Procédé perfectionné de fabrication d'une barre d'acier par
coulée continue.
L'invention concerne la coulée continue de métaux et, plue particulièrement, des procèdes et appareils pour la fabrication de longueurs continues de barres d'acier présentant des qualités de surface améliorées au point qu'elles conviennent
à la formation directe d'un produit ouvré.
Dans les procédés usuels de coulée continue de métaux télé que l'acier, on veree le métal fondu dans un moule vertical à extrémités ouvertes. Le moule refroidit la périphérie
du métal et solidifie une peau ou croûte sur la paroi du moule de manière à définir une barre que l'on coule en continu, dane le haut du moule, à un débit réglé de façon qu'il soit égal
à celui de retrait. Une fois que la barre chaude est sortie
du moule, on la refroidit, par exemple par des pulvérisations d'eau dirigées sur la barre eemi-solide pour former une barre entièrement solidifiée. Le refroidissement appliqué à la barre après sa sortie du moule est appelé refroidissement secondaire et il eet suffisant pour achever la solidification de la barre avant tout autre traitement.
Dans la plupart des installations de coulée continue, l'axe du moule est vertical et la barre en sort verticalement vers le bas. Une foie que la barre est complètement solidifiée, on coupe à partir de la barre en mouvement des tronçons de la longueur désirée. Etant donné qu'il est nécessaire que la barre soit complètement solidifiée avant d'être coupée, les vitesses de coulée sont limitées par des considérations de hauteur verticale. Autrement dit, il est nécessaire de limiter la vitesse de coulée afin de permettre une solidification complète dans le cadre de dimensions verticales raisonnables entre le moule
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de l'installation devient excessif.
Dans la coulée de l'acier, ces problèmes sont particulièrement préoccupants à cause de la haute température de l'acier fondu et du tempe long qui est nécessaire pour solidifier complètement la barre. Par exemple, dans des installations typiques pour la coulée continue de l'acier, une distance d'une vingtaine de mètres entre le moule et le poste de coupage n'est pas rare et même avec cette distance, il faut restreindre la vitesse de coulée en dessous de oe qui est théoriquement possible.
Pour réduire la hauteur verticale nécessaire, on a proposé de couler la barre dans un moule disposé verticalement, puis de refroidir la barre qui sort dans une zone de refroidissement secondaire disposée verticalement dans laquelle la coulée est supportée par des rouleaux. La barre est alors courbée en direction de l'horizontale par des paires de rouleaux presseurs. Dans les installations de ce genre, la barre décrit un arc d'environ 90[deg.] de aorte qu'elle se place horizontalement. Au point de tangence, la barre est redressée par des paires
de rouleaux presseurs puis elle est transportée horizontalement à un poste de coupage. Cela permet une certaine réduotion de la hauteur de la machine maie on n'obtient pas une solution satisfaisante du problème parce qu'il faut un arc de rayon relativement grand. Même avec un grand rayon, on a encore de la difficulté à courber et à redresser la coulée solidifiée sans qu'elle se fissure ou soit endommagée autrement.
On obtient une nouvelle réduction de la hauteur et de la longueur totale des machines à couler si l'on donne à la oavité de moule une forme courbe de sorte que la barre sorte du moule à l'état courbé conformément à la trajectoire courbe. Toutefois, les moules à cavité courbe ne sont pas entièrement satisfaisante. Les cavités de moule sont habituellement munies de doublages en cuivre à cause des bonnes propriétés de conduction de la chaleur de celui-ci. Les doublages en ouivre des moules courbes sont plus coûteux à fabriquer et à entretenir que des doublages de cuivre rectilignes pour cavités de moule
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nablement un moule à cavité courbe qu'un moule à cavité droite. Toutefois, la barre qui sort à l'état rectiligne d'une cavité rectiligne doit alore être courbée suivant le trajet courbe
et il faut pour cela un supplément d'espace vertical, en oomparaison de celui que nécessitent les machines à cavité de moule courbe. Ainei, dans les machines à couler connues, les avantages d'un trajet courbe de la barre en partant du moule justifient que l'on continue d'utiliser des trajets courbes maie
ces avantages sont diminuée par les difficultés susdites oonoernant les moules.
Outre les efforts visant à réduire l'espace vertical nécessaire à la coulée continue, on s'efforce encore d'augmenter la vitesse de coulée. Il est connu qu'un mouvement relatif
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leur à partir de la coulée en cours de solidification vers la paroi du moule et limite donc la vitesse de coulée. Jusqu'ici,
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coulé@ de l'acier, l'amplitude usuelle de l'oscillation du moule représente environ 1/10 à 1/30 de la longueur du moule, par
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les passages courbes - il faut conduire la barre en ligne droite verticale en partant du moule sur une distance suffisante afin d'éviter que le bord inférieur du moule ne frotte oontre la partie de la coulée qui se trouve à l'intérieur de son trajet arqué. Mais cela entraîne une augmentation de l'espace vertioal nécessaire. En outre, des essais ont montré qu'à de plue grandes vitesses de coulée, une barre coulée dans une cavité rectiligne et ensuite amenée à suivre un trajet courbe en partant du moule tend à présenter des défauts intérieurs et des fissures superficielles .
Un inconvénient beaucoup plus sérieux, commun aux
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avec un moule oscillant de type Junghans est la présence de marques d'oscillation ou anneaux autour de la pièce coulée, sur la surface de celle-ci. Par cuite du frottement entre la barre coulé@ qui avance et la surface oscillant@ du moule, des
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cours de solidification. Ces tensions alternées peuvent causer des fissures superficielles ou d'autres défauts de place en place le long de la pièce coulée, habituellement roue la forme d'anneaux présente sur toute la circonférence de la barre. Ces anneaux sont espacée d'une longueur 'sale . l'avancement total de la coulée entre des courses successives du moule. Autrement
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entre le début d'une course de rétraction du moule et le début de la course de rétraction suivante, on observera que les anneaux sont espacée de 5 cm. En outre, la largeur des anneaux,
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la coulée, sur laquelle on peut observer ces défauts, varie selon les conditions de l'opération de coulée. Avec un soin extrême et en opérant à une petite vitesse de coulée, on peut minimiser le* effets mais en général la largeur des anneaux
est liée à la durée de la course de rétraction du moule. Autrement dit, si la cour@@ de retour prend un quart de la durée d'un
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un quart de la surface de la cavité.
Ces anneaux sont caractérisée par une surface extérieure rugueuse de la barre coulée, fréquemment avec fissura-
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la peau de la pièce coulée précédemment modifiée, avec ensuite solidification du métal ayant fuit. La structure cristalline
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indésirables mais pas trop sérieux. Dans bien des cas, malgré les imperfections de surface, les coulées pourraient être la-
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ment de la surface est suffisant pour éliminer toutes les imperfections gênantes de la surface. Par oontre, dans le cas de l'acier, ces imperfections ne peuvent pas être tolérée@ et il n'est par possible économiquement d'enlever les imperfections par rabotage. En outre, l'économie de la coulée continue de l'acier exige une vitesse de coulée bien plus grande qu'il n'est usuel ou désirable dans la coulée des métaux non ferreux et
on a trouvé que la vitesse aoorue augmente fortement la difficulté. Ainsi, dans la coulée de métaux non ferreux avec oe type
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est habituellement bonne et la structure cristalline intérieure est acceptable.
Ainsi, du point de vue théorique, la forme idéale
de moule pour la ooulée continue serait un moule courbe de grande longueur mais étant donné qu'en pratique celui-ci ne peut pas exister, on utilise d'autres dispositifs.
Ainsi, pour l'acier, il a été proposé d'utiliser des supports sans fin tels que des tambour@ tournants, des roues, eto. ou des courroies sans fin ou des chaînée sans fin formées
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vement de oelle-oi pour libérer le métal solidifié. Btant donné que les surfaces de ces supporte mobiles peuvent rester immobiles relativement au métal pendant la solidification, on obtient des conditions favorables pour la solidification du métal avec une bonne structure cristalline et une surface lien@. Toutefois, s'il est vrai que ces procédés offrent certaine avantages théoriques, leur usage en pratique a été décevant. Des difficultés de construction et de fonctionnement constituent
des obstacles si nombreux à un fonctionnement pratique que ces procédé@ n'ont que très peu d'avenir dans la pratique industrielle.
Aussi, dans l'ensemble, pour la coulée continue de l'acier, on considère que l'utilisation de moules oscillante
à cavité courbe est jusqu'ici le moyen le plue satisfaisant
de réduire la hauteur de l'appareil et d'augmenter la vitesse
de coulée, malgré les inconvénient@ susdits des doublages oour-
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On a utilisé antérieurement des moulée horizontaux pour la coulée oontinue de l'aluminium et de certaine autres
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introduit dans un moule horizontal à travers un canal d'alimentation réfractaire qui traverse la paroi terminale du moule. Lorsqu'on ooule de l'aluminium, le oanal de coulée n'est pas mouille par l'aluminium fondu et il reste propre pendant le déroulement de la coulée. Par oontre, quand on coule de l'acier
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1 on ne peut pas utiliser ce type de moule horizontal à canal
de coulée réfractaire. On a trouvé que l'acier mouille le canal et se solidifie autour de celui-ci. L'acier solidifié tend
à former un faux tube s'étendant le long du moule, ce qui donne finalement une percée de métal fondu à l'extrémité de sortie
du moule.
Bn outre, il est connu que la position et la direotion du courant de métal fondu entrant a une grande influence sur le processus de solidification et donc sur le produit obtenu.
Un moule de coulée horizontal nécessite habituellement un oourant entrant horizontal de métal fondu qui vient
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du moule. Par suite, le métal en coure de solidification refond, oe qui entraîne souvent une saignée de métal fondu à l'extérieur
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elle est telle qu'il en résulte une turbulence dans la réserve de métal fondu, il se peut que des bulles de gaz et des parti-
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du métal fondu soient emprisonnées, causant des trous et des inclusions dans la coulée et aboutissant parfois même à une porosité grossière ou à une cavité de retassure dans la coulée. Dans le meilleur des cas, une barre solidifiée horizontalement présente dans sa section des variations intérieures dues aux
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particules légères tendent à flotter vers la partie supérieure de la barre. Ainsi, il se peut que le centre de la barre soit sain mais qu'une zone de porosité ou d'inclusions soit située près d'un des borde de la barre. Cette distribution excentrée des défauts est souvent plus sérieuse que les défauts du centre oar elle cause des variations imprévisibles dans la suite du traitement, par exemple dans la fabrication de tiges par laminage à chaud. Par conséquent, il est désirable que la réserve de métal fondu soit ouverte ou découverte en haut afin que les gaz emprisonnés et autres impuretés ne soient pas retenus dans la barre en cours de solidification, ou du moine, soient confi-
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Quand une coulée continue à section rectangulaire se solidifie initialement à l'intérieur d'un moule horizontal typique, les surfaces supérieure et inférieure (habituellement) plus grandes sont nécessairement exposées à un refroidissement
1 plue rapide. Par suite des effets de rétraction qui en résultent, ces surfaces, spécialement la surface supérieure, se détachent des parois du moule avant d'arriver très loin de la réserve fondue, ce qui ralentit le refroidissement initialement rapide. Etant donné que les différente borde et surfaces ne se rétractent pas tous uniformément, les vitesses de refroidissement
et donc les températures, les tensions et l'épaisseur de la croûte solidifiée diffèrent d'une surface à une autre. Ces défauts deviennent plus prononcée aux grandes vitesses de coulée et à mesure que la coulée continue de se mouvoir à travers le moule, il apparaît des zones brillantes et sombres sur la barre à sa sortie du moule. Les zones brillantes indiquent souvent des endroits de haute température où il peut se produire une refusion de la croûte d'abord solidifiée. La refusion se produit par suite du transfert de chaleur depuis l'intérieur encore chaud de la barre. En ces points de faiblesse, les tensions dans la croûte solidifiée engendrent des fissures qui peuvent causer des percées ou d'autres défauts de surface.
En outre, les tensions inégales ont une autre conséquence indésirable, à savoir qu'elles causent un t ype de dis. torsion géométrique de la barre coulée, appelée distorsion rhombique, qui est nuisible par la suite au traitement de la pièce coulée.
C'est pourquoi l'un des buts principaux de l'invention est de fournir un procédé perfectionné d'utilisation d'un appareil pour la coulée continue de l'acier.
Un autre but est de fournir une nouvelle barre d'acier obtenue par coulée continue ayant une qualité de surface améliorée en comparaison des barres antérieures.
Plus particulièrement, l'invention vise à fournir
un procédé beaucoup plue rapide de coulée continue d'une barre d'acier de qualité pour forgeage qui convient à la fabrication directe de produite ouvrée par laminage.
Afin d'atteindre ces buta, ainsi que d'autres qui apparattront mieux dans la suite de la description, l'invention proposa un procédé consistant à couler de l'acier dans un moule formé par une gorge périphérique d'une roue de coulée rotative et une bande qui clôt un tronçon de la gorge.
Selon la pratique actuelle, le moule est de préférence formé d'un métal de grande conductivité thermique, tel qu'un alliage de cuivra, et le moule est refroidi en pulvérisant directement un agent de refroidissement sur le moule ou en faiment circuler à travers celui-ci un agent de refroidissement, tel que l'eau froide.
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tion transversale, oomme on le désire, par exemple une forme semi-circulaire, carré@ ou rectangulaire. Toutefois, on a trouvé
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présentant de petite angles de dégagement (7 à 14[deg.]) sur les côtés et ayant un rapport largeur/profondeur égal ou inférieur
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Lors de la coulée, on coule l'acier fondu dans le moule et on le refroidit uniformément en évacuant de la chaleur
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peau périphérique de métal solidifié entourant le métal fondu de l'intérieur. La vitesse de dissipation de chaleur est réglée en fonction de la vitesse de coulée, par réglage du débit de circulation de l'agent de refroidissement du moule, ou autrement, de façon que la température de la surface extérieure de la peau périphérique de métal solidifié à sa sortie du moule
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pour résister à la pression ferrostatique du coeur fondu.
La barre sortante partiellement solidifiée est alors conduite le long d'un passage de soutien à une zone de refroi-
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ment final et de la solidification.
Le passage de soutien peut être formé par une série d'éléments présentant des surfaces qui engagent la barre et
la soutiennent. Les éléments peuvent comporter des agencements permettant d'y faire circuler d'un agent de refroidissement.
En outre, ces éléments peuvent comporter des agencements pour l'application directe d'une certaine quantité d'agent de refroi-
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à lubrifier le passage pour faciliter le mouvement de la barre le long de celui-ci.
A mesure que la barre se meut le long du passage de soutien, il est important de maintenir la mince peau de métal solidifié formée dans le moule pour l'empêcher de refondre par absorption de chaleur venant de l'Intérieur fondu.
A mesure que la barre quitte le passage de soutien, elle est conduite à travers une troisième zone de refroidisse-
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oation.
Pendant que la barre est conduite à travers la troisième zone de refroidissement, elle est supportée et maintenue
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la barre peut être supportée, en dessous, par une série de rouleaux parallèles peu espacée dont les axes sont située dans
un même plan. A mesure que la barre sort du passage de soutien, elle est reçue par ces rouleaux, ou par une autre structure
de soutien, sur laquelle elle peut être transportée à un poste de coupage ou à un laminoir pendant qu'on la refroidit.
De préférence, dans la troisième zone de refroidissement, le refroidissement est effectué par application uniforme d'un agent de refroidissement sur la surface de la barre, par exemple par des pulvérisations d'eau dirigées contre les surfaces.
Il est évident que ces étapes de procédé sont notablement différentes du procédé Junghans (type Concast) industriellement utilisé pour la formation d'une barre d'acier coulée. Chose plus importante, il n'y a jamais aucun mouvement relatif entre le moule et l'acier fondu en cours de solidification, comme cela existe dans tous les procédés de coulée antérieurs de ce type et, par conséquent, la mince croûte de métal solidifié ne risque pas de crever, causant des percées, des saignées ou d'autres défauts de surface.
En outre, dans la disposition de coulée décrite plue haut, la barre coulée, dont l'épaisseur de croûte augmente, suit un trajet de rayon croissant jusqu'à ce qu'elle devienne horizontale. Ainsi, la barre coulée ne subit que peu ou pas
du tout de contraintes mécaniques dirigées dans la direction opposée pendant qu'elle est encore fragile.
Une autre différence importante est que l'invention prévoit de faire varier la vitesse de transfert de chaleur en coordination avec le processus de solidification. Par exemple, étant donné que l'on introduit le métal fondu en continu dans une roue froide, le transfert de chaleur est très rapide et
il s'ensuit un refroidissement rapide tandis que, par la suite, le transfert de chaleur est plue lent, permettant un développe-
l ment oorreot du front de solidification. Un refroidissement rapide cet désirable lorsqu'on coule des aciers à faible teneur
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La longueur oontinue de barre coulée obtenue présente une qualité de surface très supérieure à celle des barres cou-
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peuvent facilement dépasser ici 600 cm/min et peuvent atteindre 900 om/min. La surface est exempte de fissures, de rides
ou de plis normalement associée aux marques d'oscillation et, par suite, elle présente une surface lisse, exempte de marques d'oscillation et d'autres défauts. En outre, grâce au procédé de coulée original et à la grande vitesse de coulée, la barre brute de coulée présente à sa surface une couche d'oxyde plus mince que les barres antérieures.
La description qui va suivre en regard des dessine annexée, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La figure 1 est une vue schématique d'un exemple d'appareil convenant à la pratique de l'invention, cet appareil comprenant une machine à couler munie d'une roue de coulée rotative pourvue d'une gorge périphérique et d'une bande métallique sans fin qui clôt un tronçon de la gorge. La figure 2 est une photographie d'une section de la barre de coulée continue produite selon l'invention, montrant ses surfaces lisses. La figure 3 est une photographie d'une barre de coulée continue fabriquée industriellement par un procédé antérieur <EMI ID=36.1>
qui donnent une surface très rugueuse.
La figure 4 est une vue en coupe de la barre coulée selon l'invention, montrant sa surface très lisse. La figure 5 est une vue en coupe de la barre de la figure 3, montrant à nouveau le profil rugueux de la surface.
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concernent un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention. Toutefois, il est entendu que l'invention n'est pas limitée aux détails exacte indiqués car d'autres variantes équivalentes, comprises dans le cadre de l'invention, peuvent être mises en oeuvre.
On considérera maintenant plue en détail les dessins, les mêmes références désignant des parties semblables sur toutes les figures= la figure 1 montre une roue de coulée 10 présentant une gorge à sa périphérie et une bande flexible ou courroie sans fin 11 appliquée contre une partie de sa périphérie grâce à trois roues de soutien de courroie 12, 14 et 15. La roue 12 est placée près du point de la roue de coulée 10 ou
de l'acier fondu est déversé par un bassin ou ouve de coulée
16 dans un moule M formé par la bande 11 et une gorge périphérique G de la roue de coulée 10. La roue de soutien de courroie
15 @et placée tangentiellement et extérieurement au point de
la roue de coulée 10 où.du métal partiellement solidifié sort de la roue 10.
A l'extérieur de la roue de soutien de courroie 15 est placée une section de refroidissement allongée 18 qui cons. titue un moyen de refroidissement destiné à recevoir la barre d'acier coulée partiellement solidifiée sortant de la roue de coulée 10 et ajuste le refroidissement de la barre d'acier en vue de sa solidification complète. La section de refroidissement 18 comprend de multiples rouleaux de soutien 19 supportés par le cadre 20 de la section de refroidissement et de multiples distributeurs 21 et 21', les distributeurs 21 étant disposée au-dessus et en dessous du trajet P du métal à travers
la section de refroidissement et les distributeurs 21' étant
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Les rouleaux de soutien 19 peuvent être entraînée
ou non car l'inclinaison des rouleaux 19 relativement à la partie inférieure de la roue de coulée est graduelle et, dans la plupart des situations, la résistance à la compression longitudinale de la barre d'acier chaude qui sort de la roue de cou-
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pente, pratiquement sans aucun risque de rupture. Toutefois, quand on désire aider la barre coulée à monter le parcours in-
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Oomme le montre la figure 1, les rouleaux 19 sont mis en rotation en sens inverse des aiguilles d'une montre de sorte que la barre 0 qui repose dessus est éloignée de la roue de coulée 10.
De multiplie rouleaux supérieure 26 sont montés au-dessus du
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due peuvent tira placée de part et d'autre du trajet P de manière à retenir aussi la barre sur son trajet.
Les distributeurs 21 et 21' sont disposée de sorte que
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vement la vitesse de refroidissement de chaque côté du métal 0. Le fluide de refroidissement, habituellement l'eau, est déchargé sur la barre coulé* chaude par de multiples bute classiques
(non représentées).
A mesure que la barre coulé@ C sort de la section
de refroidissement 18, elle se rend à un laminoir (non représenté) ou à un autre appareil de traitement qui fait suite.
Si on le désire, la barre peut être reçue entre deux rouleaux presseurs 36 de structure classique facilitant son mouvement.
La barre montra sur la figure 2 est fabriquée par
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se exempte de marques d'oscillation ou autres défauts importante. Lorsqu'on coule un acier ayant une teneur en carbone d'environ
<EMI ID=44.1> on peut obtenir la mesure de rugosité de surface d'après un profil agrandi du contour de la surface en mesurant les écarte, relativement à une surface moyenne théorique, en plusieurs points le long. du profil du contour, puis en divisent l'écart cumulatif total par le nombre de points mesurés. En variante, on peut obtenir directement la meure de rugosité de surface en lisant l'affichage d'instruments connus dans la technique (voir norme
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surface et affichant en continu la rugosité moyenne. Sur le produit de l'invention, ces méthodes de moeurs donnent une valeur intérieure à environ 0,025 mm.
Un autre facteur important est la profondeur moyenne
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fauts de surface dde aux marques d'oscillation susdites. Cet échantillon est fabriqué industriellement par un procédé anté-
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de rugosité moyenne de la surface est supérieure à 0,0254 mm/ 2,54 cm.
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qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution d'équivalente technique@, sans sortir pour cola du cadra de l'invention.
REVENDICATIONS
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(a) couler du métal fondu dans un moule clos qui avance de façon continue et qui est formé par au moins une surface sana fin se déplaçant conjointement avec d'autres surfa-
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(b) refroidir le moule de aorte que le métal fondu commence à et solidifier sur les parois du moule avec formation d'une peau de métal solide autour d'un coeur fondu;
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de la sortie de la partie fermée du moule, et
(d) refroidir la barre coulée par application directe et/ou indirecte de pulvérisations d'agent de refroidissement,
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(e) on règle les étape@ (a) à (d) de manière à obtenir une longueur continue de barre d'acier coulée dont la mesure de rugosité de surface est inférieure à environ 0,0254 mm, la profondeur moyenne de tous défauts de surface étant inférieure à environ 2,54 mm.
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Improved process of manufacturing a steel bar by
continuous casting.
The invention relates to the continuous casting of metals and, more particularly, to methods and apparatus for the manufacture of continuous lengths of steel bars having improved surface qualities to such an extent that they are suitable.
to the direct formation of a worked product.
In conventional continuous casting processes for metals other than steel, the molten metal is veree in a vertical open-ended mold. The mold cools the periphery
metal and solidifies a skin or crust on the wall of the mold so as to define a bar which is continuously poured, into the top of the mold, at a rate regulated so that it is equal
to that of withdrawal. Once the hot bar is out
of the mold, it is cooled, for example by spraying water directed at the semi-solid bar to form a fully solidified bar. The cooling applied to the bar after it leaves the mold is called secondary cooling and is sufficient to complete the solidification of the bar before any further processing.
In most continuous casting installations, the axis of the mold is vertical and the bar exits vertically downward. Once the bar is completely solidified, sections of the desired length are cut from the moving bar. Since it is necessary for the bar to be completely solidified before cutting, casting speeds are limited by vertical height considerations. In other words, it is necessary to limit the casting speed in order to allow complete solidification within the framework of reasonable vertical dimensions between the mold.
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the installation becomes excessive.
In steel casting, these problems are of particular concern because of the high temperature of the molten steel and the long temple which is required to fully solidify the bar. For example, in typical installations for the continuous casting of steel, a distance of about twenty meters between the mold and the cutting station is not uncommon and even with this distance, the casting speed must be restricted. below oe which is theoretically possible.
In order to reduce the vertical height required, it has been proposed to cast the bar in a mold arranged vertically, then to cool the bar which comes out in a secondary cooling zone disposed vertically in which the casting is supported by rollers. The bar is then bent horizontally by pairs of pressure rollers. In installations of this kind, the bar describes an arc of about 90 [deg.] Of aorta that it is placed horizontally. At the point of tangency, the bar is straightened by pairs
pressure rollers and then transported horizontally to a cutting station. This allows some reduction in the height of the machine but a satisfactory solution of the problem is not obtained because an arc of relatively large radius is required. Even with a large radius, it is still difficult to bend and straighten the solidified casting without it cracking or otherwise damaged.
A further reduction in the height and overall length of the casting machines is obtained if the mold cavity is given a curved shape so that the bar exits the mold in a curved state in accordance with the curved path. However, curved cavity molds are not entirely satisfactory. The mold cavities are usually provided with copper liners because of the good heat conduction properties thereof. Copper liners for curved molds are more expensive to manufacture and maintain than straight copper liners for mold cavities
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more easily a curved cavity mold than a straight cavity mold. However, the bar which comes out in the rectilinear state of a rectilinear cavity must still be bent along the curved path.
and this requires additional vertical space, in comparison to that required by curved mold cavity machines. Ainei, in known casting machines, the advantages of a curved path of the bar starting from the mold justify the continued use of curved paths but
these advantages are diminished by the aforesaid difficulties oonoernant molds.
In addition to efforts to reduce the vertical space required for continuous casting, further efforts are being made to increase the casting speed. It is known that a relative movement
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them from the solidifying casting to the mold wall and therefore limits the casting speed. So far
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cast @ of steel, the usual amplitude of the oscillation of the mold is approximately 1/10 to 1/30 of the length of the mold, for example
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curved passages - the bar must be driven in a straight vertical line starting from the mold for a sufficient distance to prevent the lower edge of the mold from rubbing against the part of the casting which is inside its arc path . But this leads to an increase in the necessary vertical space. Further, tests have shown that at higher casting speeds, a bar cast in a rectilinear cavity and then made to follow a curved path from the mold tends to exhibit internal defects and surface cracks.
A much more serious drawback, common to
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with a Junghans type oscillating mold is the presence of oscillation marks or rings around the casting, on the surface thereof. Due to the friction between the advancing cast bar @ and the oscillating surface @ of the mold,
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solidification course. These alternating stresses can cause surface cracks or other spot-in-place defects along the casting, usually wheel the form of rings present around the circumference of the bar. These rings are spaced a dirty length. the total progress of the casting between successive strokes of the mold. Other
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between the start of a retraction stroke of the mold and the start of the following retraction stroke, it will be observed that the rings are spaced 5 cm apart. In addition, the width of the rings,
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the casting, on which these defects can be observed, varies according to the conditions of the casting operation. With extreme care and by operating at a low casting speed, the * effects can be minimized but in general the width of the rings
is related to the duration of the retraction stroke of the mold. That is, if the return court @@ takes a quarter of the duration of a
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a quarter of the surface of the cavity.
These rings are characterized by a rough outer surface of the cast bar, frequently with fissura-
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the skin of the previously modified casting, followed by solidification of the leaked metal. Crystal structure
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unwanted but not too serious. In many cases, despite surface imperfections, the flows could be la-
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The surface is sufficient to remove any annoying imperfections from the surface. On the other hand, in the case of steel, these imperfections cannot be tolerated and it is not economically possible to remove the imperfections by planing. In addition, the economy of continuous steel casting requires a much higher casting speed than is usual or desirable in the casting of non-ferrous metals and
it has been found that the increased speed greatly increases the difficulty. Thus, in the casting of non-ferrous metals with oe type
<EMI ID = 15.1> 500 om / min but this success is mitigated by the fact that around. At these speeds, as well as at higher speeds, surface imperfections in ring areas are often extremely severe. Between successive rings, the surface
is usually good and the inner crystal structure is acceptable.
Thus, from a theoretical point of view, the ideal form
The mold for continuous flow would be a curved mold of great length, but given that in practice this one cannot exist, other devices are used.
Thus, for steel, it has been proposed to use endless supports such as rotating drums, wheels, eto. or endless belts or endless chains formed
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vement oelle-oi to release the solidified metal. Since the surfaces of these movable supports can remain stationary relative to the metal during solidification, favorable conditions are obtained for the solidification of the metal with a good crystal structure and a bonded surface. However, while it is true that these methods offer certain theoretical advantages, their use in practice has been disappointing. Difficulties in construction and operation constitute
obstacles so numerous to a practical operation that these methods have very little future in industrial practice.
Also, on the whole, for the continuous casting of steel, it is considered that the use of oscillating molds
with curved cavity is so far the most satisfactory means
reduce the height of the device and increase the speed
casting, despite the aforementioned drawbacks of the oour-
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Horizontal castings have previously been used for the continuous casting of aluminum and certain other
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introduced into a horizontal mold through a refractory feed channel which passes through the end wall of the mold. When casting aluminum, the casting channel is not wetted by the molten aluminum and remains clean during the course of the casting. On the other hand, when we pour steel
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1 this type of horizontal channel mold cannot be used
refractory casting. The steel was found to wet the channel and solidify around it. Solidified steel tends
to form a dummy tube extending along the mold, which ultimately results in a breakthrough of molten metal at the outlet end
of the mold.
In addition, it is known that the position and direction of the incoming molten metal stream has a great influence on the solidification process and therefore on the product obtained.
A horizontal casting mold usually requires a horizontal incoming stream of molten metal that comes
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of the mold. As a result, the metal in the course of solidification melts again, which often results in a bleeding of molten metal on the outside.
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it is such that the result is turbulence in the reserve of molten metal, it is possible that gas bubbles and particles
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of the molten metal are trapped, causing holes and inclusions in the casting and sometimes even resulting in coarse porosity or a sink cavity in the casting. In the best case, a horizontally solidified bar presents in its section interior variations due to
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light particles tend to float towards the top of the bar. Thus, it may be that the center of the bar is healthy but that an area of porosity or inclusions is located near one of the edges of the bar. This eccentric distribution of defects is often more serious than center defects because it causes unpredictable variations in subsequent processing, for example in hot-rolling rod manufacture. Therefore, it is desirable that the supply of molten metal be opened or uncovered at the top so that trapped gases and other impurities are not retained in the solidifying bar, or the monk, is confi-
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When a rectangular-section continuous casting initially solidifies within a typical horizontal mold, the (usually) larger top and bottom surfaces are necessarily exposed to cooling.
1 faster. As a result of the resulting shrinkage effects, these surfaces, especially the upper surface, detach from the walls of the mold before arriving very far from the molten resist, which slows down the initially rapid cooling. Since the different edges and surfaces do not all shrink evenly, cooling rates
and therefore the temperatures, stresses and thickness of the solidified crust differ from one surface to another. These defects become more pronounced at high casting speeds and as the casting continues to move through the mold, shiny and dark areas appear on the bar as it exits the mold. Shiny areas often indicate places of high temperature where reflow of the first solidified crust can occur. Reflow occurs as a result of heat transfer from the still hot interior of the bar. At these points of weakness, the stresses in the solidified crust create cracks which can cause breakouts or other surface defects.
In addition, unequal tensions have another undesirable consequence, which is that they cause a type of disagreement. geometric torsion of the cast bar, called rhombic distortion, which is subsequently detrimental to the processing of the casting.
This is why one of the main objects of the invention is to provide an improved method of using an apparatus for the continuous casting of steel.
Another object is to provide a new steel bar obtained by continuous casting having an improved surface quality compared to previous bars.
More particularly, the invention aims to provide
a much faster process of continuously casting a quality forging steel bar suitable for the direct manufacture of milled product.
In order to achieve these buta, as well as others which will appear better in the remainder of the description, the invention proposed a method consisting in casting steel in a mold formed by a peripheral groove of a rotating casting wheel. and a band which closes a section of the gorge.
According to current practice, the mold is preferably formed from a metal of high thermal conductivity, such as a copper alloy, and the mold is cooled by spraying a cooling agent directly onto the mold or by circulating it through it. here a coolant, such as cold water.
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transverse section, as desired, for example a semi-circular, square or rectangular shape. However, we found
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having small clearance angles (7 to 14 [deg.]) on the sides and having a width / depth ratio of equal or less
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During casting, the molten steel is poured into the mold and it is cooled evenly by removing heat
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peripheral skin of solidified metal surrounding the molten metal from the inside. The heat dissipation rate is controlled according to the casting speed, by adjusting the circulation rate of the mold coolant, or otherwise, so that the temperature of the outer surface of the solidified metal peripheral skin when it comes out of the mold
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to resist the ferrostatic pressure of the molten core.
The partially solidified exiting bar is then led along a supporting passage to a cooling zone.
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final ment and solidification.
The support passage can be formed by a series of elements having surfaces which engage the bar and
support her. The elements may include arrangements for circulating a cooling agent therein.
In addition, these elements may include arrangements for the direct application of a certain quantity of cooling agent.
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lubricating the passage to facilitate the movement of the bar along it.
As the bar moves along the support passage, it is important to maintain the thin skin of solidified metal formed in the mold to prevent it from re-melting by absorbing heat from the molten interior.
As the bar leaves the support passage, it is led through a third cooling zone.
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oation.
As the bar is driven through the third cooling zone, it is supported and held
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the bar can be supported, below, by a series of closely spaced parallel rollers whose axes are located in
the same plan. As the bar exits the support passage, it is received by these rollers, or other structure
support, on which it can be transported to a cutting station or to a rolling mill while it is being cooled.
Preferably, in the third cooling zone, the cooling is effected by uniform application of a cooling agent on the surface of the bar, for example by water sprays directed against the surfaces.
It is obvious that these process steps are notably different from the Junghans process (Concast type) industrially used for forming a cast steel bar. More importantly, there is never any relative movement between the mold and the molten steel being solidified, as there is in all prior casting processes of this type and hence the thin crust of solidified metal. not likely to burst, causing breakthroughs, bleeds or other surface defects.
Further, in the casting arrangement described above, the cast bar, the crust thickness of which increases, follows a path of increasing radius until it becomes horizontal. Thus, the cast bar undergoes little or no
at all from mechanical stresses directed in the opposite direction while it is still brittle.
Another important difference is that the invention provides for varying the rate of heat transfer in coordination with the solidification process. For example, since the molten metal is fed continuously into a cold wheel, the heat transfer is very fast and
rapid cooling ensues while, subsequently, the heat transfer is slower, allowing further development.
l ment oorreot the solidification front. Rapid cooling is desirable when casting low grade steels
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The continuous length of cast bar obtained has a much higher surface quality than that of cast bars.
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can easily exceed here 600 cm / min and can reach 900 om / min. The surface is free from cracks, wrinkles
or wrinkles normally associated with wobble marks and therefore have a smooth surface free from wobble marks and other defects. In addition, thanks to the original casting process and the high casting speed, the as-cast bar has a thinner oxide layer on its surface than the previous bars.
The description which will follow with regard to the appended drawings, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be achieved, the particularities which emerge both from the drawings and from the text forming, of course, part of said invention. .
Figure 1 is a schematic view of an example of an apparatus suitable for the practice of the invention, this apparatus comprising a casting machine provided with a rotating casting wheel provided with a peripheral groove and a metal strip. endless that closes a section of the gorge. Figure 2 is a photograph of a section of the continuous casting bar produced according to the invention, showing its smooth surfaces. Figure 3 is a photograph of a continuous casting bar manufactured industrially by a prior process <EMI ID = 36.1>
which give a very rough surface.
Figure 4 is a sectional view of the cast bar according to the invention, showing its very smooth surface. Figure 5 is a sectional view of the bar of Figure 3, again showing the rough profile of the surface.
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relate to a particular embodiment of the invention. However, it is understood that the invention is not limited to the exact details indicated because other equivalent variants, included within the scope of the invention, can be implemented.
The drawings will now be considered in more detail, the same references designating like parts in all the figures = figure 1 shows a casting wheel 10 having a groove at its periphery and a flexible band or endless belt 11 applied against a part of it. its periphery by means of three belt support wheels 12, 14 and 15. The wheel 12 is placed near the point of the casting wheel 10 or
molten steel is poured through a basin or casting
16 in a mold M formed by the strip 11 and a peripheral groove G of the casting wheel 10. The belt support wheel
15 @and placed tangentially and externally at the point of
casting wheel 10 where partially solidified metal comes out of wheel 10.
Outside the belt support wheel 15 is placed an elongated cooling section 18 which cons. assumes cooling means for receiving the partially solidified cast steel bar exiting the casting wheel 10 and adjusts the cooling of the steel bar for its complete solidification. The cooling section 18 comprises multiple support rollers 19 supported by the frame 20 of the cooling section and multiple distributors 21 and 21 ', the distributors 21 being disposed above and below the path P of the metal through.
the cooling section and the distributors 21 'being
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Support rollers 19 can be driven
or not because the inclination of the rollers 19 relative to the lower part of the casting wheel is gradual and, in most situations, the longitudinal compressive strength of the hot steel bar coming out of the casting wheel is gradual.
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slope, practically without any risk of breakage. However, when it is desired to help the cast bar to ascend the internal course
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As shown in Figure 1, the rollers 19 are rotated counterclockwise so that the bar 0 which rests on it is moved away from the casting wheel 10.
Of multiplies upper rollers 26 are mounted above the
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due can tira placed on either side of the path P so as to also retain the bar on its path.
The distributors 21 and 21 'are arranged so that
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the cooling rate of each side of the metal 0. The coolant, usually water, is discharged onto the hot cast bar * through multiple conventional bumpers.
(not shown).
As the cast bar @ C comes out of the section
cooling 18, it goes to a rolling mill (not shown) or to another processing apparatus which follows.
If desired, the bar can be received between two pressure rollers 36 of conventional structure facilitating its movement.
The bar shown in figure 2 is manufactured by
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free from wobble marks or other significant defects. When casting steel with a carbon content of about
<EMI ID = 44.1> the surface roughness measurement can be obtained from an enlarged profile of the surface contour by measuring the deviations, relative to a theoretical mean surface, at several points along it. contour profile, then divide the total cumulative deviation by the number of points measured. Alternatively, the surface roughness measurement can be obtained directly by reading the display of instruments known in the art (see standard
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surface and continuously displaying the average roughness. On the product of the invention, these customary methods give an interior value of about 0.025 mm.
Another important factor is the average depth
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surface faults due to the above oscillation marks. This sample is manufactured industrially by an earlier process.
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average surface roughness is greater than 0.0254mm / 2.54cm.
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that an example and that it would be possible to modify it, in particular by substitution of technical equivalent @, without going beyond the scope of the invention for cola.
CLAIMS
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(a) pouring molten metal into a closed mold which continuously advances and which is formed by at least one fine surface moving together with other surfaces.
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(b) cooling the aorta mold as the molten metal begins to solidify on the walls of the mold with formation of a solid metal skin around a molten core;
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from the exit of the closed part of the mold, and
(d) cooling the cast bar by direct and / or indirect application of cooling agent sprays,
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(e) steps @ (a) to (d) are adjusted so as to obtain a continuous length of cast steel bar with a surface roughness measurement less than about 0.0254 mm, the average depth of all defects surface area being less than about 2.54 mm.
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