Procédé et dispositif de fabrication de
lingots plaqués La présente invention concerne un procédé de fabrication
de lingots plaqués, en particulier de brames plaquées, selon lequel
on réalise un corps creux correspondant aux dimensions de la brame terminée, en soudant en un corps creux tubulaire, au moins une
plaque latérale en matériau de plaquage avec d'autres tôles latérales minces, on introduit ce corps creux dans une lingotière plus grande, entre le fond de laquelle et l'extrémité inférieure du corps creux ainsi qu'entre les côtés de laquelle et les côtés du corps
creux est disposée une couche de matériau isolant réfractaire en poudre fine, et on remplit ensuite le corps creux en y coulant le métal de base.
Dans ce procédé connu par le brevet allemand n[deg.] 736.672
pour le plaquage par soudage ou fusion, le soudage souhaité sur
toute la surface n'est pas obtenu durant la coulée. Lorsque, lors
de la coulée de ce corps creux connu, l'afflux d'acier (métal de
base) n'est pas extrêmement surchauffé, les plaques latérales épaisses, constituées du matériau de plaquage, se comportent comme une paroi de lingotière. Le métal de base coulé s'écarte en bloc
des plaques latérales dans la lingotière lors du refroidissement
et du retrait, si bien qu'un intervalle apparaît. Cet intervalle
est encore accru du fait que les plaques latérales sont échauffées pour leur part par l'acier en fusion et se voilent par conséquent
vers l'extérieur, se déformant en forme de coussin.
Durant le refroidissement du corps creux rempli de métal
de base dans la lingotière et lors du réchauffement dans le four de préchauffage, les tendances au retrait et à la dilatation du métal
de base se refroidissant (acier normal) et du matériau de plaquage s'échauffant (la plupart du temps de l'acier fin) se superposent
et se croisent. La formation de l'intervalle est ainsi encore
accrue. Les intervalles sont ouverts du côté de l'extrémité, de
sorte que l'atmosphère normale peut pénétrer entre le matériau de plaquage et le métal de base. Il en résulte ainsi une oxydation
des surfaces de l'intervalle, qui est encore favorisée par la température accrue. Une liaison ultérieure lors du laminage n'est
plus possible en raison des couches d'oxydation en résultant.
Une liaison intime, résultant de la coulée, entre le matériau de plaquage et le métal de base ne peut normalement être obtenue que difficilement et n'est possible que par une surchauffe importante du métal de base, en raison de la capacité thermique importante des plaques latérales en comparaison de celle du métal de base. La dissolution est en outre, en raison de la différence d'évacuation de chaleur, plus faible 1 proximité des bords qu'au centre des surfaces. Le matériau de base est contaminé par la dissolution du plaquage. Des contaminations du métal de base en chrome, nickel, carbone ou manganèse conduisent! des défauts même dans le cas de faibles quantités de dissolution. En outre, le plaquage est alors plus mince et irrégulier.
Afin d'assurer après le laminage ultérieur des brames plaquées, une couche suffisamment épaisse du matériau de plaquage,
<EMI ID=1.1>
de l'épaisseur totale des brames plaquées, dans le cas du procédé connu par le brevet allemand n[deg.] 736.672, ce rapport d'épaisseur
se trouvant même au-delà de la limite supérieure indiquée. Pour
un tel rapport, un échauffement et une fusion suffisants des plaques latérales, initialement à température normale, ne peuvent être que difficilement obtenus exclusivement par la capacité calorique du métal de base en fusion.
On a également tenté et proposé de couler de l'acier en fusion entre deux panneaux de plaquage. Le but était toujours de réaliser une liaison intime après la coulée par la fusion du matériau de plaquage des plaques latérales. Si l'on opère avec de l'acier hautement surchauffé, et donc à des températures de coulée élevées, il s'avère difficile dans la pratique d'adapter la température et les épaisseurs de matériau du corps creux les unes aux autres, pour pouvoir opérer de façon sûre dans la plage étroite entre solution, dissolution et trempe. Les tôles latérales, et donc les surfaces latérales du corps creux sans plaque de plaquage se dissoudraient selon le brevet allemand n[deg.] 736.672, car elles sont constituées uniquement de tôles minces. Une surchauffe importante du métal de base est en outre coûteuse en énergie.
On connaît en outre par le brevet allemand n[deg.] 2.333.359 de la demanderesse, un procédé de fabrication de lingots plaqués, selon lequel des panneaux de plaquage sont appliqués dans un moule de coulée de façon ajustée contre la paroi de celui-ci, les petites surfaces latérales demeurant cependant accessibles. Ces petites surfaces latérales sont liées intimement, lors de la coulée ulté-
<EMI ID=2.1>
chéité latérale, lorsque l'intervalle entre le panneau de plaquage et le métal de base se forme.
Ce procédé connu convient cependant uniquement pour des panneaux de plaquage relativement épais, car le degré d'étanchéité souhaitée, et donc l'étanchéité de frettage entre les petites surfaces latérales de panneaux de plaquage et le métal de base dépend de la superficie de ces petites surfaces latérales et est améliorée pour une superficie croissante. Mais comme le matériau de plaquage est sensiblement plus cher que le métal de base et qu'on a par conséquent toujours tendance à maintenir la plus faible possible la quantité de matériau de plaquage, ce procédé connu n'a été que relativement rarement utilisé dans le cas de panneaux de plaquage plus minces. En outre, il est coûteux en énergie.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des procédés connus et de perfectionner sensiblement le procédé du type indiqué dans le préambule, par le fait qu'on évite la formation d'un intervalle ouvert, en communication avec l'atmosphère entre le matériau de plaquage et le métal de base, de sorte que lors de l'opération de laminage, une liaison suffisante entre les deux matériaux peut être obtenue, tout en économisant l'énergie.
Ce but est atteint par le fait que le corps creux, avant son introduction dans la lingotière, est fermé vers le bas au moyen d'une tôle de fond soudée à son extrémité inférieure et qu'une tôle de couverture est appliquée sur la zone d'extrémité supérieure du corps creux.
Grâce à ces deux tôles, la tôle de fond et la tôle de couverture, on obtient que l'intervalle se formant entre le matériau de plaquage et le métal de base n'a aucun accès à l'atmosphère extérieure. Ainsi, ses surfaces internes ne peuvent pas s'oxyder, et la liaison des deux matériaux s'effectuant durant
le laminage ultérieur n'est ainsi pas empêchée. Dans le cas du procédé selon l'invention, la plaque latérale se cintre en forme de coussin vers l'extérieur durant la coulée, mais demeure cependant liée sur les bords latéraux avec les tôles latérales, le fond et la tôle de couverture, de sorte qu'aucun intervalle ouvert n'apparaît.
Contrairement à un simple plaquage par laminage, une réalisation particulière de la surface tournée vers le métal de base des plaques latérales n'est pas nécessaire ; en particulier cette surface n'a pas besoin d'être parfaitement plane. Lors de
la coulée du métal de base, celui-ci remplit toutes les inégalités des plaques latérales et forme, lors du retrait ultérieur, l'empreinte de ces plaques latérales. Les plaques latérales et le
métal de base sont par conséquent déjà adaptés l'un à l'autre quant à la forme pour la liaison effectuée plus tard lors du laminage.
Il est cependant particulièrement avantageux que, dans le procédé de l'invention, le lingot plaqué solidifié peut être laminé à chaud économiquement du point de vue énergie, de préférence à la température de laminage la plus élevée possible. Ainsi les brames plaquées peuvent être laminées à chaud sans échauffement intermédiaire par utilisation de la chaleur encore présente. Au total, ceci représente une économie considérable d'énergie,
car on évite un réchauffage des lingots à la température de laminage.
Du fait de l'isolation thermique du matériau isolant réfractaire, le métal de base se solidifie relativement lentement et sensiblement plus lentement que dans le cas d'une coulée normale en lingotière. Le refroidissement peut être contrôlé dans une large mesure par l'isolation. Le lingot peut être amené très progressivement à la température de laminage souhaitée ou peut être également maintenu pendant des heures à une température suffisamment élevée pour le laminage. Un réchauffage est ainsi superflu même dans le cas d'engorgements du train de laminage, dans le cas d'une panne
de celui-ci ou lorsque des transports vers le train de laminage sont nécessaires. On obtient ainsi des réserves suffisantes de temps et de température pour l'étirage des lingots plaqués en
vue du laminage.
Tandis que la tôle de fond est soudée sur les bords de façon hermétique à l'extrémité inférieure du corps creux, la tôle de couverture peut ou bien être soudée également de façon hermétique sur les bords à l'extrémité supérieure du corps creux, une ouverture de coulée étant alors nécessaire, ou bien la tôle de couverture est placée après le remplissage du corps creux en métal de base sur la surface du métal en fusion. Du fait que la tôle de couverture, comme toutes les autres tôles, doit présenter une épaisseur de paroi minimale, et est juste suffisamment épaisse
pour ne pas être dissoute, une liaison intime entre la tôle de couverture (et les autres tôles) et le métal de base est déjà obtenue lors de l'opération de coulée. Les tôles relativement minces n'opposent qu'une faible résistance au mouvement de retrait du lingot en métal de base, si bien qu'aucun intervalle n'apparaît.
Des tôles de fond et de couverture convexes sont avantageuses. Elles permettent une adjonction de matériau aux endroits du lingot plaqué, qui montrent normalement des strictions lors du laminage. La quantité globale utilisable du lingot plaqué est ainsi accrue.
En particulier, dans le cas d'une tôle de couverture soudée avant la coulée et munie d'une ouverture de coulée, il est avantageux de poser une coiffe sur le corps creux ou sur la tôle de couverture, et de noyer la tôle de couverture lors de la coulée. La quantité de métal de base se trouvant au-dessus de la tôle de couverture remplit une poche se formant au-dessous de l'ouverture de coulée. Afin que cela puisse se produire la région de la coiffe doit être mieux isolée vers le côté et vers le haut que le reste de la zone de fond.
Si la tôle de couverture n'est appliquée sur la surface du métal de base en fusion qu'après le remplissage du corps creux par celui-ci, une poche se formant n'est certes pas remplie, mais demeure fermée en raison de la tôle de couverture, en particulier vis-à-vis de l'atmosphère extérieure.
L'épaisseur de paroi des plaques latérales en matériau de plaquage est comprise approximativement entre 5 et 15% de l'épaisseur correspondante de la brame. On obtient ainsi que, même dans le cas de tôles finement laminées, un plaquage suffisamment épais est encore assuré.
L'épaisseur de paroi des tôles, à savoir des tôles latérales, de la tôle de fond et de la tôle de couverture est adaptée à la chaleur de surchauffe de la brame, et par des revêtements de coulée appropriés sur leur côté interne ainsi que par d'autres mesures on assure que les tôles ne forment pas de scories, ne se calaminent ni ne s'oxydent durant la coulée.
Afin d'empêcher, après la coulée du métal de base, une perte de chaleur également vers le haut, une couche du matériau isolant réfractaire est appliquée également en haut après la coulée. L'épaisseur de cette couche, de même que l'épaisseur de la couche latérale et de la couche de fond sont adaptées aux différents paramètres de l'opération de coulée. Sont prises en considération en particulier, la conductibilité thermique spécifique du matériau isolant, la capacité calorifique du matériau isolant et de la lingotière environnante et la capacité calorique du métal de base.
Le but est de régler l'évacuation de chaleur de sorte que les tem-
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obtenues de façon sûre.
Comme matériau isolant réfractaire, on peut utiliser en particulier du sable fluide, parce qu'il est normalement disponible
<EMI ID=4.1> de la chamotte, de l'alumine ou d'autres matériaux en vrac rëfractaires fluides usuels. Il est uniquement important que les tempéra-
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tuellement, une légère pression latérale peut être exercée par l'intermédiaire du matériau isolant sur les tôles latérales et les plaques latérales, afin d'empêcher, lors du refroidissement, la formation d'un intervalle entre le matériau isolant et la surface extérieure du corps creux.
Afin d'empêcher que les parois extérieures du corps creux puissent se calaminer, on ajoute au matériau isolant un peu de charbon fin, de préférence jusqu'à 1% en poids, ou on recouvre le matériau isolant d'une poudre d'isolation contenant du carbone.
De préférence sur les tôles latérales dans un premier temps après la coulée, le refroidissement est accéléré par mouillage
<EMI ID=6.1>
et dans la plage de température de laminage, la température est maintenue uniquement par le produit isolant sec.
Bien que fondamentalement la totalité de l'espace intermédiaire entre la lingotière extérieure et le corps creux puisse être rempli exclusivement de matériau isolant réfractaire finement pulvérisé, il est avantageux afin d'économiser du temps et de la main d'oeuvre, de réaliser l'espace intermédiaire entre le corps creux et la lingotière de façon stratifiée, par exemple de prévoir extérieurement une couche d'isolation permanente et d'utiliser uniquement le matériau isolant réfractaire à grains fins pour la couche venant directement au contact du corps creux.
Dans le procédé selon l'invention, la température de coulée peut être maintenue très basse, car en raison de l'isolation, une solidification prématurée n'est pas à craindre. Grace au refroidissement lent, on obtient une homogénéisation du métal de base, en même temps le métal de base peut encore être allié dans le moule creux grâce au faible refroidissement, au cas où il est ajouté avec une certaine température de surchauffe. L'effet moindre de trempe et la solidification plus lente du lingot permettent l'établissement d'un degré de pureté très satisfaisant du métal de base, car celuici reste liquide beaucoup plus longtemps, le flux thermique le parcourt plus lentement et ainsi des particules incluses peuvent mieux remonter et être séparées.
Avantageusement, avant la coulée, du charbon de bois ou des matériaux flottants analogues sont ajoutés sur la surface du bain de coulée. Ils s'élèvent avec le niveau du métal de base et limitant lui rayonnement thermique vers le haut. Ils créent en
outre une atmosphère réductrice dans le corps creux et lient des parties oxydées et des scories. Il est cependant supposé qu'ils n'influencent pas la composition du métal de base.
L'épaisseur des plaques latérales en matériau de plaquage est limitée par la capacité calorique du métal de base liquide coulé, lorsqu'on lamine à partir de la chaleur de coulée, et que les plaques latérales doivent recevoir leur chaleur de laminage à partir de la capacité calorique du métal de base. En fonction de la taille du lingot, des tailles de lingot entre 10 et 40 tonnes sont souhaitées, une épaisseur des plaques latérales comprise entre 5 et 15% est avantageuse. Pour des épaisseurs supérieures de la plaque latérale, le procédé de frettage selon le brevet allemand n[deg.] 2.333.359 peut être plus avantageux.
Les faces internes du corps creux doivent être métalliquement nues, les surfaces de plaquage'et éventuellement également les surfaces internes doivent être protégées par des laques de coulée, qui ne brûlent que lors du mouillage par l'acier. Un caisson de pulvérisation empêche l'apparition de croûtes lors de la coulée.
Un exemple de réalisation d'un dispositif en vue de la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus est représenté sur les figures et sera expliqué ci-après en détail. La figure 1 représente une coupe d'un corps creux dans une lingotière. La figure 2 est une vue éclatée d'un corps creux selon la figure 1 avec un trou de coulée dans la tôle de couverture. <EMI ID=7.1> figure 2 avec une tôle de couverture sans trou de coulée. La figure 4 est une coupe longitudinale du corps creux selon la figure 3 après la coulée.
Le corps creux servant de moule de coulée selon la figure 1 ou 2 se compose de deux plaques latérales 20, 21 en un matériau de plaquage, de deux tôles latérales 22, 23, d'une tôle de fond 24 et d'une tôle de couverture 25. Comme le montre la figure 2, les deux tôles latérales 22, 23 et la tôle de fond 24 sont réalisées d'une seule pièce par pliage en U d'une bande de tôle. Les plaques latérales 20, 21 sont, comme indiqué en pointillé sur la figure 2, introduites dans le profilé en U ainsi formé et soudées intérieurement ainsi qu'extérieurement. Les cordons de soudure correspondants
26 et 27 sont représentés sur la figure 1. La tôle de couverture 25 est soudée extérieurement ; elle possède une ouverture de coulée 28. La tôle de couverture 25 a ainsi pratiquement les mimes dimensions que la tôle de fond 24.
Avant la coulée, une coiffe 29 est appliquée en haut sur la tôle de couverture soudée 25. Elle permet de remplir l'ouverture de coulée 28 lors de l'opération de coulée et maintient, en raison de ses parois isolantes, la partie se trouvant au-dessus de la tôle de couverture 25 du métal de base fluide suffisamment longtemps, afin que la poche se formant au-dessous de l'ouverture de coulée 28 puisse être remplie.
<EMI ID=8.1>
soudée avant la coulée selon la figure 2, une variante de réalisation de la tôle de couverture 25 est représentée sur les figures
3 et 4. Comme il ressort de ces figures, la tôle de couverture 25 possède, dans cet exemple de réalisation, des dimensions inférieures
<EMI ID=9.1>
corps creux comme le montre la figure 4. Cette tôle de couverture
25 possède des crochets 30 qui sont réalisés de sorte que la tôle de couverture 25 soit maintenue à plusieurs centimètres au-dessous du bord supérieur du corps creux.
La tôle de couverture 25 selon les figures 3 et 4 est placée au-dessus du niveau du métal de base en fusion. Une certaine quantité de métal de base en fusion s'écoule vers le haut à travers les fentes latérales entre la tôle de couverture 25 et les plaques
<EMI ID=10.1>
chéité fiable sans que la tôle de couverture 25, comme dans l'exemple de réalisation selon les figures 1 et 2, ne doive être soudée avant la coulée.
Le corps creux représenté sur la figure 1 est entouré de toutes parts par deux couches d'un matériau isolant réfractaire, qui remplit l'intervalle entre le corps creux et une lingotiëre externe 31. Comme le montre la figure 1, deux couches 32, 33 de matériau isolant sont prévues. La couche externe 32 est réalisée
en tant que garnissage permanent en plaque d'amiante ou de pierre légère réfractaire. La couche interne 33 est en sable. Cette couche interne 33 est retirée après chaque opération de coulée et ensuite réintroduite après mise en place d'un nouveau corps creux.
Après enlèvement d'un corps creux rempli par coulée, la couche interne 33 glisse sur le fond de la lingotière externe 31. Une partie des plaques en pierre légère réfractaire tombe également.
e Ce matériau fluide doit, de façon souhaitable, être retiré de la lingotière externe 31. A cette fin, il est avantageux de réaliser le fond de la lingotière externe 31 en forme d'entonnoir à la manière d'une trémie pour produits en vrac, de sorte que par ouverture d'un volet inférieur, la partie fluide du matériau isolant réfractaire puisse s'écouler hors de l'extrémité inférieure en forme d'entonnoir. Le circuit du matériau isolant réfractaire est ainsi sensiblement simplifié.
Comme le montrent les figures, l'épaisseur des tôles 22
à 25 est sensiblement inférieure à l'épaisseur des deux plaques latérales 20, 21. L'épaisseur des plaques latérales 20, 21 est d'environ 10% de la largeur globale correspondante du corps creux.
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la plus grande en coupe du corps creux. L'épaisseur de la couche isolante réfractaire est choisie en fonction des propriétés physiques des matériaux utilisés de sorte que le refroidissement du matériau coulé soit suffisamment lent et permette une homogénéisation satisfaisante de ce matériau. Des épaisseurs globales du matériau isolant réfractaire de 50 cm et plus sont souhaitées.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de lingots plaqués, en particulier de brames plaquées, selon lequel :
a/ on réalise un corps creux correspondant aux dimensions de la brame terminée, en réunissant en un corps creux tubulaire au moins une plaque latérale en matériau de plaquage avec d'autres tôles latérales minces,
b/ on introduit ce corps creux dans une I1n90tiêre externe plus grande, entre le fond de laquelle et l'extrémité inférieure du corps ainsi qu'entre les côtés de laquelle et les côtés du corps creux est disposée une couche de matériau isolant réfractaire en poudre fine, et
c/ on remplit ensuite le corps creux en y coulant le métal de base,
caractérisé par le fait que le corps creux est fermé vers le bas, avant son introduction dans la lingotière externe, au moyen d'une tôle de fond soudée à son extrémité inférieure et qu'une tôle de couverture est appliquée sur la zone d'extrémité supérieure du corps creux.