Procédé de coulée continue ou semi-continue de métaux et alliages Les appareils de coulée continue ou serai- continue des métaux et de leurs alliages com prennent, comme on le sait, une lingotière ou moule sans fond généralement de faible hau teur, refroidie par circulation d'un liquide.
De nombreux procédés ou dispositifs ont été proposés en vue de provoquer la solidifica tion et le refroidissement du lingot moulé au fur et à mesure de sa formation et de sa sortie de la lingotière, ce refroidissement devant se faire suivant une loi déterminée, afin d'obte nir un métal sain et de réaliser des cristallisa tions suivant des caractéristiques désirées (grosseurs des grains et orientation) en vue, soit de faciliter le travail ultérieur de transfor mation, soit d'obtenir un produit fini présen tant des propriétés mécaniques, physiques et chimiques particulières.
C'est ainsi que dans certains appareils an térieurs, la lingotière, fixe ou mobile, est per forée à sa partie inférieure de trous ou de fentes qui permettent au liquide de refroidisse ment qui a d'abord refroidi la lingotière d'agir ensuite directement sur la pièce coulée en cours de solidification.
Dans d'autres appareils, la lingotière est prolongée à sa partie inférieure par une cham bre dans laquelle le métal coulé est en contact avec le liquide de refroidissement.
Eventuellement, la lingotière peut compor ter une partie chauffée. On a aussi proposé d'agencer au-dessous de la lingotière une ou plusieurs rampes d7ar- rosage projetant sur la pièce solidifiée des jets de liquide convenablement orientés et réglés afin d'activer le refroidissement.
Dans le cas où il s'agit de couler des pro duits creux (des ébauches pour tubes, par exemple), la lingotière est complétée par un noyau refroidi projetant un liquide de refroi dissement à sa partie inférieure dans la cavité du lingot formé.
Toutefois, le but recherché d'obtenir du métal sain et de réaliser une cristallisation dé terminée n'est pas toujours atteint d'une façon satisfaisante avec les appareils déjà connus, faute de pouvoir contrôler l'intensité du refroi dissement provoqué soit par immersion, soit par application de petits jets liquides, et ceci en raison de certains phénomènes : on observe de la caléfaction entre le métal et le liquide ; il se forme des rejaillissements de liquide mal contrôlés aux points d'impact des jets de re froidissement;
le liquide ruisselle le long du lingot et apporte une action refroidissante en des régions<B>du</B> lingot qu'il n'y a pas lieu de refroidir davantage ; l'action du liquide de re froidissement qui ruisselle est difficilement ré glable car les mouvements de ce liquide et, par conséquent, sa température au contact du mé tal, sont mal connus.
Selon le procédé qui fait l'objet de la pré- sente invention, le lingot de métal sortant de la lingotière est refroidi en pulvérisant sur lui, à l'état de fines gouttes, un liquide de refroi dissement.
Dans un tel procédé, on peut éliminer au mieux les inconvénients des procédés antérieu rement connus si l'on pousse la pulvérisation à un point tel que les gouttes projetées sur le métal aient un diamètre assez petit pour que chaque goutte soit intégralement vaporisée, ce qui élimine ainsi la caléfaction et le ruisselle ment.
Comme le refroidissement est alors localisé aux zones du lingot qui reçoivent les fines gout tes de liquide pulvérisé, il est possible d'obte nir la loi de refroidissement désirée, fonction elle-même de la nature du métal ou de l'al liage et du but poursuivi, par la répartition du nombre, de la puissance et (ou) de l'orienta tion des organes de projection du liquide pul vérisé, ainsi que par le choix de la nature du liquide.
Dans le cas de la coulée de lingots creux, on peut également assurer, par le procédé selon l'invention, le refroidissement de la surface interne du lingot en projetant de fines gouttes de liquide pulvérisé sur cette surface, à partir du noyau dont la lingotière est alors munie.
Eventuellement, les rampes de pulvérisa tion peuvent être combinées avec des rampes d'arrosage pour terminer le refroidissement.
L'invention s'étend aussi à l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé, appareil caracté risé en ce qu'il comporte des rampes de pulvé risation d'un liquide de refroidissement et de projection des fines gouttes ainsi obtenues sur les zones appropriées du lingot.
Elle s'étend enfin aux métaux et alliages obtenus.
On doit noter que le terme lingot employé dans la présente description pour la commo dité du langage doit être interprété comme s'étendant à toutes les sortes de produits que l'on peut tirer d'une lingotière par coulée con tinue ou semi-continue, qu'il s'agisse de billet- tes à section circulaire ou carrée, de plaques, d'ébauches creuses, etc.
Le dessin annexé illustre le procédé et re- présente, à titre d'exemple, une forme d'exé cution de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé.
La fi-. 1 est une vue schématique en coupe verticale de la forme d'exécution d'une lingo- tière équipée d'organes de projection d'un liquide de refroidissement pulvérisé.
La fig. 2 représente, à plus grande échelle, un détail de la fig. 1.
Dans l'exemple représenté dans le dessin, la lingotière est du type comportant une che mise d'eau de refroidissement 2 qui entoure la paroi interne de la lingotière et qui est. close, de manière que l'eau contenue dans ladite che mise n'ait pas de contact direct avec le métal coulé. La lingotière est ouverte à sa partie supérieure pour la coulée du métal liquide. Elle est également ouverte à sa partie inférieure par laquelle sort d'une manière continue un lingot de métal 3, celui-ci étant entramé par des galets ou reposant à sa base sur un organe mobile non figuré qui est animé d'un mouve ment descendant.
Cet organe mobile peut com porter, par exemple, un pavé de métal sur le quel repose le lingot et un plateau supportant ledit pavé, ledit plateau coopérant avec des moyens mécaniques ou hydrauliques qui dé terminent et règlent son mouvement de descente.
A la sortie de la lingotière sont disposées des rampes 4 et respectivement 5 de pulvéri sation d'eau.
Dans l'exemple représenté, la pulvérisation des filets d'eau s'échappant par des orifices calibrés est obtenue par des jets d'air ou d'un autre gaz sous pression dirigés transversale ment aux filets d'eau de manière à briser ceux- ci et à les diviser en très fines gouttes, les ori fices d'air et d'eau étant orientés de telle sorte que les fines gouttes d'eau obtenues soient pro jetées sur les zones appropriées du lingot 3.
Dans le cas de la rampe 4, dont le détail est représenté à plus grande échelle à la fig. 2, il y a ainsi un tuyau d'air comprimé 6 placé entre deux tuyaux d'eau 7 et 8. Ces tuyaux sont assemblés au moyen d'une brasure 9 qui est ensuite usinée pour obtenir des surfaces nettes 10-1l dans lesquelles sont percés les trous de passage d'eau et d'air désignés respec tivement par 12 et 13. Les tuyaux d'eau 7 et 8 présentent ainsi chacun une série de trous 12 pour la sortie de l'eau et le tuyau d'air 6 présente deux séries de trous 13 placés respec tivement dans le voisinage des trous 12 et di rigés perpendiculairement à ceux-ci.
En gra duant d'une manière appropriée la pression de l'air du tuyau 6 par rapport à la pression de l'eau dans les tuyaux 7 et 8, on peut obtenir que les jets d'air sortant des trous 13 brisent en fines gouttelettes les filets d'eau sortant des trous 12 et entraînent les gouttes sensiblement dans la direction de ces jets d'air.
Ainsi, dans le dessin, la rampe 4 projette les fines gouttes d'eau suivant les nappes f et f1. La nappe f aboutit à la partie inférieure de la lingotière, tant sur le lingot qui sort de celle-ci que dans l'intervalle annulaire qui tend à se former, par suite du retrait du métal se refroidissant, entre le lingot et la paroi interne de la lingotière. La nappe f1 aboutit sûr le lin- got un peu plus bas. La rampe 5 est de cons titution analogue, mais ne comporte qu'un tuyau d'air 6 accouplé à un tuyau d'eau 7 et la nappe de gouttes f2 qu'elle produit intéresse une zone du lingot située un peu plus bas que les précédentes.
Naturellement, cette disposition n'est don née qu'à titre d'exemple et l'on conçoit que l'on peut faire varier la constitution, le nombre et la répartition des rampes ainsi que l'orien tation des trous et des nappes de pulvérisation selon la loi de refroidissement que l'on désire obtenir, cette loi pouvant être réalisée d'une façon beaucoup plus sûre que dans les dispo sitifs actuellement connus puisque, grâce à la projection de l'eau sous forme de fines goutte lettes, l'eau est transformée en vapeur, dans la zone même du lingot que touchent les gout tes, sans qu'il y ait ruissellement de liquide sur le lingot et transport de l'action de refroidisse ment dans des zones indésirables.
Le refroidissement est obtenu par soustrac tion au lingot de la chaleur nécessaire pour transformer l'eau en vapeur qui peut d'ailleurs, en certains cas, être sèche et non saturée, de sorte que le brouillard plus ou moins opaque qui règne habituellement autour du lingot est supprimé ou réduit, la visibilité du lingot étant meilleure et la surveillance des opérations plus facile.
Si le lingot 3 a la forme d'un corps de révolution, les rampes pourront elles-mêmes être un corps de révolution s'étendant autour de l'axe du lingot, la fig. 1 représentant alors une coupe méridienne. S'il s'agit de lingots n'ayant pas une forme de corps de révolution, la disposition des rampes pourra suivre les faces du lingot, par exemple être symétrique de part et d'autre du lingot si celui-ci est une plaque.
Au moyen de pulvérisation décrit compor tant des amenées d'air et d'eau par des tuyau teries distinctes, on pourra naturellement substituer tout autre moyen de pulvérisation connu. Le recours à un gaz comprimé pour pulvériser l'eau n'est pas indispensable et l'on pourra aussi obtenir la pulvérisation de l'eau en l'amenant sous une pression suffisamment élevée et la faisant sortir par de fins orifices.
Il est avantageux que l'eau soit assez pure pour éviter l'obturation des trous de pulvéri sation par des sédiments. Il conviendra donc dans bien des cas d'installer des appareils d'épuration de l'eau en amont des rampes de pulvérisation. Des vannes et des détendeurs peuvent aussi être adjoints à ces rampes pour régler les débits respectifs de liquide et d'air.
Un avantage du procédé décrit est que l'es pace vide annulaire qui se produit, par suite du retrait du métal, entre la lingotière et le produit moulé, à partir de l'instant où l'anneau de solidification se forme, peut rece voir les gouttes de liquide pulvérisé sans qu'il y ait de risque de remontée de liquide le long de la paroi de la lingotière.
On peut donc ajus ter à volonté, en vue du but à atteindre, et particulièrement dans le domaine des solidifi cations et refroidissements lents, l'intensité du refroidissement en fonction de la vitesse de sor tie du lingot, c'est-à-dire en fonction du temps qui s'écoule entre l'instant où le métal se dé colle de la lingotière et le moment où la vitesse de refroidissement est sans action sur les carac téristiques physiques ou chimiques du métal.
Il s'ensuit que la cristallisation obtenue peut être contrôlée à volonté et dans de larges li mites. De plus, l'envoi du liquide pulvérisé dans la zone où le métal se décolle de la lin- gotière évite ainsi une nouvelle fusion partielle de la croûte solide, donc les ressuages et les percées bien connus.