<B>Procédé pour la coulée</B> continue <B>de</B> lingots <B>et appareil pour sa mise en</B> aeuvre On connaît les substantiels avantages que pré sente la coulée continue par rapport aux autres méthodes utilisées pour la fabrication des lingots. Ces avantages sont les suivants : réduction impor tante de la mise au mille qui se traduit par une augmentation équivalente de la quantité de produits finis pouvant être obtenue à partir d'un même poids de métal liquide ;
obtention directe de lingots de faibles sections, ce qui permet, dans la plupart des cas, de les transformer en produits finis sans devoir leur faire subir une réduction intermédiaire de dégros sissage ; amélioration marquée de la structure du métal ;
mécanisation des opérations. Les installa tions horizontales ou obliques de coulée continue sont cependant bien plus avantageuses encore que les appareils verticaux du fait qu'elles sont édifiées au niveau du sol ou à peu près à ce niveau, qu'elles sont infiniment moins coûteuses que les installations verticales, qu'elles nécessitent moins de manipulations et que les frais d'exploitation sont, par conséquent,
sensiblement moins élevés que dans le cas des dis- positifs verticaux.
Par contre, la disposition horizontale ou oblique de la :lingotière pose certains problèmes qui requiè rent des solutions spécialement adaptées à des instal lations de ce genre.
Dans ces installations horizontales ou obliques, la coulée s'effectue en déversant le métal liquide dans un entonnoir en matière réfractaire, lequel doit être obligatoirement relié, sans solution de continuité, à la lingotière énergiquement refroidie à l'eau.
Le métal liquide se solidifiant rapidement, sur une certaine épaisseur, dans la lingotière, il importe d'éviter que cette solidification ne s'étende en amont, dans les matériaux réfractaires qui précèdent la lingotière.
Une autre difficulté à vaincre lorsqu'on utilise une installation horizontale ou oblique de coulée con- tinue provient de ce que la solidification du métal ne s'effectue pas de façon symétrique dans la ângo- tière. Dès qu'une croûte plus ou moins épaisse de métal s'est solidifiée au contact des parois énergique ment refroidies de la lingotière, le lingot en formation se rétracte et sa section devient, par conséquent,
plus petite que celle de la lingotière. Toutefois, le vide résultant de ce retrait du métal n'est pas uni formément réparti puisque les faces inférieures du lingot et de la lingotière restent toujours intimement en contact contrairement aux faces supérieures entre lesquelles se crée un espace qui ralentit considéra blement la transmission de chaleur du lingot à la
lingotière. Il en résulte que la mince enveloppe soli difiée est immédiatement refondue par le métal liquide qu'elle contient. Il ne servirait donc à rien d'augmenter la longueur de la lingotière, mais il y aurait, au contraire, théoriquement intérêt à la ré duire autant que faire se peut.
Malheureusement, les essais effectués au moyen d'une lingotière suffi samment courte pour conserver un contact intime, sur toute sa longueur, entre toutes ses faces et toutes celles du lingot, se sont également soldés par des échecs répétés. Le lingot que l'on extrait, partielle ment solidifié, d'une lingotière aussi courte est beau coup trop fragile pour qu'il puisse être démoulé.
Sa peau est trop mince et ne supporte pas, sans être soutenue de toutes parts, la pression qu'exerce sur elle le métal liquide qu'elle contient.
En résumé, la coulée continue horizontale ou oblique de l'acier est irréalisable lorsqu'on utilise des lingotières relativement longues.
Pour qu'elle soit réalisable, il faudrait pouvoir utiliser des lingotières très courtes, mais les essais effectués avec de telles lingotières ont surabondamment démontré qu'il n'était pas possible de réussir à démouler les lingots obtenus dans des lingotières aussi courtes, à cause de la fragilité de leur peau.
On a également tenté de vaincre cette difficulté en utilisant des lingotières de section décroissante pour tenir compte du retrait du métal en cours de solidification, mais cette solution n'a pas davantage pu âtre retenue pour la raison qu'il est impossible de prédéterminer exactement quelle sera la section du lingot à sa sortie de la lin- gotière. Si la section du lingot est quelque peu supé rieure à celle de la lingotière, il n'est pas possible de la démouler.
Si, au contraire, :la section du lingot est inférieure à celle de la lingotière, le contact indis pensable entre les faces supérieures du lingot et de la lingotière n'est pas réalisé et le problème n'est par conséquent pas résolu.
La présente invention a pour but d'apporter à ce problème resté insoluble jusqu'ici, une solution sus ceptible de le résoudre simplement et à coup sûr.
Dans un cas comme dans l'autre, il est indispen sable, en effet, d'éviter que la peau du lingot ne se déchire quand le démoulage vient à être contrarié par l'une ou l'autre cause accidentielle du genre de celles citées ci-après.
Il arrive, quelquefois, qu'en certains endroits, la p; au du lingot ne se décolle pas au moment voulu de la paroi de la lingotière, ou que la lingotière se grippe, ou qu'une inclusion non métallique coince le lingot dans la lingotière, ou que le lingot se cintre quelque peu en se solidifiant, ce qui rend son extrac tion malaisée. Quand l'un ou l'autre de ces cas se présente, le lingot se rompt la plupart du temps.
Il s'est avéré cependant que cet inconvénient est éli miné si la lingotière est intégrée dans l'ensemble de l'installation, de telle sorte qu'elle puisse se mouvoir pour répondre dans une certaine masure aux sollici tations du dispositif d'extraction, dès l'instant où l'effort de traction dépasse le taux normal.
Pendant le laps de temps durant lequel la lingotière se dé place, la croûte de métal solide devient plus épaisse et plus résistante à l'effort de traction et on parvient ainsi à éviter les ruptures.
Enfin, dans les installations de coulée continue de tous types, il s'est avéré indispensable de lubrifier la lingotière. Dans les installations verticales, cette lubrification ne pose aucun problème, mais aucun moyen pratique et efficace n'avait été proposé jus qu'ici pour la réaliser dans les installations horizon tales ou obliques. La présente invention a aussi pour but de permettre de réaliser cette condition de façon simple, sûre et efficace.
La présente invention a pour objet un procédé pour la coulée continue de lingots, caractérisé par le fait qu'on chauffe, avant et pendant la coulée, un creuset et sa liaison à une lingotière, .thermiquement isolée de celle-ci.
L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en aeuvre du procédé, qui est caractérisé par le fait qu'il comprend un creuset bon conduc teur thermique contenu dans une chambre de chauffe et un conduit bon conducteur thermique, raccordant le creuset à une lingotière, avec interposition d'un isolement thermique.
Un exemple d'exécution de l'invention sera décrit ci-après en regard du dessin schématique annexé. dans lequel La fig. 1 en est une vue d'ensemble, partiellement en coupe verticale.
La fig. 2 est une vue en coupe verticale, à plus grande échelle, d'une partie de l'appareil de la fig. 1. La fig. 3 est une vue d'extrémité de la fig. 2. La fig. 4 est une vue en coupe verticale, à plus grande échelle, d'un accessoire.
L'appareil représenté comprend un creuset 1 en matière réfractaire de bonne conductibilité thermique, comme le graphite, par exemple, qui est disposé dans une chambre de chauffe 2 constituée par une car casse métallique 3 garnie intérieurement d'un revê tement réfractaire 4. Dans la paroi de cette chambre de chauffe sont ménagés des orifices 5, en face des quels sont disposés, à l'extérieur de la chambre 2, des brûleurs (non représentés) alimentés par un com bustible liquide ou gazeux. La partie inférieure du creuset 1 comporte un orifice dans lequel est scellé un manchon 7 en matière également bonne conduc trice de la chaleur.
Ce manchon 7 débouche à l'exté- rieur de la chambre de chauffe 2 et vient se rac corder à une pièce 8 en matière réfractaire, mais qui ne doit absolument pas être conductrice de la chaleur, cette condition étant de toute première im portance. La lingotière est composée de plusieurs tronçons 9 constitués par un tube en métal de haute conductibilité thermique, à chacune des extrémités duquel est brasée une bride en acier 12.
Ces tron çons 9, boulonnés bout à bout, sont disposés dans des chambres 10 en acier, dans lesquelles circulera de l'eau ou un autre réfrigérant approprié. La lin- gotière ainsi constituée de plusieurs tronçons disposés bout à bout est boulonnée ou clavetée sur la carcasse métallique de la chambre de chauffe 2, la pièce réfractaire 8 étant comprimée entre cette carcasse métallique et la lingotière. Ce montage est réalisé de talle sorte que le manchon 7 et la lingotière 9 soient disposés dans le même axe.
L'ensemble constitué par la chambre de chauffe 2 contenant le creuset 1, les brûleurs, les tronçons 9 constituant la lingotière et les chambres à eau 10, est fixé sur un châssis 13 muni de galets de roule ment 14. Une plaque d'appui 15, pourvue de chemins de roulement, supporte le châssis 13 qui est par conséquent mobile par rapport à la plaque d'appui 15, les galets reposant sur les chemins de roulement.
A son extrémité la plus rapprochée de la lingotière, la plaque d'appui 15 est pourvue de deux butoirs 17 sur lesquels sont attachés des ressorts à boudin 18, contre lesquels vient s'appuyer la bride du dernier tronçon de la lingotière.
L'installation comporte encore un banc de rou leaux 19 sur lequel chemine le lingot continu, et un extracteur composé de deux cylindres 20 et 21 tour nant en sens inverses. Entre ces cylindres 20 et 21 et le moteur qui les commande, est intercalé un réducteur-variateur de vitesse. L'appareil comprend enfin une pompe destinée à alimenter en eau les chambres de refroidissement 10.
Avant de commencer l'opération, on introduit dans la lingotiére 9 un faux lingot creux 22 muni d'un crochet 23 devant servir d'amorce pour entraî ner le lingot continu et constitué, par exemple, par un boulon à tête vissé dans une extrémité du faux lingot. L'autre extrémité du faux lingot 22 est enga gée entre les deux cylindres extracteurs 20 et 21. L'extrémité du faux lingot engagée dans la lingo- tière est pourvue d'un joint en amiante 24 tenu en place par une plaque d'acier 25.
Comme déjà dit, il est fait usage d'une lingotière constituée de plusieurs tronçons 9, de courte lon gueur, disposés bout à bout et dont les brides en acier 12 servant à les assembler sont entaillées de façon à créer, entre les tronçons, des espaces péri phériques 26 s'ouvrant vers l'intérieur et dans cha cun desquels vient déboucher un canal 27 qui per mettra d'introduire, depuis l'extérieur, dans les espaces 26, une ou des matières appropriées qui serviront à la fois à lubrifier la lingotière -et à com bler le vide qui se créera entre les faces du lingot et celles de la lingotière ou, tout au moins,
à les remplir de fumées lubrifiantes et conductrices de la chaleur, de façon à assurer un échange de tempé rature uniforme entre le lingot et la lingotière.
Il existe dans le commerce tout un choix de matières convenant pour assurer ce remplissage et cette lubrification, telles que des matières pâteuses à base de graphite, éventuellement en mélange aveu de l'huile de colza ou de lin, par exemple. Avant de déverser le métal dans le creuset I, le faux lin got 22 est mis en place, de telle sorte que le joint d'amiante 24 soit situé quelque peu en amont de l'extrémité du premier tronçon 9. Les creux 26 seront alors remplis de la matière choisie, nu moyen d'appareils distributeurs appropriés quelconques.
L'appareil étant ainsi préparé, on portera le creu set 1 à la température requise ; on provoquera la circulation de l'eau dans les chambres 10, an déver sera le métal dans le creuset 1 puis on mettra en marche le moteur qui commande les cylindres extrac teurs 20 et 21. Le faux lingot assure, par son cro chet 23, l'entraînement du lingot en formation.
On comprendra que toutes les conditions sont réalisées pour qu'il ne puisse se produire aucun des écueils ci-dessus mentionnés et auxquels on s'était heurté jusqu'ici lors des essais effectués au moyen d'instal lations de coulée continue horizontales ou obliques.
L'utilisation d'un creuset en graphite qu'il est aisé de préchauffer à la température voulue et qu'il est parfaitement possible de continuer à chauffer, ainsi que son raccord à la lingotière, pendant toute la durée de l'opération, exclut tout risque de soli- dification prématurée du métal dans les matériaux réfractaires situés en amont de la lingotière. Il con vient de noter, à ce propos, qu'il existe dans le com merce des creusets en graphite, de fabrication spé ciale, qui ne carburent absolument pas l'acier qui doit y séjourner.
II est non moins certain que dès que le métal se rétractera, l'espace compris entre les faces supérieures du lingot et de la lingotière sera instantanément comblé par la matière pâteuse qui aura été choisie de façon qu'elle puisse transmettre la chaleur du lingot aux parois de la lingotière, tout en assurant la lubrification de toutes les faces de celle-ci.
II est, enfin, évident que l'appareil décrit com porte les moyens propres à donner à la lingotière la possibilité de se mouvoir, en comprimant les ressorts 18, dans une mesure suffisante pour éviter les rup tures dues aux accrochages accidentels du lingot dans la lingotière.
<B> Process for the </B> continuous casting </B> of </B> ingots <B> and apparatus for its implementation </B> The substantial advantages of continuous casting over others are known. methods used for the manufacture of ingots. These advantages are as follows: a significant reduction in the mileage which results in an equivalent increase in the quantity of finished products obtainable from the same weight of liquid metal;
direct obtaining of ingots with small sections, which in most cases makes it possible to transform them into finished products without having to subject them to an intermediate reduction in roughening; marked improvement in the structure of the metal;
mechanization of operations. Horizontal or oblique continuous casting installations are, however, even more advantageous than vertical units because they are built at or near ground level, and are infinitely less expensive than vertical installations, that they require less handling and that the operating costs are, therefore,
significantly lower than in the case of vertical devices.
On the other hand, the horizontal or oblique arrangement of the mold poses certain problems which require solutions specially adapted to installations of this kind.
In these horizontal or oblique installations, the casting is carried out by pouring the liquid metal into a funnel made of refractory material, which must be connected, without any break in continuity, to the ingot mold energetically cooled with water.
Since the liquid metal solidifies rapidly, over a certain thickness, in the mold, it is important to prevent this solidification from spreading upstream, into the refractory materials which precede the mold.
Another difficulty to be overcome when using a horizontal or oblique continuous casting installation arises from the fact that the solidification of the metal does not take place symmetrically in the pit. As soon as a more or less thick crust of metal has solidified in contact with the energetically cooled walls of the ingot mold, the ingot being formed shrinks and its section therefore becomes
smaller than that of the mold. However, the vacuum resulting from this withdrawal of the metal is not uniformly distributed since the lower faces of the ingot and the mold always remain intimately in contact, unlike the upper faces between which a space is created which considerably slows down the heat transmission. from ingot to
ingot mold. The result is that the thin solidified envelope is immediately remelted by the liquid metal which it contains. There would therefore be no point in increasing the length of the mold, but there would be, on the contrary, theoretically an interest in reducing it as much as possible.
Unfortunately, the tests carried out using an ingot mold short enough to maintain intimate contact, along its entire length, between all its faces and all those of the ingot, also resulted in repeated failures. The ingot which is extracted, partially solidified, from such a short ingot mold is much too fragile for it to be demoulded.
Its skin is too thin and cannot withstand the pressure exerted on it by the liquid metal it contains without being supported on all sides.
In summary, horizontal or oblique continuous casting of steel is impractical when using relatively long molds.
For it to be feasible, it would be necessary to be able to use very short ingots, but the tests carried out with such ingots have abundantly demonstrated that it was not possible to succeed in unmolding the ingots obtained in such short ingots, because the fragility of their skin.
An attempt has also been made to overcome this difficulty by using molds of decreasing section to take account of the withdrawal of the metal during solidification, but this solution could not be adopted either for the reason that it is impossible to predetermine exactly which will be the section of the ingot as it leaves the lin- getter. If the cross section of the ingot is somewhat greater than that of the ingot mold, it is not possible to unmold it.
If, on the contrary,: the cross section of the ingot is smaller than that of the ingot mold, the indispensable contact between the upper faces of the ingot and of the ingot mold is not achieved and the problem is consequently not solved.
The object of the present invention is to provide this problem which has hitherto remained insoluble, a solution capable of solving it simply and without fail.
In either case, it is essential, in fact, to prevent the skin of the ingot from tearing when the demolding is thwarted by one or another accidental cause of the kind mentioned. below.
It sometimes happens that in certain places the p; the ingot does not come off at the desired time from the wall of the ingot mold, or that the mold seizes up, or that a non-metallic inclusion jams the ingot in the ingot, or that the ingot bends somewhat as it solidifies, which makes its extraction difficult. When either of these occurs, the ingot breaks most of the time.
It has turned out, however, that this drawback is eliminated if the ingot mold is integrated into the whole of the installation, so that it can move to respond to a certain extent to the stresses of the extraction device, as soon as the tensile force exceeds the normal rate.
During the lapse of time during which the mold moves, the solid metal crust becomes thicker and more resistant to the tensile stress and thus it is possible to avoid breakages.
Finally, in continuous casting installations of all types, it has proved essential to lubricate the mold. In vertical installations, this lubrication does not pose any problem, but no practical and effective means had been proposed until now to achieve it in horizontal or oblique installations. Another object of the present invention is to make it possible to achieve this condition in a simple, safe and efficient manner.
The present invention relates to a process for the continuous casting of ingots, characterized by the fact that, before and during casting, a crucible and its connection to an ingot mold, thermally insulated therefrom, are heated.
The subject of the invention is also an apparatus for carrying out the method, which is characterized in that it comprises a crucible which is a good thermal conductor contained in a heating chamber and a good thermal conductor pipe, connecting the crucible to an ingot mold, with the interposition of thermal insulation.
An exemplary embodiment of the invention will be described below with reference to the appended schematic drawing. in which FIG. 1 is an overall view thereof, partially in vertical section.
Fig. 2 is a view in vertical section, on a larger scale, of part of the apparatus of FIG. 1. FIG. 3 is an end view of FIG. 2. FIG. 4 is a view in vertical section, on a larger scale, of an accessory.
The apparatus shown comprises a crucible 1 made of a refractory material of good thermal conductivity, such as graphite, for example, which is placed in a heating chamber 2 constituted by a metal case 3 lined internally with a refractory lining 4. In The wall of this heating chamber are provided with orifices 5, opposite which are arranged, outside the chamber 2, burners (not shown) supplied with a liquid or gaseous fuel. The lower part of the crucible 1 has an orifice in which is sealed a sleeve 7 made of a material which is also a good conductor of heat.
This sleeve 7 opens out to the outside of the heating chamber 2 and is connected to a part 8 made of refractory material, but which must absolutely not be a conductor of heat, this condition being of the utmost importance. The mold is composed of several sections 9 formed by a metal tube of high thermal conductivity, at each end of which is brazed a steel flange 12.
These sections 9, bolted end to end, are arranged in steel chambers 10, in which water or another suitable refrigerant will circulate. The lin- getter thus made up of several sections arranged end to end is bolted or keyed to the metal frame of the heating chamber 2, the refractory part 8 being compressed between this metal frame and the ingot mold. This assembly is carried out so that the sleeve 7 and the mold 9 are arranged in the same axis.
The assembly consisting of the heating chamber 2 containing the crucible 1, the burners, the sections 9 constituting the ingot mold and the water chambers 10, is fixed on a frame 13 provided with rolling rollers 14. A support plate 15, provided with raceways, supports the frame 13 which is therefore movable relative to the support plate 15, the rollers resting on the raceways.
At its end closest to the mold, the support plate 15 is provided with two stops 17 on which are attached coil springs 18, against which the flange of the last section of the mold rests.
The installation also comprises a bank of rollers 19 on which the continuous ingot travels, and an extractor composed of two cylinders 20 and 21 rotating in opposite directions. Between these cylinders 20 and 21 and the motor which controls them, is interposed a speed variator-reducer. The apparatus finally comprises a pump intended to supply the cooling chambers 10 with water.
Before starting the operation, is introduced into the ingot 9 a false hollow ingot 22 provided with a hook 23 to serve as a primer to drive the continuous ingot and consisting, for example, of a head bolt screwed into one end fake ingot. The other end of the false ingot 22 is engaged between the two extractor rolls 20 and 21. The end of the false ingot engaged in the ingot mold is provided with an asbestos gasket 24 held in place by a steel plate. 25.
As already stated, use is made of an ingot mold consisting of several sections 9, of short length, arranged end to end and of which the steel flanges 12 serving to assemble them are notched so as to create, between the sections, peripheral spaces 26 opening inwards and in each of which a channel 27 emerges which will allow to introduce, from the outside, into the spaces 26, one or more suitable materials which will serve both to lubricate the ingot mold -and to fill the void which will be created between the faces of the ingot and those of the ingot mold or, at least,
in filling them with lubricating and heat-conducting fumes, so as to ensure a uniform temperature exchange between the ingot and the ingot mold.
There is a whole choice of materials on the market suitable for ensuring this filling and this lubrication, such as pasty materials based on graphite, optionally as a blind mixture of rapeseed or linseed oil, for example. Before pouring the metal into the crucible I, the false flax got 22 is placed, so that the asbestos seal 24 is located somewhat upstream of the end of the first section 9. The recesses 26 will then be filled with the chosen material, by means of any suitable dispensing apparatus.
The apparatus being thus prepared, the crucible set 1 will be brought to the required temperature; the water will be caused to circulate in the chambers 10, the metal will be discharged into the crucible 1 then the motor which controls the extraction cylinders 20 and 21 will be started. The false ingot ensures, by its hook 23, the training of the ingot in formation.
It will be understood that all the conditions are fulfilled so that none of the above-mentioned pitfalls can occur and which have hitherto been encountered during tests carried out by means of horizontal or oblique continuous casting installations.
The use of a graphite crucible which is easy to preheat to the desired temperature and which it is perfectly possible to continue heating, as well as its connection to the mold, throughout the duration of the operation, excludes any risk of premature solidification of the metal in the refractory materials located upstream of the mold. It should be noted, in this connection, that there are in the trade graphite crucibles, of special manufacture, which absolutely do not carburize the steel which must remain there.
It is no less certain that as soon as the metal retracts, the space between the upper faces of the ingot and the ingot mold will be instantly filled with the pasty material which will have been chosen so that it can transmit the heat of the ingot to the ingot. walls of the mold, while ensuring the lubrication of all the faces thereof.
Finally, it is obvious that the apparatus described comprises the means suitable for giving the ingot mold the possibility of moving, by compressing the springs 18, to a sufficient extent to avoid breaks due to accidental snagging of the ingot in the mold. ingot mold.