5 mètres/minute pendant la du- ré de la course de retour du moule, la différence réelle des vitesses est de 15 mètres plus 5 mètres soit 20 mètres par minute.
Si, en vue de surmonter la difficulté, on essaie d'augmenter la vitesse de retour du moule pour avoir un rapport de durée des courses égal à par exemple six, la course de retour devra être à une vitesse de 30 mè- tres/minute et la différence réelle sera de 30 mètres plus 5 mètres soit 35 mètres/minute.
Conformément à la présente invention, pour laquelle la vitesse de la course de retour du moule n'est jamais supérieure à la vitesse de la course d'avancement, et en supposant à nouveau une vitesse de coulée de 5 mètres/minute, on voit que la différence réelle maximum sera de 5 mètres/ minute + 5 mètres/minute, soit de 10 mètres/minute, c'est-à-dire exactement la moitié de la vitesse différentielle réelle existant dans le procédé pré- cédemment décrit.
Si on désire cependant, la vitesse de la course de retour du mou- le peut être réduite encore davantage. Ainsi, supposant à nouveau une vi- tesse de coulée de 5 mètres par minute, la course de retour du moule peut se faire à une vitesse de 2,5 mètres/minute ou même de 1,25 mètre/minute, auxquels cas les vitesses différentielles seraient respectivement de 7,5 mètres/minute et 6,25 mètres/minute,
<Desc/Clms Page number 4>
Dans la pratique la différence de vitesse peut être réglée par l'opérateur après inspection de la pièce coulée et en tenant compte de la qualité de surface requise pour la coulée du métal particulier en question.
Dans certains cas, il est exigé une plus grande perfection de surface, mais l'opérateur, conformément à la présente invention et compte tenu de ce que la condition optimum de coulée est la période pendant laquelle le moule et la pièce coulée se déplacent ensemble, sera capable de fixer la vitesse de retour à un maximum convenant aux exigences d'état de surface, mais toujours inférieure à la vitesse de coulée.
L'invention peut être modifiée dans ses formes d'application sans sortir pour autant du domaine d'étendue de ses caractéristiques essentielles.