CA2168354C - Lingotiere de coulee continue - Google Patents

Abstract

On présente une lingotière d'une installation de coulée continue comprenant un tube de lingotière (12) et un corps de lingotière (22). Le tube de lingotière (12) est déplaçable axialement par rapport au corps de lingotière (22). Des éléments d'étanchéité, de préférence des membranes métalliques (88, 90), permettant un déplacement axial du tube de lingotière (12) par rapport su corps de lingotière (22), tout en assurant l'étanchéité d'une chambre étanche (23) renferment le circuit de refroidissement du tube de lingotière (12). Un dispositif générateur d'oscillations, de préférence cylindre hydraulique (46), est connecté au tube de lingotière (12) par l'intermédiaire d'un levier (54) supporté par le corps de lingotière (22).

Description

,,rWO 95/03904 PCT/EP94/02442 LINGOTIERE DE COULEE CONTINUE

La prsente invention concerne une lingotire d'une ' installation de coule continue.

Une telle lingotire de coule continue comprend un ' tube de lingotire dfinissant un canal d'coulement axial pour un mtal en fusion et un corps de lingotire, entourant le tube de lingotire sur au moins une partie de sa longueur. Ce corps de lingotire renferme un circuit refroidissement du corps de lingotire.

Dans une. lingotire de coule continue en fonctionnement, le tube de lingotire est nergiquement refroidi par le circuit de refroidissement intgr dans le corps de lingotire. Ainsi le mtal en fusion se solidifie au contact de la paroi interne du tube de lingotire pour former une croflte priphrique. I1 est noter qu'un accrochage ou un collage de cette croflte priphrique solidifie la paroi interne du tube de lingotire produirait un dchirement de la crote priphrique. Afin d'viter ce risque, il est connu de soumettre la lingotire un mouvement oscillatoire selon l'axe de coule.

Pour produire un tel mouvement oscillatoire, il est connu de supporter la lingotire sur une structure de support, appele table d'oscillation, qui est munie d'un dispositif gnrateur d'oscillations mcaniques. Cette table d'oscillation transmet alors la lin oti g re un mouvement oscillatoire orient selon l'axe de coule.

Afin de se rendre compte de la problmatique inhrente de telles installations, il convient de remarquer qu'une lingotire pour couler des billettes en acier a - avec son tube de lingotire, son corps de lingotire, son circuit de refroidissement rempli d'un liquide de refroidissement et ventuellement un inducteur lectromagntique pour raliser un brassage du mtal en fusion - facilement une masse de l'ordre de 3 tonnes. A cette masse il faut pouvoir confrer des oscillations d'une amplitude de quelques millimtres avec une frquence de 1ordre de 5 Hz et plus. I1 faut ds lors utiliser un dispositif gnrateur d' il osc lations 216 8 3 ~ 4 pCT/EP94/02442

2 mëcaniques très puissant; d'autant plus que ce dispositif doit non seulement vaincre l'inertie de la lingotière même, mais aussi l'inertie de la structure de la structure de support, ainsi que les forces de frottement entre la paroi ' interne du tube de lingotière et le métal en fusion. Les puissances ëlevées en jeu pour produire les oscillations de ' la lingotière, ont comme effets néfastes des chocs bruyants et des vibrations préjudiciables à la tenue mécanique de certains éléments de la lingotière.
I1 a aussi ëté proposé de supporter la lingotière dans un support à l'aide de ressorts, créant ainsi un oscillateur harmonique amorti, dont la masse correspond à
la masse de la lingotière. Pour produire des oscillations forcëes dans un tel système mécanique, il suffit d'appliquer â la lingotière une force beaucoup plus faible, puisqu'on peut profiter du phénomène de résonance à la fréquence propre du système. En pratique la mise en oeuvre d'une telle solution peut cependant poser des problèmes de dimensionnement et d'emplacement des ressorts. Ces derniers doivent en effet supporter le poids élevé de la lingotière, tout en conférant au système la caractéristique ëlastique souhaitée.
Le but de la présente invention est de proposer une lingotière qui oppose au dispositif générateur d'oscillations mécaniques une masse d'inertie sensiblement réduite.
Ce but est atteint par une lingotière d'une installation de coulée continue qui comprend:
un tube de-lingotière ayant une paroi interne et une 3o paroi externe, ladite paroi interne définissant un canal d'écoulement axial pour un métal en fusion;
un corps de lingotière entourant ladite paroi externe du tube de lingotiêre sur au moins une partie de sa longueur de façon à définir avec ce dernier une chambre étanche contenant un circuit refroidissement du tube de lingotière; et un dispositif générateur d'oscillations mécaniques, ' et qui est caractérisée ~WO 95/03904 PCT/EP94/02442

3 en ce que le tube de lingotire est dplaable axialement par rapport au corps de lingotire;

en ce que le corps de lingotire est raccord au tube de lingotire au moyen d'lments d'tanchit permettant un dplacement axial du tube de lingotire par rapport au Y

corps de lingotire, tout en assurant l'tanchit de ladite chambre tanche; et en ce que ledit dispositif gnrateur d'oscillations mcaniques est connect au tube de lingotire de faon lo pouvoir transmettre ce dernier un mouvement oscillatoire axial par rapport au corps de lingotire.

Dans une lingotire selon l'invention la masse en mouvement oscillatoire est sensiblement rduite la masse du tube de lingotire. I1 sera apprci que la masse du tube de lingotire ne reprsente gure plus que 5~ de la masse totale de la lingotire. Les lments les plus massiques de la lingotire, savoir le corps de lingotire avec son circuit de refroidissement rempli d'un liquide de refroidissement et, le cas chant l'inducteur , lectromagntique sont immobiles sur une charpente de support et ne doivent pas tre mis en mouvement par le dispositif gnrateur d'oscillations mcaniques. On rduit ainsi sensiblement les puissances en jeu pour produire un mouvement osci~.latoire relatif entre la paroi interne du tube de lingotire et la crote priphrique du produit coul. I1 en rsulte un affaiblissement des efforts et vibrations que l'installation de coule continue doit subir; d'o une augmentation de la dure de vie de certains de ses lments. De plus, le corps de lingotire et l'inducteur, qui ne participent plus au mouvement oscillatoire, ne sont plus soumis des sollicitations dynamiques, ce qui a galement une influence favorable sur leur dure de vie. I1 sera aussi apprci l'absence d'une structure de support oscillante pour la lingotire rduit sensiblement les frais d'investissement et d'entretien.

Le corps de lingotire est de prfrence conu de faon dfinir son extrmit suprieure et infrieure une ouverture de passage pour le tube de lingotire. Les 2 ~ 6 ~ 3 ~ 4 pCT/EP94/02442

4 éléments d'étanchéité sont alors agencés dans ces deux ouvertures de passage, de façon à délimiter axialement dans le corps de lingotière une chambre annulaire étanche pouvant étre mise sous pression par le liquide de refroidissement. I1 est alors avantageux de dimensionner la section transversale de l'ouverture de passage supérieure ' plus grande que la section transversale de l'ouverture de passage infërieure. De cette différence de section résulte en effet une force hydrostatique sur le tube de lingotière qui est orientée dans le sens inverse de l'écoulement du métal en fusion. Cette force hydrostatique permet de compenser le poids du tube de lingotiêre, ainsi que le frottement que le métal en fusion exerce sur la paroi interne du tube de lingotière. I1 sera dès lors apprécié
que cette solution permet de réduire encore davantage les puissances nécessaires pour produire ledit mouvement oscillatoire.
Il est possible de prévoir dans le corps de lingotière différents types de circuits de refroidissement du tube de lingotière. Dans une exécution préférentielle le corps de lingotière comprend une chemise de guidage intérieure qui entour le tube de lingotière et forme avec ce dernier un premier espace annulaire définissant une première section de passage pour un liquide de refroidissement. Une chemise extérieure entoure ladite chemise de guidage intérieure et forme avec cette derniëre un deuxième espace annulaire, définissant une deuxième section de passage pour le liquide de refroidissement qui est sensiblement plus importante que ladite premiëre 'section de passage.
Dans une première variante d'exécution, la chemise de guidage intérieure est fixée de façon rigide à la paroi extérieure du corps de lingotière et forme une gaine dans laquelle le tube de lingotière peut coulisser axialement.
Cette chemise de guidage intérieure, qui a un poids relativement faible, peut cependant aussi faire partie du ' tube de lingotière. Dans ce cas elle est mise en oscillation ensemble avec le tube de lingotière.

~WO 95/03904 2 1 ~ ~ ~ ~ l~. PCT/EP94102442 Le tube de lingotire comprend avantageusement un tube intrieur, qui dfinit le canal d'coulement pour le mtal en fusion et qui est le plus souvent un tube en cuivre, et une cage qui entoure ce tube en cuivre. Cette cage est

5 fixe son extrmit suprieure de faon rigide et tanche au tube en cuivre et possde son extrmit infrieure une ouverture de guidage dans laquelle le tube en cuivre est guid de faon tanche, de sorte pouvoir se dilater axialement vers le bas. La chemise de guidage intrieure l0 pour le liquide de refroidissement est alors supporte par cette cage entourant le tube en cuivre. Lesdits lments d'tanchits comprennent des lments d'tanchits infrieurs qui sont connects entre l'extrmit infrieure de la cage et le corps de lingotire et des lments d'tanchits suprieurs qui sont connects entre l'extrmit suprieure de la cage et le corps de lingotire. I1 s'agit ici d'une solution o les masses en mouvement sont lgrement plus leves, mais qui prsente l'avantage non ngligeable que le tube de lingotire et la 2o chemise de guidage intrieure forment une unit assez rigide. De plus, le tube de lingotire proprement dit. peut se dilater librement en direction axiale.

Diffrents modes d'excution sont possibles pour les lments d'tanchit. Ces derniers peuvent par exemple comprendre un compensateur axial soufflets qui est connect entre une bride solidaire du tube de lingotire et une bride solidaire du corps de lingotire. Dans une excution prfrentielle, les lments d'tanchit comprennent au moins une membrane dformable lastiquement.

Cette dernire est situe dans un plan transversal l'axe de coule. I1 s'agit d'une excution particulirement simple qui assure une tanchit parfaite, ne ncessite oint d'entretien et P permet de raliser une construction trs compacte de la lingotire.

I1 s'est avr qu'une membrane mtallique feuilles multiples est parfaitement adapte la prsente utilisation. Ceci n'exclut cependant pas l'utilisation

6 d°autres matériaux pour former la membrane, par exemple des membranes en un élastomère armé.
I1 serait possible de connecter un dispositif générateur d'oscillations mécaniques axiales directement au tube de lingotiëre, c'est-â-dire sans mécanisme de liaison intermédiaire. Une solution avantageuse consiste à prêvoir un levier comme moyen de liaison mêcanique entre le dispositif générateur d'oscillations mécaniques et le tube de lingotière. Celui-ci comprend alors une articulation l0 intermédiaire au moyen de laquelle il est supporté par le corps de lingotière, un premier bras de levier connecté au dispositif générateur d'oscillations mécaniques et un deuxiëme bras de levier qui supporte le tube de lingotière.
Ce mode d'exécution permet d'installer le dispositif générateur d'oscillations mécaniques latéralement à côté de la lingotière, oû il ne gêne point et o~1 il peut être protégé contre des éclaboussures du métal en fusion. Vu que le tube de lingotière est supporté par le bras de levier, lui-même supporté par le corps de lingotière, il n'est point nécessaire de prévoir d'autres moyens de support du tube de lingotière. En particulier, lesdits éléments d'étanchéité ne doivent pas remplir de fonction de support du tube de lingotière dans le corps de lingotière.
La suspension du tube de lingotière dans le bras de levier se fait de préférence à l'aide de deux tourillons logés dans un bras fourchu à deux branches. On obtient une exécution particulièrement compacte de la lingotière lorsque ladite articulation intermédiaire du bras de levier, les deux tourillons et le deuxième bras de levier sont situés à l'intérieur de ladite chambre étanche. Le deuxième bras de levier doit alors traverser de façon étanche la chemise extérieure du corps de lingotière.
L'étanchéité entre le deuxième bras de levier et la chemise extérieure du corps de lingotière est avantageusement réalisée au moyen d'un compensateur â
soufflets, qui est de préfërence installé â l'intérieur de ladite chambre étanche. Dans ce contexte il sera apprécié
que tous les ëlëments qui sont installés dans cette chambre WO 95/03904 . 216 8 3 ~ 4 pCT~p94102442

7 étanche dans le liquide de refroidissement subissent une certaine lubrification par ce dernier et sont aussi moins exposës au risque d'un endommagement par le mêtal en fusion .

Des ressorts lames connects de prfrence entre le corps de lingotire et le tube de lingotire permettent de guider ce dernier axialement et vitent que les lments d'tanchit ne doivent transmettre des efforts transversaux trop importants.

Des avantages et caractristiques supplmentaires de l'invention ressortiront de la description dtaille de modes de ralisation avantageux, prsents ci-dessous, titre d'illustration, en se rfrant aux dessins annexs, dans lesquels:

- la Figure 1 reprsente une coupe transversale travers une lingotire selon l'invention;

- la Figure 2 reprsente une coupe transversale travers la lingotire de la Figure 1 selon le plan de coupe (2-2) repr sur la Figure 1;

- les Figures 3 et 4 reprsentent, dans des coupes longitudinales, schmatiquement des dtails de deux modes d'excution diffrents d'une lingotire selon l'invention;

- la Figure 5 reprsente une coupe transversale travers la lingotire de la Figure 3, par le plan de coupe ( 5-5 ) ;

- la Figure 6 représente une coupe transversale schématique à travers une variante d'exécution de l'invention.
Les Figures~i et 2 montrent une lingotière 10 qui peut être utilisée par exemple pour la coulëe continue de billettes métalliques en acier. Elle comprend un tube de lingotière 12 ayant une paroi interne 14 et une paroi externe 16. La paroi interne 14 définit un canal d'écoulement 18 pour l'acier en fusion. La réfêrence 20 repère l'axe central de ce canal, qui peut être rectiligne ou courbe. Le plus souvent le tube de lingotière est un tube en cuivre â paroi épaisse. La section interne de ce tube définit la section du produit coulé. Sur la Figure 2 WO 95/03904 216 8 3 5 4 PCT~~4/02442

8 est représentée une section carrée; cette section pourrait cependant aussi être rectangulaire, circulaire ou avoir toute autre forme. La flèche repérée par la réfërence 21 indique le sens d'écoulement de l'acier en fusion à travers le tube de lingotière 12.
Le tube de lingotière 12 doit être refroidi ënergiquement afin de provoquer une solidification de l'acier en fusion au contact de sa paroi interne 14. A
cette fin il est entouré, normalement sur toute sa hauteur, par un corps de lingotière 22 qui renferme, dans une chambre étanche 23, un circuit de refroidissement de la paroi externe 16 du tube de lingotière 12.
Le circuit de refroidissement représenté sur la Figure 1 est connu en soi. Une chemise de guidage intérieure 24 entoure le tube de lingotière 12 sur presque toute sa hauteur et forme autour de la paroi externe 16 du tube de lingotière 12 un premier espace annulaire 26, â section de passage annulaire très étroite. Une chemise extérieure 28 du corps de lingotiêre 22 entoure la chemise de guidage intérieure 24 et forme avec cette dernière un deuxième espace annulaire 30, qui entoure le premier espace annulaire 26 et définit une section de passage annulaire sensiblement plus importante. Un circuit d'alimentation pour liquide de refroidissement est représenté
schématiquement par la flèche 32. Le liquide de refroidissement pénêtre par une chambre annulaire d'alimentation 34, située du c8të de l'extrémité infërieure de la lingotière l0, dans le premier espace annulaire 26.
I1 traverse ce dernier à vitesse élevée et à contre-courant par rapport au sens de coulée 21, pour sortir dans le deuxiéme espace annulaire 30. I1 est ëvacué en-dehors du corps de lingotière 22 par un circuit d'évacuation, qui lui est représenté schématiquement par la flèche 36. Reste à
noter dans ce contexte que la chemise de guidage intérieure e 24 est munie d'une bride externe 38 qui est fixée de façon étanche sur une contre-bride interne 40 de la chemise extérieure 28. De cette façon la chemise de guidage ' intérieure 24 est supportée de façon rigide par la chemise ,,r,,WO 95/03904 PCT/EP94I02442

9 extrieure 28 du corps de lingotire 22, et la chambre annulaire d'alimentation 34 est en mme temps spare de faon tanche dudit deuxime espace annulaire 30.

Sur la Figure 1 on voit que le corps de lingotire 22 est muni son extrmit infrieure d'une base priphrique ' 42 qui dfinit une ouverture de passage 43 pour le tube de lingotire 12. Avec cette base priphrique infrieure 42 le corps de lingotire prend appui sur une charpente de support fixe, reprsente schmatiquement par deux poutres l0 repres par la rfrence 44.

Un dispositif gnrateur d'oscillations mcaniques 46 est support sur la charpente de support ct du corps de lingotire 22 (le support du dispositif gnrateur d'oscillations mcaniques 46 sur la charpente de support 44 nest pas reprsent sur la Figure 1). Il s'agit par exemple d'un piston hydraulique muni d'un circuit hydraulique connu en soi, qui est apte communiquer une tige de piston 48 un mouvement de va-et-vient d'une amplitude de quelques millimtres et dune frquence de quelques hertz. I1 pourrait cependant aussi s'agir d'un moteur rotatif muni d'un excentrique qui produit les oscillations mcaniques. La tige de piston 48 serait dans ce cas remplace par une bielle. Le piston hydraulique prsente cependant l'avantage de permettre un ajustage facile et flexible de l'amplitude, de la frquence et de la forme des oscillations mcaniques produites.

Sur la Figure 2 on voit que le tube de lingotire 12 est muni son extrmit suprieure de deux tourillons 50 et 52. Ces derniers sont agencs sur deux cts opposs de la paroi externe 16 du tube de lingotire 12, de faon que leur axes soient aligns et perpendiculaires l'axe 20 du tube de lingotire 12. A l'aide de ces tourillons 50 et 52 le tube de lingotire est support par un bras fourchu 56.

Les deux tourillons 50, 52 sont plus prcisment articuls dans une premire branche 58, respectivement une deuxime branche 60 du bras fourchu 56, de faon dfinir un axe de pivotement 61 du tube de lingotire 12 qui est perpendiculaire la direction de coule. I1 sera not que WO 95/03904 ~ ,~. PCT/EP94/02442 les deux tourillons 50, 52 sont situés dans ledit deuxième espace annulaire 30 défini entre la chemise de guidage intérieure 24 d'un c8té et la chemise extérieure 28 de l'autre côtê.
5 Le bras fourchu 56 fait partie d'un levier 54 monté
dans le corps de lingotière 22. Ce levier 54 comprend dans ' le deuxième espace annulaire 30 un axe de basculement 63 qui est parallèle à l'axe de pivotement 61 du tube de lingotière 12. Cet axe de basculement 63 est l0 avantageusement matërialisé par deux pivots 64 et 66 qui sont montés de façon symétrique sur le corps de lingotière 22. Chacune des branches 58, 60 du bras fourchu 56 est alors munie d'un logement cylindrique 68, 70 pour un des deux pivots 64, 66. I1 sera noté que chacun des pivots 64, 66 peut étre monté de l'extêrieur du corps de lingotiêre 22, afin de permettre un montage et démontage aisés du levier 54. A cette fin la chemise extérieure 28 du corps de lingotiêre 22 est munie de deux blocs support 72, 74 dans lesquels les pivots 64 et 66 sont logés dans un alésage de passage. Chaque pivot 64, 66 est muni d'une bride de fixation 76, 78 qui est fixée à l'aide de vis ,(non représentées) sur le bloc de support 72, 74. Un joint entre la bride 76, 78 et le bloc support 72, 74 assure, de préférence ensemble avec un ou plusieurs joints toriques dans l'alésage de passage du bloc de support 72, 74, l'êtanchéité de ce montage.
Du cSté opposé au bras fourchu 56, le levier 54 comprend un deuxiême bras de levier 80 qui traverse de façon étanche ~ la chemise extérieure 28 du corps de lingotière 22. Ce passage étanche est de préférence réalisé
à l'aide d'un compensateur à soufflets 82, qui est connecté
de façon étanche avec sa première extrémité à la chemise extérieure 28 du corps de lingotière 22 et avec sa deuxième extrémité à un ëpaulement du deuxième bras de levier 80.
A l'extérieur du deuxiëme espace annulaire 30, de prêférence à proximitë immédiate de la chemise extërieure 28 du corps de la lingotière 22, le deuxiëme bras de levier ' 80 est connecté à l'aide d°une articulation cylindrique 84, ~WO 95/03904 2 i 6 ~ 3 5 4 PCT/EP94/02,442 axe parallle l' axe de basculement 63 du levier 54 , la tige de piston 48. I1 sera not que les deux tourillons 50, 52, le bras fourchu 56, l'axe de basculement 63, la plus grande partie du deuxime bras de levier 80 et le compensateur soufflets 82 sont intgrs dans le deuxime espace annulaire 30. Ce mode de ralisation permet non seulement d'avoir un gabarit compact de la lingotire 10, mais assure galement une protection efficace de ces lments. I1 sera aussi not que tous ces lments sont immergs dans le liquide de refroidissement, ce qui assure une certaine lubrification des articulations.

Le mouvement de va-et-vient de la tige de piston 48 est transmis par le levier 54 au tube de lingotire 12. Ce dernier est mont dans le corps de lingotire 22 et raccord ce dernier de faon pouvoir suivre le mouvement oscillatoire du levier 54. I1 en rsulte que tube de lingotire 12 est assujetti un mouvement oscillatoire forc par rapport au corps de lingotire 22 qui reste immobile. La masse en mouvement correspond donc la masse du tube de lingotire 12 qui est gnralement au moins vingt fois plus faible que la masse totale de la lingotire, qui comprend, en-dehors du tube de lingotire 12, le corps de lingotire 22 rempli d'un liquide de refroidissement et ventuellement un inducteur lectromagntique 86. Ce dernier, qui sert au brassage de l'acier en fusion, est intgr de faon connue en soi dans ledit deuxime espace annulaire 30 du corps de lingotire 22, dans lequel il est support par la chemise extrieure 28 du corps de' lingotire 22. Cet inducteur 86 est par consquent lui aussi immobile par rapport au tube de lingotire qui est assujetti au mouvement oscillatoire.

La chemise extrieure 28 est raccorde, ces deux extrmits axiales, de faon tanche la paroi externe 16 du corps de lingotire 22 au moyen d'lments d'tanchit qui permettent un dplacement axial du tube de lingotire 12 par rapport au corps de lingotire 22. Ces lments dtanchit comprennent de prfrence une membrane infrieure 88, dlimitant ladite chambre tanche 23 du corps de lingotire 22 axialement son extrmit .. infrieure, et une membrane suprieure 90, dlimitant ~Ca~-~ celle-ci axialement son extrmit suprieure. I1 s'agit de membranes annulaires contenues dans un plan transversal l'axe de coule et dformables lastiquement dans une direction perpendiculaire leur surface. Des membranes mtalliques feuilles multiples peuvent par exemple convenir cette utilisation.

Sur la Figure 1 on voit que la membrane annulaire l0 infrieure 88 est raccorde d'un ct avec son bord priphrique extrieur la base priphrique 42 du corps de lingotire 22 et de l'autre ct avec son bord intrieur une bride infrieure 92. Cette dernire est rendue solidaire de l'extrmit infrieure du tube de lingotire 12 par l'intermdiaire de clavettes 94, 96, qui sont loges dans une rainure 98 du tube de lingotire 12. Les clavettes 94 et 96, ainsi que le bord intrieur de la membrane infrieure 88 sont fixs par serrage entre la bride 92 et une contre-bride 100, qui est fixe par des vis sur la bride 92. Des joints d'tanchits assurent l'tanchit de ce montage. Le bord extrieur de la membrane 88 est fix par serrage entre la base priphrique 42 et une contre-bride 110. Des joints d'tanchit assurent l'tanchi.t entre la membrane 88 et la base priphrique 42, ZS respectivement la contre-bride 110. Le montage de la membrane suprieure 90 est ralis de faon analogue. Une contre-bride 114 fixe le bord extrieur de la membrane suprieure 90 sur une couronne suprieure 116 solidaire de la chemise extrieure 28 du corps de lingotire 22. Cette couronne suprieure 116 dfinit une ouverture de passage suprieur 117 pour le tube de lingotire 12. Une contre-bride 118 fixe le bord intrieur de la membrane suprieure 90 sur une bride suprieure 120 du tube de lingotire 12.

La bride suprieure 120 est rendue solidaire de.._1'extrmit suprieure du tube de lingotire 12 de la mme faon que la bride infrieure 90. Les deux tourillons 50 et 52 sont d'ailleurs avantageusement supports par ladite bride suprieure 120 (cf. Fig.1).

~WO 95/03904 PCTIEP94/02442 ~1b~3~4 I1 sera not qu'il est avantageux de prvoir pour l'ouverture de passage infrieure 42, dfinie par la base infrieur 42, une section transversale (ou projete) plus petite que pour l'ouverture de passage suprieure 117 dfinie par la couronne suprieure 116. Lors de la mise ' sous pression de la chambre tanche 23 il en rsulte une force hydrostatique applique au tube de lingotire 12 qui est dirige dans le sens inverse du sens de coule 21.

Comme la pression qui rgne l'intrieur de la chambre l0 d'alimentation annulaire 34, respectivement l'intrieur du 2me espace annulaire 30 est de l'ordre de quelques bars, il suffit d'une diffrence de quelques centimtres entre le diamtre intrieur de la couronne suprieure 116 et le diamtre intrieur de la base infrieure 42 pour compenser par ladite force hydrostatique aussi bien le poids du tube de lingotire 12, que le frottement que le mtal de coul exerce sur la paroi interne 14 du tube de lingotire 12. I1 en rsulte que les forces ncessaires pour faire osciller le tube de lingotire 12 par rapport au 2o corps de lingotire 22 sont quasi rduites aux forces ncessaires pour dformer les membranes 88 et 90 et pour vaincre le frottement, entre la paroi interne 14 du tube de lingotire 12 et le produit coul, d essentiellement au dplacement du tube de lingotire 12.

Les Figures 3 5 fournissent des informations supplmentaires au sujet du montage des membranes annulaires. Sur la Figure 3 on voit que les membranes infrieurs et suprieurs 88' et 90' sont toutes les deux encastres avec~leur bord intrieur au niveau du tube de lingotire 12, tandis que leur bord extrieur peut se dplacer lgrement entre la base 42 (respectivement 116), et la contre-bride 110 (respectivement 114). Ce mode de fixation des membranes 88' et 90' augmente leur flexibilit et rduit les efforts transversaux qu'elles doivent transmettre du tube de lingotire 12 au corps de lingotire 22. Pour la transmission de ces efforts transversaux on utilise de prfrence des lments distincts, par exemple un ou plusieurs ressorts lames connects entre le tube de WO 95/03904 ~ 16 8 3 5 4 PCT/EP94/02442 1~
lingotière 12 et le corps de lingotière 22. La figure 5 représente à titre d'exemple un tel ressort à lames 122, qui a trois branches espacêes de 45°. Cet êlément 122 se laisse facilement déformer perpendiculairement au plan du dessin et présente en méme temps une résistance élevée à un effort de traction. I1 est de préférence monté du côté de l'extrémité inférieur du tube de lingotière 12, vu que l'extrémité supérieur est déjâ rigidement supportée dans le bras fourchu 56 du bras de levier 54. De plus cet élëment 122 est monté de façon â étre sollicité en traction. Sur la Figure 5' la flêche 124 représente à titre d'exemple la composante horizontal de la force de traction que le produit coulé extrait du tube de lingotière 12 exerce sur 1°extrémité infêrieure de celui-ci. Cette force qui est loin d'étre négligeable est transmise par l'élément 122 du tube de lingotière 12 au corps de lingotière 22; la membrane 88' n'intervient point dans cette transmission.
Dans le cas o~ l'axe de la lingotière définit un arc de cercle il est avantageux d'orienter l'élément 122 de façon que le prolongement de sa fibre neutre passe par le centre de courbure de cet arc de cercle. L'axe de pivotement 61 du tube de lingotière 12 dans le bras fourchu 56, l'axe de basculement 63 du levier 54 et l'axe de l'articulation cylindrique 84 sont dans ce cas agencës de façon qu'ils soient coupés tous les trois par une droite passant elle aussi par ledit centre de courbure. I1 s'ensuit que le tube de lingotière effectue ses oscillations le long d'une trajectoire qui ëpouse sensiblement la courbure du produit coulé au niveau~du tube de lingotière.
Sur la Figure 4 on voit que la membrane supérieur 90 "
est encastrëe avec ces deux bords. Ceci ne cause pas d'inconvénients majeurs, vu que l'extrémité supérieure du tube de lingotière 12 transmet des efforts transversaux à
travers les tourillons 50, 52 directement au levier 54 (cf Figure 2). Sur cette Figure 4 on a aussi représenté, de façon schématique, des éléments annulaires de support 126, 128 des membranes 88 " et 90 " . Le but des ces éléments de support 126 et 128, qui sont par exemple solidaires du tube 21 b835~.
~WO 95/03904 PCTIEP94102442 de lingotire 12, est de limiter la dformation des membranes 88 " et 90 " qui est due la pression du liquide de refroidissement dans la chambre tanche 23.

La Figure 6 reprsente une variante d'excution 5 particulirement intressante d'une lingotire 210 selon l'invention. Un tube de lingotire 212 comprend un tube en cuivre 214 qui dfinit le canal d'coulement axial 18 pour le mtal en fusion. Dans cette variante d'excution le tube en cuivre 214 est entour par une cage 216. Celle-ci

10 comprend des lments raidisseurs 222 reliant une bride suprieure 218 et une bride infrieure 220. La bride suprieure 218 est fixe rigidement. l'extrmit suprieure du tube en cuivre 214. La bride infrieure 220 entoure le tube en cuivre 214 de faon tanche, mais n'est 15 pas fixe rigidement ce dernier. I1 en rsulte que le tube en cuivre 214 peut se dilater axialement travers la bride 220 lorsqu'il subit des dilatations thermiques. Un j oint d tanchit, par exemple un j oint en VITON ~ ou un joint torique rsistant des tempratures leves assure , l'tanchit entre la bride infrieure 220 et le tub e en cuivre 214.

La cage 216 supporte une chemise de guidage 224 qui dfinit un espace annulaire de passage troit 226 pour le liquide de refroidissement autour du tube en cuivre 214.

Cette chemise de guidage 224 est munie d'un collet 228 qui coopre avec une paroi de sparation annulaire 230 du corps de lingotire 22, pour dlimiter dans la lingotire 210 une chambre annulaire d'alimentation 234 de l'espace annulaire 226. I1 sera not que le collet 228 et la paroi de sparation 230 sont relis entre eux par un lment d'tanchit 236 qui permet ncessairement leur dplacement relatif selon l'axe de coule. Dans une excution prfrentielle l'lment d'tanchit 236 comprend une bague qui est fixe de faon tanche la paroi de sparation 230 et qui dfinit dans une cavit annulaire du collet 228 un joint labyrinthe. Ce joint labyrinthe pourrait la rigueur tre remplac par un ou plusieurs joints toriques.

WO 95/03904 216 8 3 5 4 pCT~p94102442 s Une membrane d'étanchéité supérieure 90 et infêrieure 88 connectent les brides supérieures 218 et inférieures 220 au corps de lingotiére 22. I1 sera noté que dans l'exécution de la Figure 6, les bords extérieurs et intérieurs des deux membranes 90, 88 sont encastrés rigidement. Les modes de fixation des membranes dëcrites à
l'aide des Figures 3 et 4 restent bien entendu des alternatives valables.
Le tube en cuivre 214, la cage 216 et la chemise de guidage du liquide de refroidissement 224 définissent, dans l'exécution selon la Figure 6, un ensemble assez rigide, qui est déplaçable en bloc axialement par rapport au corps de lingotière 22. Cet ensemble est supporté par un bras de levier 254 (représenté sur la Figure 6 par son axe) à
l' aide des deux tourillons 250, 252 qui font partie de la bride supérieure 218.
Reste à noter que dans l'exécution de la Figure 6, le liquide de refroidissement entre dans la chambre annulaire d'alimentation 234, passe à grande vitesse à travers l'espace annulaire étroit 226 0~ il subit une perte de charge importante, et ressort de la lingotière après avoir traversê l'espace annulaire 240, qui peut abriter par exemple un brasseur électromagnétique (non représenté). Vu que la pression dans la chambre annulaire d'alimentation 234 est plus élevée que la pression dans la chambre annulaire 240, la pression hydrostatique qui est exercée sur le collet 228 contribue à supporter l'ensemble tube en cuivre 214, cage 216 et chemise de guidage du liquide de refroidissement~224.
Méme si une exécution selon la Figure 6 a l'inconvénient que la masse à faire osciller est légèrement plus grande, elle a cependant l'avantage que le tube de cuivre 214 est moins sollicité mécaniquement que le tube de cuivre 14.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Lingotière d'une installation de coulée continue comprenant:
- un tube de lingotière ayant une paroi interne et une paroi externe, ladite paroi interne définissant un canal d'écoulement axial pour un métal en fusion, - un corps de lingotière entourant ladite paroi externe du tube de lingotière sur au moins une partie de sa longueur de façon à définir avec ce dernier une chambre étanche contenant un circuit refroidissement du tube de lingotière, et - un dispositif générateur d'oscillations mécaniques, caractérisée - en ce que le tube de lingotière est déplaçable axialement par rapport au corps de lingotière, - en ce que le corps de lingotière est raccordé au tube de lingotière au moyen d'éléments d'étanchéité permettant un déplacement axial du tube de lingotière par rapport au corps de lingotière, tout en assurant l'étanchéité de ladite chambre étanche, et - en ce que ledit dispositif générateur d'oscillations mécaniques est connecté
au tube de lingotière de façon à pouvoir transmettre à ce dernier un mouvement oscillatoire axial par rapport au corps de lingotière.

2. Lingotière selon la revendication 1, caractérisée - en ce que le corps de lingotière comprend une ouverture de passage supérieure et une ouverture de passage inférieure pour le tube de lingotière, - en ce que lesdits éléments d'étanchéité sont agencés dans ces deux ouvertures de passage de façon à délimiter dans le corps de lingotière autour du tube de lingotière une chambre annulaire étanche pouvant être mise sous pression par un liquide de refroidissement, - en ce que la section transversale de l'ouverture de passage supérieure est plus grande que la section transversale de l'ouverture de passage inférieure, de sorte qu'il en résulte une force hydrostatique sur le tube de lingotière qui est orientée dans le sens inverse de l'écoulement du métal en fusion.

3. Lingotière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps de lingotière comprend une chemise de guidage intérieure, qui entoure le tube de lingotière et forme avec ce dernier un premier espace annulaire définissant une première section de passage pour un liquide de refroidissement, et une chemise extérieure, qui entoure ladite chemise de guidage intérieure et forme avec cette dernière un deuxième espace annulaire définissant une deuxième section de passage pour le liquide de refroidissement qui est sensiblement plus importante que ladite première section de passage.

4. Lingotière selon la revendication 3, caractérisée en ce que la chemise de guidage intérieure est fixée de façon rigide au corps de lingotière.

5. Lingotière selon la revendication 3, caractérisée en ce que la chemise de guidage intérieure fait partie du tube de lingotière.

6. Lingotière selon la revendication 5, caractérisée - en ce que le tube de lingotière comprend un tube en cuivre définissant ledit canal d'écoulement axial pour le métal en fusion et une cage qui s'étend le long du tube en cuivre et qui est fixée à son extrémité supérieure de façon rigide et étanche au tube en cuivre, - en ce que cette cage possède à son extrémité inférieure une ouverture de guidage dans laquelle le tube en cuivre est guidé de façon étanche, de sorte à
pouvoir se dilater axialement vers le bas, et - en ce qu'une chemise de guidage du liquide de refroidissement est supportée par cette cage.

7. Lingotière selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits éléments d'étanchéité comprennent des éléments d'étanchéité inférieurs connectés entre l'extrémité inférieure de la cage et le corps de lingotière et des éléments d'étanchéité supérieurs connectés entre l'extrémité supérieure de la cage et le corps de lingotière.

8. Lingotière selon la revendication 6 ou 7, caractérisée - en ce que la cage est munie d'un collet, - en ce que le corps de lingotière est muni d'une paroi de séparation annulaire, - en ce que le collet et la paroi de séparation annulaire délimitent dans la lingotière une chambre annulaire d'alimentation pour un liquide de refroidissement, et - en ce que le collet et la paroi de séparation annulaire sont reliés par un élément d'étanchéité qui tolère leur déplacement relatif selon l'axe de coulée.

9. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que lesdits éléments d'étanchéité comprennent au moins une membrane déformable élastiquement.

10. Lingotière selon la revendication 9, caractérisée en ce que la membrane est une membrane métallique à feuilles multiples.

11. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par un levier muni d'une articulation intermédiaire au moyen de laquelle il est supporté par le corps de lingotière, ledit levier comprenant un premier bras de levier supportant le tube de lingotière à son extrémité supérieure et un deuxième bras de levier connecté au dispositif générateur d'oscillations mécaniques.

12. Lingotière selon la revendication 11, caractérisée - en ce que le tube de lingotière est muni à son extrémité supérieure de deux tourillons, et - en ce que ledit deuxième bras de levier est un bras fourchu à deux branches, chacun des tourillons étant supporté par une de ces branches.

13. Lingotière selon les revendications 3, 11 et 12, caractérisée - en ce que ladite articulation intermédiaire du bras de levier, les deux tourillons et le premier bras de levier sont situés à l'intérieur de ladite chambre annulaire étanche, et - en ce que ledit deuxième bras de levier traverse ladite chemise extérieure du corps de lingotière et est relié à celle-ci de façon étanche au moyen d'un compensateur à soufflets.

14. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ladite chambre étanche renferme un inducteur électromagnétique qui est supporté par le corps de lingotière.

15. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le dispositif générateur d'oscillations mécaniques est un piston hydraulique.

16. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée par des ressorts à lames connectés entre le tube de lingotière et le corps de lingotière.