Appareil pour la coulée continue de métaux
La présente invention concerne la coulée continue
de métaux sous forme de bande et elle concerne en particulier des procédés et un appareil pour la coulée de métaux tels que l'aluminium ( y compris les alliages d'aluminium), le zinc, le laiton, le cuivre et d'autres métaux qui fondent a une température semblable ou à une température inférieure , entre une paire de surfaces mobiles dont l'une au moins est constituée par une courroie flexible conductrice de la chaleur.
Il a été visible depuis longtemps que l'on pourrait obtenir des économies importantes dans la production des bandes et des tôles d'aluminium si l'on pouvait couler à grande vitesse des plaques larges et minces pour le laminage
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à froid , et avec des qualités superficielles et sub-superficielles nécessaires pour donner lieu à un produit fini laminé , de qualité supérieure, lorsque la bande telle que
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ver les défauts de la coulée.
Bien que des appareils de coulée existants , utilisant une paire de courroies métalliques flexibles , écar-
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un espace de moulage, puissent être mis en oeuvre pour assurer des taux de production élevés, la bande coulée tend à être d'épaisseur inégale et à présenter des imperfections
<EMI ID=4.1> la matière qui diffère en composition de la composition moyenne de la bande coulée. Ceci s'accompagne de variations sub-superficielles de la structure métallurgique , qui
sont également une source de variations des propriétés.
Ces exsudations superficielles et ces défauts sub-superficiels proviennent de variations locales de la vitesse de congélation à la surface de la plaque ou de la bande coulée. On croit que ces variations proviennent du développement des intervalles entre des parties de la surface de
la pièce coulée et de la surface de la courroie mobile voisine. Dans ces intervalles, du liquide à bas point de fusion peut exsuder pour former les exsudations superficielles mentionnées ci-dessus.
Le but principal de la présente invention est de procurer un appareil pour la coulée continue de métaux tels que l'aluminium , dans lequel une courroie constituant l'une
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tact étroit avec la courroie pendant l'opération de coulée. En conséquence, de la chaleur peut être retirée par la courroie , de manière uniforme,et il ne se développe pas d'intervalles entre la courroie et la bande en cours de congélation , de dimensions telles qu'il en résulte un effet fâcheux sur la qualité superficielle ou sub-
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Beaucoup de constructions d'appareils ont été proposées , comportant une paire de courroies parallèles en mouvement , refroidies à l'eau, dans le but de définir un espace de moulage , les bords latéraux étroits étant fermés par des barrages de bordure.
Dans les agencements connus, les supports des courroies sont relativement largement espacés en sorte que même lorsque les courroies sont en contact avec leurs supports, les déviations des régions d'une courroie entre les supports sont assez grandes sous l'influence des fatigues imposées à la courroie, pour avoir un effet fâcheux sur la coulée. Au surplus, dans la plupart des agencements de l'art antérieur , il n'y avait pas de moyens (autres que la pression exercée par la charge métallostatique du métal fondu) pour maintenir les courroies contre leurs supports à l'extrémité d'entrée de l'espace de moulage ,où le centre de la bande ou de la plaque est encore en fusion.
Des expériences pratiques ont montré que la charge métallostatique est tout à fait insuffisante à cette fin,lorsque l'espace de moulage est agencé sensiblement horizontalement ou en faisant un petit angle avec l'horizontale , en sorte que dans les appareils de coulée du type à courroie que l'on connaît , on ne possède pas en fait une maîtrise parfaite de la trajectoire des courroies de coulée dans l'espace de moulage . Le type connu d'appareil de coulée donne par conséquent lieu à cette difficulté que la trajectoire d'une courroie est insuffisamment commandée par rapport à ses supports , pour assurer que la position des supports détermine la forme effective de l'espace de moulage entre les courroies.
L'espacement relativement grand des supports permet au surplus la déviation de régions de la courroie entre les supports ,dans une mesure telle que des intervalles puissent s'ouvrir entre la courroie et la surface du métal dans ces régions.
Dans l'appareil de coulée de la présente invention, par conséquent, les supports individuels pour la courroie sont peu espacés et la courroie est maintenue fermement contre ses supports en établissant une pression différentielle sur les faces opposées de la courroie , à l'endroit de l'espace de moulage , indépendamment de la présence de métal dans l'espace de moulage. La force assurée en établissant ainsi une pression différentielle sur les faces opposées
de la courroie soutient, en étant ordinairement beaucoup plus grande qu'elle , la force exercée vers l'extérieur que l'on obtient par la charge métallostatique et elle est engendrée commodément en établissant des états de pression inférieure à celle de l'atmosphère, sur toute la face de revers de la courroie dans la zone de coulée. Cette force
de pression différentielle et l'espacement entre les supports sont en rapport avec l'épaisseur et d'autres caractéristiques de la courroie de façon à assurer que la courroie reste en contact avec les supports et que la région non supportée de la courroie entre les supports adjacents agisse comme élément raide qui ne dévie pas de plus de
0,05 mm sous l'action des fatigues existant dans la courroie pendant la coulée. Avec cet agencement, il est possible d'assurer que la trajectoire de la courroie se conforme à un profil dicté par les positions des supports. En conséquence, il est possible d'assurer que le contour effectif de l'espace de moulage se conforme à un contour choisi à l'avance , conçu pour réaliser les conditions de coulée optimales.
Les principes de la présente invention sont applica-blés à des appareils ,le coulée pour la production de plaques minces ou de bandes dans lesquelles l'une des faces larges ou les deux faces larges de l'espace de moulage sont limitées par une courroie flexible. Dans une construction préférée, il y aura deux courroies, mais dans certains cas, une surface de l'espace de moulage est assurée par un tambour rigide et la surface opposée,par une courroie guidée suivant les principes de la présente invention.
Lorsque la courroie est de matière ferromagnétique , la force exercée vers l'extérieur sur la courroie peut être aidée par l'attraction magnétique entre la courroie et une série de pièces polaires aimantées , étroitement proches, qui constituent aussi des supports pour définir le contour de l'espace de moulage.
L'établissement d'une pression différentielle entre les faces opposées de la courroie peut être obtenu facilement en aspirant de l'eau de refroidissement à travers un espace étroit se trouvant derrière la courroie et limité par celle-ci , au moyen d'une pompe d'aspiration placée à l'extrémité de sortie de cet espace. Parmi les différents moyens possibles d'obtenir cette pression différentielle, tout en refroidissant en même temps efficacement et uniformément la courroie, on préfère des systèmes de refroidissement -ci jets fonctionnant à pression sous-atmosphérique , que l'on décrira dans la suite, puisque par ce moyen , on peut obtenir une extraction de chaleur de la courroie particulièrement rapide et uniforme et qu'ainsi le gradient de température à travers la courroie et les variations de
<EMI ID=7.1> travers de la largeur de la courroie,sont diminuas. En conséquence, le risque de déformation thermique de la
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gulière de chaleur sur la largeur de la courroie, le gradient de température dans la courroie et le changement de température moyenne le long de la courroie et dans le sens de la largeur de celle-ci produisent des fatigues thermiques qui tendent à gondoler ou à fléchir la courroie. Cependant, avec le système de refroidissement très efficace de l'invention, ces fatigues sont maintenues à des niveaux bas et la tendance au gondolement et à la flexion est contrariée facilement par une pression différentielle relativement petite.
Comme les alliages que l'on désire couler de façon continue par le présent procédé se contractent de plusieurs pourcents pendant la solidification, il est très souhaitable d'assurer des moyens pour réduire progressivement la distance entre les deux faces opposées de l'espace de moulage de façon à maintenir les faces du moule et les surfaces de la bande sensiblement en contact pour échange de chaleur efficace, tandis que le métal passe à travers la zone dans laquelle la solidification a lieu. L'emploi de supports de courroie, contre lesquels la courroie est maintenue en contact direct ,permet qu'un profil désiré quelconque soit appliqué de façon très simple à l'espace de moulage.
En conformant l'ensemble dont les supports de courroie font partie, l'espace de moulage peut être .agencé de façon à se rétrécir progressivement dans la zone dans laquelle le métal subit une solidification. La grandeur dont les faces du moule s'approchent progressivement l'une de l'autre , variera avec l'épaisseur de la bande, et dans le cas de la bande la plus mince, cette grandeur peut n'être pas supérieure à quelques dixièmes de millimètre.
Il est possible de prévoir des éléments supports capables de tourner qui commandent le contour d'une courroie en mouvement , pour obtenir ce degré de précision et ces dispositifs tombent dans le cadre de l'invention , mais dans la forme de réalisation préférée de l'appareil, la courroie est amende à glisser sur des supports de courroie immobiles , convenablement usinés.
Le transfert de chaleur de la plaque ou de la bande
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et eau. Il est souhaitable de rendre petites les variations de l'élévation de température de la courroie sur sa longueur et sur sa largeur , parce que ceci diminue les fatigues thermiques qui pourraient autrement faire que la
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destinée et qui est définie de manière précise par les supports. L'augmentation du coefficient de transfert de
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moyenne de la courroie pour un taux donné de transfert de
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revêtement isolant n'a pas été prévu pour la courroie , à la surface adjacente à l'aluminium fondu , on a trouvé qu'il était possible (l'obtenir des coefficients de transfert de chaleur courroie/eau suffisants pour maintenir l'élévation moyenne de température de la courroie à des niveaux qui sont compatibles avec l'obligation d'éviter des gondolements thermiques. On a trouvé que les dimensions physiques du système de refroidissement par jets de l'invention sont aisément compatibles avec la présence de supports étroitement proches , pour la trajectoire de la courroie , parce qu'avec des courroies de métal des épaisseur:
qui conviennent aux exigences de la flexibilité , l'inventeur est capable d'obliger les courroies à rester en contact à glissement,avec les supports écartés de distances qui sont seulement de l'ordre de 30 à 50 fois l'épaisseur
de la courroie. Cette contrainte, en association avec l'écartement étroit des supports , a pour effet de rendre
la courroie flexible extrêmement résistante au gondolement.
Chaque courroie constitue une surface d'échange de chaleur à travers laquelle la chaleur provenant du métal en voie de solidification est transférée à l'eau au côté opposé
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peuvent être coulées dépend de la vitesse à laquelle la chaleur peut être transferée,à travers la courroie , à l'eau de refroidissement.
Pour obtenir ce transfert de chaleur important, il est nécessaire d'augmenter la turbulence dans la couche limite , à l'interface courroie/eau et on a trouvé que le système de refroidissement par jets , préféré, selon l'inventicn, dans lequel des jets d'eau sont diriges sur la surface de revers de la courroie en faisant un grand angle
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plus rapidement de la courroie , que dans le cas des systèmes classiques dans lesquels un écoulement turbulent de l'eau est produit le long de la surface de la courroie.
Comme le volume de l'eau appliquée est très grand, il faut prévoir des moyens pour recueillir l'eau appliquée à chaque courroie. La zone de coulée d'un appareil de cou-
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refroidissement de courroie qui comprend une enceinte fermée , maintenue sensiblement étanche et se présentant à la surface de revers de la courroie , dans la zone de coulée, ceLte enceinte ou enveloppe ayant des supports de courroie très rapprochés qui sont maintenus en contact à coulissement ou à roulement avec la surface de la courroie et qui forment une partie mineure de l'étendue de l'enveloppe qui est en face de la courroie. De préférence, l'eau qui entre est fournie à une première chambre de compensation et de là sur la courroie, à travers des orifices formés dans une paroi faisant face à la surface dorsale de la courroie. Une
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chambre d'entrée et elle est montée de façon à recueillir l'eau provenant de l'espace entre la courroie et la paroi, au moyen de tubes de drainage rigides, de grand diamètre, qui s'étendent à travers la chambre d'entrée. Ces tubes servent à raidir l'ensemble. Les supports de courroie de
<EMI ID=18.1> pendant une majeure partie du temps de passage de la courroie par la zone de coulée. De préférence encore, les supports
de courroie sont formés de barres étroites de matière anti-friction ,s'étendant transversalement par rapport à l'enveloppe, les orifices donnant naissance aux jets étant arrangés en une ou plusieurs lignes transversales entre
des barres voisines. Ces barres peuvent cependant être remplacées par des goujons espacés suivant les principes déjà évoqués. Les orifices des jets des différentes lignes sont de préférence décalés ou disposés en quinconce les
une par rapport aux autres. L'intervalle entre orifices
de jet dans la même ligne latérale ne dépasse de préfé-
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orifices sont telles que lorsqu'une petite différence de pression,par exemple de 0,3 kg/cm" , est maintenue entre la chambre d'entrée et la chambre de sortie, de l'eau est
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courroie contre les barres de support prévues pour elle, en sorte que la courroie se trouve maintenue suivant une trajectoire étroitement définie et que la courroie est tirée à travers l'appareil, en contact avec ces barres pour maintenir une cavité de moulage bien définie et stable ou
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sent mémoire, on y voit, en - Figure 1, une vue en élévation latérale , schématique, d'une forme d'appareil de coulée suivant l'invention ;
- figure 2, une vue en plan d'une forme d'agencement pour soutenir les courroies par une pression différentielle et appliquer l'agent refroidissant;
- figure 3, une vue en plan de la partie entourée de <EMI ID=22.1>
- figure 4, une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2;
- figure 5, une coupe suivant la ligne 5-5 de la <EMI ID=23.1>
- figure 6, une vue en plan partielle de l'auge ou caniveau ; et
- figure 7, une vue latérale de l'auge ou caniveau en position active.
L'appareil représenté à la figure 1 est constitué d'un châssis support assemblé,l, sur lequel sont montées
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rieure et inférieure , 2. Un moteur d'entraînement à vitesse variable 3 fait tourner un arbre 4 par l'intermédiaire
de la chaîne 5 et de la roue à chaîne 6. Le mouvement est
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traînement de la courroie de coulée inférieure 2 par l'intermédiaire des roues à chaîne 7 et 8 et de la chaîne d'entraînement 9. Le mouvement est pris de la poulie 2 d'entraînement de la courroie de coulée inférieur�our
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autour de roues à chaîne supérieure et inférieure 12 et de poulies 14 tournant folles, dont l'une est portée par un bras 14' à mouvement de pivotement pour tendre la chaîne 11. Les courroies de coulée 15 passent respectivement autour des poulies d'entraînement 2 et des poulies de tension 16 qui sont montres à rotation dans des coulisses 17 guidées dans des bâtis de coulisses 18 qui sont reliés à pivotement par des pivots 19 au bâti principal 1 et auxquels on peut appliquer une force de tension de courroie de coulée , prédéterminée, par l'intermédiaire de cylindres pneumatiques 20. Les coulisses 17 sont déplaçables longitudinalement dans les bâtis 18 à l'aide de moyens d'ajustement 21 dans le but de diriger les courroies de coulée.
La courroie supérieure '5porte une paire de barrages de bordure 22 qui se présentent sous forme de courroies d'une matière élastique résistante à la chaleur et thermiquement isolante. Ces barrages de bordure sont légèrement compressibles de façon à assurer un joint satisfaisant dans la zone de coulée lorsqu'on a pris des dispositions pour la rétrécir longitudinalement , comme expliqué précédemment. Une forme de matière convenable pour de tels barrages de bordure se présente sous forme d'un noyau de métal blanc
ou de caoutchouc qui est entouré d'une toile d'asbeste tissée et qui est fourni dans l'industrie pour être utilisé comme joint de conduites à vapeur. L'agencement des barrages de bordure 22par rapport à l'auge 23 est montré aux figures 6 et 7 et on en donnera ci-après une description plus détaillée. L'un des ensembles pour soutenir et refroidir les courroies de coulée 15 dans la zone de coulée est représenté aux figures 2 à 5. Les courroies sont refroidies par de l'eau qui leur est appliquée par l'intermédiaire d'en-veloppes 26 à agent refroidissant , que l'on décrira ciaprès. De l'eau est aspirée dans les enveloppes 26 par des conduits d'alimentation 27 sous l'action de pompes d'aspi-
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L'enveloppe 26 est formée d'une structure fermée rigide ayant une fenêtre 30 à sa surface supérieure ( en considérant l'enveloppe comme soutenant la courroie inférieure de la figure 1). L'enveloppe comporte une paroi horizontale 31 qui sépare une chambre d'admission ou d'entrée
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aspirée de la chambre 33 par un conduit de sortie 29relié
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La chambre 32 est limitée par une cloison supérieure épaisse 34 dont la surface extérieure est légèrement en retrait par rapport à la surface 35 de l'enveloppe qui entoure la fenêtre 30. La partie ombrée de la surface 35
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barres de support de courroie étroites 36 s'étendent sur toute la largeur de la fenêtre 30 et la surface supérieure des barres a été meulée de façon à être de niveau avec l'étendue voisine de la surface 35.
Des canaux pour eau, peu profonds, 37 ,s'étendent entre les barres supports 36, la surface extérieure de la cloison 34 et la co'-rroie supérieure 15. Des orifices pour jets, étroitement proches, vont de la chambre d'admission
32 dans le plancher des canaux 37 et sont agencés de façon à envoyer des jets d'eau sensiblement perpendiculairement à la surface de la courroie 15. Des canaux collecteurs d'eau,
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la longueur des canaux 37 et sont reliée par des tubes 40
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Comme on le verra, dans l'appareil représenté, il y a deux lignes d'orifices à jets 38 ,décalées l'une par rapport l'autre .entre chaque paire de barres supports de courroie 36. L'espacement longitudinal entre les barres 36
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ve que l'eau est appliquée au dos de la courroie à raison
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d'environ 45 litres/cm'/ heure et dans la coulée d'une plaque d'aluminium, ceci conduit à un échange de chaleur
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ment des jets est diminué et qu'on augmente sensiblement
le débit de l'eau de refroidissement, le taux d'extraction
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L'appareil est conçu de telle façon que même avec les conditions de pression réduite prévues à la face postérieure de la courroie, il n'y aura sensiblement pas de flèche des courroies:entre supports voisins , de façon que
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le métal qui se solidifie dans la zone de coulée. Pour obtenir cet état de choses , l'espacement entre les barres
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Le système de refroidissement qui a été décrit cidessus a pour effet de maintenir la chute thermique à travers la courroie à une valeur d'environ 30[deg.]C. Dans ce cas, on calcule qu'une pression différentielle d'environ
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supérieure 15 en contact avec les barres 36 sur toute la largeur de la courroie. Cependant, on préfère arranger les choses de façon que la chambre de sortie 33 soit maintenue à une pression d'au moins 0,3 kg/cm en dessous de la pression atmosphérique pour donner un coefficient de sécurité suffisant.
A la figure 1, l'espacement entre les courroies 15 à l'entrée de la zone de coulée est commandé en gros par
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du support de l'enveloppe et il est encore commandé de façon fine par le moyen de vis de réglage agissant sur des barres tirants 41 de façon à monter le bâti en sorte que des plaques d'arrêt 42 puissent être élevées et abaissées.
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en sorte que le rétrécissement de la cavité du moule entre les courroies 15 puisse être modifié par un mouvement angulaire de l'enveloppe supérieure 26 dans ses paliers à tourillons 43, à l'aide du levier 44 que l'on presse vers le bas au moyen ('un cylindre pneumatique 45 de façon à amener
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l'espace de moulage, le métal solidifié à l'extrémité de sortie de l'espace de Moulage inclinera l'enveloppe 26 vers
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La butée 47 peut être alors rétablie pour assurer des propriétés superficielles optimales pour la bande qui sort de
l'espace de moulage.
L'auge ou caniveau 23 (figure 6) est munie d'une partie de nez 50 qui est agencée, en position active, pour s'étendre dans l'espace entre les courroies. Des guides formant barrages latéraux 51sont fixés au coté de l'auge 23
et ont une légère élasticité de façon à presser le barrage du côté arrivée contre le côté de la partie de nez 50 de l'auge en formant ainsi un joint à l'entrée à la zone de coulée, si bien qu'une charge d'alimentation appropriée ou
un bain de métal convenable puisse être maintenu dans l'au-
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chambres peut être soutenu par l'attraction magnétique qui maintiendra la courroie en contact avec les barres sup-
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coefficient de frottement.
On comprendra que ce système d'application d'agent de refroidissement peut être utilisé dans des appareils dans lesquels la zone de coulée est arrange en direction
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der à maintenir les courroies en contact avec les supports.
Lorsque les courroies sont utilisées en position horizon-
<EMI ID=47.1> fère fonctionner avec la chambre d'entrée 32 à une pres-
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entre la chambre d'entrée 32 et la chambre de sortie 33 pour faire passer des jets d'eau à travers les orifices de jets 38.
Il est possible de considérer que seule la courroie supérieure 15 serait maintenue en contact avec les barres supports 36 par la pression différentielle , le poids du métal sur la courroie inférieure servant à maintenir la courroie inférieure en contact avec.l'ensemble inférieur des barres supports. Il est cependant manifestement préférable d'appliquer une aspiration aux chambres de sortie des deux enveloppes supérieure et inférieure 26.
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avec beaucoup de succès pour couler des bandes d'aluminium et d'alliages d'aluminium présentant d'excellentes qualités de surface.
Lorsque la matière coulée est de l'aluminium de qualité commerciale, qui se solidifie dans une gamme de températures très étroite, il a été trouvé qu'il �tait possible, dans l'appareil de la figure 1, dans lequel la
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la matière à une vitesse de 275 cms/minute à une épaisseur de 12 mm en s'arrangeant pour que la réparation des courroies soit d'environ 0,6 mm de moins à l'extrémité de sor-
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-les températures comprises dar.s une gamme étendue, par exemple de 110[deg.]C, on a trouve' que l'on pouvait couler une bande d'alliage d'une épaisseur de 12 mm à une vitesse
de 2<2>5 en/minute sans qu'il apparaisse des exsudats superficiels lorsque l'intervalle entre les courroies était d'environ 0,5 mm de moins à l'extrémité de sortie qu'à l'extrémité d'entrée.
Les éléments de support peuvent être usines de façon à se trouver dans un plan commun en sorte d'imposer un profil plat à la courroie dans la zone de coulée. En variante, il peut être souhaitable d'avoir une très légère courbure
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forme plus compliquée.
Ce qui procède s'applique lorsqu'on utilise deux courroies essentiellement parallèles. Dans un appareil où une surface de la zone de- coulée est constituée d'un tambour refroidi à l'eau, les supports de courroies sont usinés de façon à définir une surface qui s'approche progressivement
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ment de la cavité du moule, mais avec courbure.
Cependant, on préfère de beaucoup utiliser deux courroies.
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1.- Appareil pour la coulée continue de métal sous forme de bande , dans lequel le métal fondu est introduit dans un espace de moulage défini entre une paire de surfaces mobiles opposées, dont l'une au moins est constituée d'une courroie flexible conductrice de la chaleur , munie dans la zone de coulée de plusieurs supports de courroie espacés , en contact avec la surface de revers de la courroie, et des moyens pour appliquer un agent de refroidissement à la courroie, caractérisé en ce que la courroie est maintenue fermement contre ses supports par une différence
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roie et se présentant indépendamment de la présence de métal dans le moule , et l'espacement des supports de la courroie étant en rapport tel avec les caractéristiques
de la courroie qu'une région non soutenue de celle-ci, se trouvant entre des supports adjacents, joue le rôle d'un élément raide.
Device for continuous metal casting
The present invention relates to continuous casting
metals in strip form and in particular relates to methods and apparatus for casting metals such as aluminum (including aluminum alloys), zinc, brass, copper and other metals which melt at a similar or lower temperature between a pair of moving surfaces, at least one of which is a flexible, heat-conducting belt.
It has long been seen that significant savings in the production of aluminum strip and sheet could be achieved if wide and thin sheets could be cast at high speed for rolling.
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cold, and with the superficial and sub-superficial qualities necessary to give rise to a finished rolled product, of superior quality, when the strip such as
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ver the defects of the casting.
Although existing casting apparatus, using a pair of flexible metal belts, the
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mold space, can be implemented to ensure high production rates, the cast strip tends to be of uneven thickness and have imperfections
<EMI ID = 4.1> the material which differs in composition from the average composition of the cast strip. This is accompanied by sub-superficial variations of the metallurgical structure, which
are also a source of variations in properties.
These superficial exudations and these sub-superficial defects arise from local variations in the rate of freezing at the surface of the cast plate or strip. It is believed that these variations arise from the development of the intervals between parts of the surface of
the casting and the surface of the neighboring walking belt. In these intervals, low melting point liquid may exude to form the surface exudations mentioned above.
The main object of the present invention is to provide an apparatus for the continuous casting of metals such as aluminum, in which a belt constituting one
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close tact with the belt during the casting operation. As a result, heat can be removed by the belt in a uniform manner, and no gaps develop between the belt and the belt being frozen, of such dimensions as to result in an adverse effect on the temperature. superficial or sub-
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Many apparatus constructions have been proposed, comprising a pair of parallel moving, water-cooled belts for the purpose of defining a molding space, the narrow side edges being closed by border dams.
In known arrangements, the belt supports are relatively widely spaced so that even when the belts are in contact with their supports, the deviations of the regions of a belt between the supports are quite large under the influence of the fatigue imposed on the machine. belt, to have an adverse effect on the casting. Furthermore, in most prior art arrangements there was no means (other than the pressure exerted by the metallostatic load of the molten metal) to hold the belts against their supports at the entry end. of the molding space, where the center of the strip or plate is still molten.
Practical experiments have shown that the metallostatic load is quite insufficient for this purpose, when the molding space is arranged substantially horizontally or at a small angle with the horizontal, so that in casting apparatus of the type with belt that we know, we do not in fact have perfect control of the trajectory of the casting belts in the molding space. The known type of casting apparatus therefore gives rise to this difficulty that the path of a belt is insufficiently controlled with respect to its supports, to ensure that the position of the supports determines the effective shape of the molding space between them. belts.
The relatively large spacing of the supports further allows for deflection of regions of the belt between the supports, to the extent that gaps can open between the belt and the metal surface in these regions.
In the casting apparatus of the present invention, therefore, the individual supports for the belt are closely spaced and the belt is held firmly against its supports by establishing a differential pressure on the opposite faces of the belt at the point of. the molding space, regardless of the presence of metal in the molding space. The force ensured by thus establishing a differential pressure on the opposite faces
of the belt supports, usually being much greater than it, the outward force which is obtained by the metallostatic load and is conveniently generated by establishing pressure states below that of the atmosphere, over the entire reverse side of the belt in the casting area. This force
pressure differential and the spacing between the supports are related to the thickness and other characteristics of the belt so as to ensure that the belt remains in contact with the supports and that the unsupported region of the belt between the supports adjacent to it acts as a stiff element that does not deviate by more than
0.05 mm under the action of fatigue existing in the belt during casting. With this arrangement, it is possible to ensure that the path of the belt conforms to a profile dictated by the positions of the supports. As a result, it is possible to ensure that the effective contour of the molding space conforms to a pre-selected contour designed to achieve the optimum casting conditions.
The principles of the present invention are applicable to casting apparatus for the production of thin plates or strips in which one of the wide faces or both wide faces of the molding space is limited by a flexible belt. . In a preferred construction there will be two belts, but in some cases one surface of the mold space is provided by a rigid drum and the opposite surface by a guided belt in accordance with the principles of the present invention.
When the belt is of ferromagnetic material, the outward force exerted on the belt can be aided by the magnetic attraction between the belt and a series of magnetized pole pieces, closely close together, which also constitute supports to define the contour of the belt. molding space.
The establishment of a differential pressure between the opposite faces of the belt can be easily achieved by sucking cooling water through a narrow space behind and limited by the belt by means of a pump. suction placed at the outlet end of this space. Among the various possible means of obtaining this differential pressure, while at the same time cooling the belt efficiently and uniformly, preference is given to cooling systems-these jets operating at sub-atmospheric pressure, which will be described below, since by this means, it is possible to obtain a particularly rapid and uniform heat extraction from the belt and thus the temperature gradient across the belt and the variations in
<EMI ID = 7.1> across the width of the belt, are reduced. Consequently, the risk of thermal deformation of the
<EMI ID = 8.1>
The increase in heat across the width of the belt, the temperature gradient in the belt and the change in average temperature along the belt and across the width of the belt produce thermal fatigue which tends to warp or flex the belt. However, with the highly efficient cooling system of the invention, such fatigue is kept low and the tendency to buckle and flex is easily thwarted by a relatively small differential pressure.
Since the alloys which it is desired to continuously cast by the present process contract by several percent during solidification, it is very desirable to provide means for gradually reducing the distance between the two opposite sides of the molding space. so as to keep the mold faces and the web surfaces substantially in contact for efficient heat exchange, while the metal passes through the area in which solidification takes place. The use of belt supports, against which the belt is held in direct contact, allows any desired profile to be applied very easily to the mold space.
By shaping the assembly of which the belt supports are a part, the molding space can be arranged to gradually narrow in the area in which the metal undergoes solidification. The magnitude by which the faces of the mold gradually approach each other will vary with the thickness of the strip, and in the case of the thinnest strip, this magnitude may not be greater than a few tenths. millimeter.
It is possible to provide rotatable support elements which control the contour of a moving belt, to achieve this degree of precision and these devices fall within the scope of the invention, but in the preferred embodiment of the invention. apparatus, the belt is fine to slip over stationary, suitably machined belt supports.
Heat transfer from the plate or strip
<EMI ID = 9.1>
and water. It is desirable to make variations in the temperature rise of the belt along its length and width small, because this decreases thermal fatigue which might otherwise cause the belt to fail.
<EMI ID = 10.1>
intended and which is precisely defined by the media. The increase in the transfer coefficient of
<EMI ID = 11.1>
average of the belt for a given transfer rate of
<EMI ID = 12.1>
Insulating coating was not provided for the belt, on the surface adjacent to the molten aluminum it was found possible to obtain sufficient belt / water heat transfer coefficients to maintain the average elevation temperature of the belt to levels which are compatible with the requirement to avoid thermal buckling. It has been found that the physical dimensions of the jet cooling system of the invention are readily compatible with the presence of closely related supports, for the belt path, because with metal belts of the thickness:
which suit the requirements of flexibility, the inventor is able to force the belts to remain in sliding contact, with the supports spaced apart by distances which are only on the order of 30 to 50 times the thickness
of the belt. This constraint, in association with the narrow spacing of the supports, has the effect of making
the flexible belt extremely resistant to buckling.
Each belt provides a heat exchange surface through which heat from the solidifying metal is transferred to the water on the opposite side.
<EMI ID = 13.1>
can be cast depends on the rate at which heat can be transferred, through the belt, to the cooling water.
To achieve this large heat transfer it is necessary to increase the turbulence in the boundary layer at the belt / water interface and it has been found that the preferred jet cooling system according to the invention in which jets of water are directed at the reverse surface of the belt at a wide angle
<EMI ID = 14.1> as jets directed at a wide angle towards the surface, through a series of closely spaced orifices.
<EMI ID = 15.1>
faster from the belt, than in the case of conventional systems in which a turbulent flow of water is produced along the surface of the belt.
Since the volume of water applied is very large, means must be provided to collect the water applied to each belt. The casting area of a cutting device
<EMI ID = 16.1>
belt cooling which comprises a closed enclosure, maintained substantially sealed and present at the back surface of the belt, in the casting zone, this enclosure or envelope having closely spaced belt supports which are kept in sliding or sliding contact. bearing with the surface of the belt and forming a minor part of the extent of the casing which is in front of the belt. Preferably, the entering water is supplied to a first compensation chamber and from there to the belt, through orifices formed in a wall facing the back surface of the belt. A
<EMI ID = 17.1>
inlet chamber and is mounted to collect water from the space between the belt and the wall, by means of rigid, large diameter drainage tubes which extend through the inlet chamber . These tubes are used to stiffen the assembly. The belt supports
<EMI ID = 18.1> most of the time the belt passes through the casting area. More preferably, the supports
belt are formed of narrow bars of anti-friction material, extending transversely to the casing, the orifices giving rise to the jets being arranged in one or more transverse lines between
neighboring bars. These bars can however be replaced by spaced studs according to the principles already mentioned. The orifices of the jets of the different lines are preferably staggered or arranged in staggered rows.
one in relation to the others. The interval between orifices
jet in the same lateral line does not preferably exceed
<EMI ID = 19.1>
orifices are such that when a small pressure difference, for example 0.3 kg / cm ", is maintained between the inlet chamber and the outlet chamber, water is
<EMI ID = 20.1>
belt against the support bars provided for it, so that the belt is held in a tightly defined path and the belt is pulled through the apparatus, in contact with these bars to maintain a well defined and stable mold cavity or
<EMI ID = 21.1>
Sent memory, there is seen, in - Figure 1, a side elevational view, schematic, of a form of casting apparatus according to the invention;
FIG. 2, a plan view of one form of arrangement for supporting the belts by differential pressure and applying the cooling agent;
- figure 3, a plan view of the part surrounded by <EMI ID = 22.1>
- Figure 4, a section along line 4-4 of Figure 2;
- figure 5, a section along line 5-5 of <EMI ID = 23.1>
- Figure 6, a partial plan view of the trough or gutter; and
- Figure 7, a side view of the trough or channel in the active position.
The apparatus shown in Figure 1 consists of an assembled support frame, 1, on which are mounted
<EMI ID = 24.1>
upper and lower, 2. A variable speed drive motor 3 rotates a shaft 4 through
chain 5 and chain wheel 6. The movement is
<EMI ID = 25.1>
Dragging of the lower casting belt 2 through chain wheels 7 and 8 and the drive chain 9. The movement is taken from the lower casting belt drive pulley 2.
<EMI ID = 26.1>
around upper and lower chain wheels 12 and idle rotating pulleys 14, one of which is carried by a pivoting arm 14 'to tension the chain 11. The casting belts 15 pass respectively around the drive pulleys 2 and tension pulleys 16 which are shown to rotate in slides 17 guided in slide frames 18 which are pivotally connected by pivots 19 to the main frame 1 and to which a casting belt tension force can be applied, predetermined, by means of pneumatic cylinders 20. The slides 17 are movable longitudinally in the frames 18 with the aid of adjustment means 21 for the purpose of directing the casting belts.
The upper belt 5 carries a pair of edge dams 22 which are in the form of belts of elastic heat resistant and thermally insulating material. These border dams are slightly compressible so as to ensure a satisfactory seal in the casting zone when arrangements have been made to narrow it longitudinally, as explained previously. A suitable form of material for such border dams is in the form of a white metal core.
or rubber which is wrapped in a woven asbestos web and which is supplied in industry for use as a gasket in steam lines. The arrangement of the edge dams 22 with respect to the trough 23 is shown in Figures 6 and 7 and a more detailed description will be given below. One of the assemblies for supporting and cooling the casting belts 15 in the casting zone is shown in Figures 2-5. The belts are cooled by water applied to them through envelopes 26. with cooling agent, which will be described below. Water is sucked into the casings 26 by supply conduits 27 under the action of suction pumps.
<EMI ID = 27.1>
The envelope 26 is formed of a rigid closed structure having a window 30 on its upper surface (considering the envelope to support the lower belt of FIG. 1). The envelope has a horizontal wall 31 which separates an inlet or inlet chamber
<EMI ID = 28.1>
sucked from the chamber 33 by an outlet duct 29 connected
<EMI ID = 29.1>
The chamber 32 is bounded by a thick upper partition 34, the outer surface of which is slightly set back from the surface 35 of the casing which surrounds the window 30. The shaded part of the surface 35
<EMI ID = 30.1>
Narrow belt support bars 36 extend the full width of window 30 and the top surface of the bars has been ground to be flush with the adjoining extent of surface 35.
Shallow water channels 37 extend between the support bars 36, the outer surface of the bulkhead 34, and the upper belt 15. Closely adjacent jet ports extend from the inlet chamber.
32 in the floor of the channels 37 and are arranged so as to send jets of water substantially perpendicular to the surface of the belt 15. Water collecting channels,
<EMI ID = 31.1>
the length of the channels 37 and are connected by tubes 40
<EMI ID = 32.1>
As will be seen, in the apparatus shown there are two lines of jet orifices 38, offset from one another, between each pair of belt support bars 36. The longitudinal spacing between the bars 36
<EMI ID = 33.1>
ve that water is applied to the back of the belt at a
<EMI ID = 34.1>
of about 45 liters / cm '/ hour and in the casting of an aluminum plate, this leads to a heat exchange
<EMI ID = 35.1>
of the jets is reduced and that one increases significantly
cooling water flow rate, extraction rate
<EMI ID = 36.1>
The apparatus is designed in such a way that even with the reduced pressure conditions foreseen at the rear face of the belt, there will be noticeably no deflection of the belts: between neighboring supports, so that
<EMI ID = 37.1>
the metal which solidifies in the casting zone. To achieve this state of affairs, the spacing between the bars
<EMI ID = 38.1> 15 which itself has a thickness of 0.5 to 1.5 mm.
The cooling system which has been described above has the effect of maintaining the thermal drop across the belt at a value of about 30 [deg.] C. In this case, we calculate that a differential pressure of about
<EMI ID = 39.1>
upper 15 in contact with the bars 36 over the entire width of the belt. However, it is preferred to arrange things so that the outlet chamber 33 is maintained at a pressure of at least 0.3 kg / cm below atmospheric pressure to give a sufficient safety factor.
In Figure 1 the spacing between the belts 15 at the entrance to the casting zone is roughly controlled by
<EMI ID = 40.1>
of the casing support and it is still finely controlled by means of adjusting screws acting on tie bars 41 so as to mount the frame so that stop plates 42 can be raised and lowered.
<EMI ID = 41.1>
so that the narrowing of the mold cavity between the belts 15 can be modified by angular movement of the upper casing 26 in its journal bearings 43, with the aid of the lever 44 which is pressed downwards at the medium ('a pneumatic cylinder 45 so as to bring
<EMI ID = 42.1>
the mold space, the solidified metal at the outlet end of the mold space will tilt the casing 26 towards
<EMI ID = 43.1>
The stopper 47 can then be reestablished to ensure optimum surface properties for the strip coming out of
molding space.
The trough or channel 23 (Figure 6) is provided with a nose portion 50 which is arranged, in the active position, to extend into the space between the belts. Guides forming side dams 51 are fixed to the side of the trough 23
and have a slight elasticity so as to press the dam on the arrival side against the side of the nose portion 50 of the trough thereby forming a seal at the entrance to the casting zone, so that a charge of proper diet or
a suitable metal bath can be maintained in the au-
<EMI ID = 44.1>
chambers can be supported by the magnetic attraction which will keep the belt in contact with the support bars.
<EMI ID = 45.1>
coefficient of friction.
It will be understood that this cooling agent application system can be used in apparatus in which the casting zone is arranged in the direction
<EMI ID = 46.1>
der to keep the belts in contact with the supports.
When the belts are used in the horizontal position
<EMI ID = 47.1> will operate with inlet chamber 32 at a pressure
<EMI ID = 48.1>
between the inlet chamber 32 and the outlet chamber 33 to pass jets of water through the jets 38 orifices.
It is possible to consider that only the upper belt 15 would be kept in contact with the support bars 36 by the differential pressure, with the weight of the metal on the lower belt serving to keep the lower belt in contact with the lower assembly of the support bars. . However, it is clearly preferable to apply suction to the outlet chambers of the two upper and lower envelopes 26.
<EMI ID = 49.1>
with great success for casting aluminum and aluminum alloy strips with excellent surface qualities.
When the cast material is commercial grade aluminum, which solidifies in a very narrow temperature range, it has been found to be possible, in the apparatus of Figure 1, in which the
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material at a speed of 275 cms / minute at a thickness of 12 mm, arranging for the belt repair to be approximately 0.6 mm less at the end of the outlet
<EMI ID = 51.1>
-the temperatures included in a wide range, for example 110 [deg.] C, it has been found that it is possible to cast a strip of alloy with a thickness of 12 mm at a speed
of 2 <2> 5 in / minute without the appearance of surface exudates when the interval between the belts was about 0.5 mm less at the outlet end than at the inlet end.
The support elements can be factory so as to be in a common plane so as to impose a flat profile on the belt in the casting zone. Alternatively, it may be desirable to have a very slight curvature
<EMI ID = 52.1>
more complicated form.
This applies when using two essentially parallel belts. In an apparatus where a surface of the casting area consists of a water cooled drum, the belt supports are machined to define a surface which gradually approaches.
<EMI ID = 53.1>
ment of the mold cavity, but with curvature.
However, it is much preferred to use two belts.
<EMI ID = 54.1>
1.- Apparatus for the continuous casting of metal in strip form, in which the molten metal is introduced into a molding space defined between a pair of opposing moving surfaces, at least one of which consists of a flexible conductive belt heat, provided in the casting area with a plurality of spaced apart belt supports, in contact with the back surface of the belt, and means for applying a cooling agent to the belt, characterized in that the belt is held firmly against its supports by a difference
<EMI ID = 55.1>
roie and occurring independently of the presence of metal in the mold, and the spacing of the supports of the belt being related as such to the characteristics
of the belt that an unsupported region thereof, lying between adjacent supports, acts as a stiff member.