CH620846A5 - - Google Patents
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Description
Le but de l'invention est de réaliser une lingotière de coulée continue de brames ou autres produits analogues, qui permette la mise en œuvre d'un procédé de brassage électromagnétique, avec un rendement énergétique satisfaisant et une durée de vie importante.
A cet effet, l'invention a pour objet une lingotière de coulée continue munie d'un dispositif de brassage électromagnétique, comprenant un moule à paroi en cuivre entouré au moins partiellement par un caisson de refroidissement comportant une première chambre délimitée entre le moule et une paroi intermédiaire en acier inoxydable comportant des nervures, et une deuxième chambre délimitée entre ladite paroi intermédiaire et une paroi extérieure et dans laquelle est logé le dispositif de brassage électromagnétique, caractérisée en ce que les nervures de ladite paroi intermédiaire ont leurs faces d'extrémité en contact avec la face adjacente de la paroi en cuivre et délimitent entre elles des rainures pour le passage du fluide de refroidissement, ladite paroi en cuivre ayant une épaisseur réduite et comportant des plots en saillie sur sa face dirigée vers la chambre de refroidissement, ces plots étant en appui contre la paroi adjacente du caisson et recevant des tirants de fixation, les pôles magnétiques du dispositif de brassage étant incorporés dans les nervures de la paroi intermédiaire.
Suivant différentes formes particulières, l'invention pourra avoir:
— la deuxième chambre reliée à un deuxième circuit de refroidissement;
— la paroi intermédiaire et/ou les noyaux du dispositif de brassage électromagnétique comportant des orifices de forme oblongue dont le grand axe est parallèle à la direction longitudinale du moule et dans lesquels passent les tirants de fixation;
— le moule en cuivre présentant deux faces longitudinales sensiblement parallèles entre elles et deux faces transversales également à peu près parallèles entre elles, et les deux faces longitudinales du moule munies d'un caisson de refroidissement;
— le caisson comportant un conduit d'arrivée du fluide primaire de refroidissement de la lingotière, un collecteur d'admission s'étendant sur toute la longueur de la lingotière et relié au conduit d'arrivée et à la première chambre du caisson, cette première chambre étant elle-même reliée par un collecteur de sortie à un conduit de sortie du liquide primaire de refroidissement;
— la première chambre communiquant avec les collecteurs d'entrée et de sortie par des séries d'orifices ménagés dans la paroi frontale du caisson ;
— les tirants servant de support aux noyaux du dispositif de brassage.
L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dont la figure unique est une vue en perspective d'une partie d'une lingotière suivant l'invention.
On voit, sur le dessin, une partie d'une lingotière de coulée continue, délimitant une section de coulée de forme rectangulaire. La lingotière est constituée de quatre éléments, deux éléments longitudinaux tels que A et deux éléments transversaux tels que B, dont la position peut être réglée pour déterminer les dimensions du produit coulé. Les éléments longitudinaux sont munis de dispositifs de brassage électromagnétique. Seul l'un d'entre eux va être décrit ci-dessous, étant entendu que l'autre élément comporte les mêmes dispositions. Les deux éléments transversaux sont ceux de conception classique et n'ont donc pas à être décrits ici.
L'élément de lingotière A que l'on voit sur le dessin comprend principalement une plaque de cuivre 1, plane ou incurvée, fixée sur un caisson de refroidissement 2.
La plaque de cuivre présente, sur la plus grande partie de sa surface, une épaisseur réduite, de l'ordre de 40 mm, par exemple, et comporte, sur sa face dirigée vers le caisson de refroidissement, des plots ou montants en saillie 3, d'une épaisseur de l'ordre de 25 mm, par exemple. Ces plots servent de point d'ancrage à des
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tirants 4 de fixation qui sont réalisés en acier magnétique et qui sont serrés sur la face arrière du caisson.
Le caisson proprement dit a une forme d'ensemble parallélépi-pédique et comprend donc principalement des parois avant et arrière 5 et 6, des parois d'extrémité latérales 7 et des parois inférieure et supérieure 8 et 9. Il est, par ailleurs, séparé par des cloisons longitudinales 10, 11 et transversales 12,13, en cinq parties principales, à savoir :
— une chambre d'entrée 14 reliée à un conduit 15 d'arrivée de fluide primaire de refroidissement de la lingotière ;
— un collecteur d'admission 16 situé à la partie inférieure du caisson et communiquant avec la chambre d'entrée 14 et avec une chambre de refroidissement 17 délimitée entre la face avant 5 du caisson et la plaque de cuivre 1. Cette communication se fait par des orifices 18 ménagés dans la paroi frontale 5;
— un collecteur de sortie 19 situé à la partie supérieure du caisson et communiquant avec la chambre 17 par des orifices, non représentés, analogues aux orifices 18;
— une chambre de sortie 20 reliée au collecteur 19 et à un conduit 21 d'évacuation du fluide de refroidissement primaire;
— un compartiment central 22 séparé de façon étanche des compartiments adjacents ainsi que de la chambre 17 délimitée entre la plaque de cuivre et la paroi frontale du caisson. Ce compartiment central constitue une deuxième chambre, dans laquelle sont disposés les bobines 23 et les noyaux 24 du dispositif de brassage électromagnétique. Cette chambre est reliée par des conduits 25, 26 à un circuit secondaire de refroidissement indépendant du circuit primaire mentionné ci-dessus.
La paroi frontale 5 du caisson de refroidissement est réalisée principalement en acier inoxydable et comporte, sur sa face dirigée vers le moule, des groupes de nervures verticales 27, séparés par des intervalles plus larges 28 correspondant aux plots 23. Les nervures 27 sont en contact par leurs faces d'extrémité avec la face adjacente de la plaque de cuivre. Elles délimitent entre elles des rainures 29 pour le passage du fluide de refroidissement. Des pièces polaires 30 en acier doux sont encastrées dans la paroi en acier inoxydable du caisson, ces pièces polaires comportant également des nervures 31 et des rainures 2, de façon à assurer la continuité du passage pour le fluide de refroidissement. Ces pièces polaires sont en contact avec les noyaux du dispositif de brassage et avec la plaque de cuivre du moule.
On notera que les orifices 33, 34, qui sont prévus respective620 846
ment dans la paroi frontale du caisson et dans les noyaux du dispositif de brassage, et qui sont destinés à permettre le passage des tirants 4, ont une section oblongue dont le grand axe est parallèle à la direction longitudinale de l'élément de lingotière, de façon à pouvoir absorber les déplacements de ces tirants sous l'effet des dilatations de la plaque de cuivre.
Le dispositif de brassage électromagnétique adapté pour engendrer un champ glissant dans le métal coulé dans la lingotière est alimenté en courant inducteur à une fréquence inférieure à 10 Hz, et choisie par exemple égale à 3 Hz de façon à obtenir une vitesse de synchronisme de l'ordre de 1,5 m/s, suffisante pour entraîner le métal à une vitesse inférieure à 1 m/s. Pour faciliter le bouclage des flux magnétiques et éviter les échauffements de la paroi arrière 6 du caisson, les circuits de retour des pôles sont feuilletés. Le mouvement du métal est un mouvement vertical le long des parois de la lingotière.
Il est inutile de reprendre ici les avantages qu'offre, sur le plan métallurgique, ce brassage en lingotière de coulée continue et l'on se contentera donc d'insister sur les avantages particuliers résultant de la construction de cette lingotière.
Grâce aux rainures ménagées dans la paroi frontale du caisson de refroidissement, et à la diminution correspondante d'épaisseur de la plaque de cuivre qui en résulte, le rendement du dispositif de brassage est sensiblement amélioré et réchauffement de la plaque de cuivre, sous l'effet des courants de Foucault, est diminué dans des proportions importantes, ce qui permet de réduire l'usure de la lingotière.
Ces mêmes rainures de refroidissement assurent simultanément le feuilletage et le refroidissement des pièces polaires intercalées dans la paroi en acier inoxydable et en contact avec la plaque de cuivre. Ces pièces polaires Sont au contact immédiat du moule en cuivre, ce qui participe à l'amélioration du rendement énergétique.
Par ailleurs, la réalisation du caisson qui a été choisie permet de refroidir la lingotière et le dispositif de brassage par deux circuits différents, le circuit secondaire étant réglé sur un débit beaucoup plus faible, ce qui permet de réduire, sur ce point particulier, le coût de fonctionnement de l'installation. L'encombrement de l'ensemble demeure comparable à celui d'une lingotière classique, l'incorporation du dispositif de brassage pouvant donc être réalisée sans adaptation fondamentale, coûteuse de la partie environnante de l'installation.
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Claims (7)
1. Lingotière de coulée continue munie d'un dispositif de brassage électromagnétique, comprenant un moule à paroi en cuivre entouré au moins partiellement par un caisson de refroidissement comportant une première chambre délimitée entre le moule et une paroi intermédiaire en acier inoxydable comportant des nervures, et une deuxième chambre délimitée entre ladite paroi intermédiaire et une paroi extérieure et dans laquelle est logé le dispositif de brassage électromagnétique, caractérisée en ce que les nervures (27) de ladite paroi intermédiaire (5) ont leurs faces d'extrémité en contact avec la face adjacente de la paroi en cuivre (1) et délimitent entre elles des rainures (29) pour le passage du fluide de refroidissement, ladite paroi en cuivre ayant une épaisseur réduite et comportant des plots (3) en saillie sur sa face dirigée vers la chambre de refroidissement (7), ces plots étant en appui contre la paroi adjacente (5) du caisson et recevant des tirants de fixation, les pôles magnétiques (30) du dispositif de brassage étant incorporés dans les nervures de la paroi intermédiaire (5).
2. Lingotière de coulée continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi intermédiaire (5) et/ou les noyaux (24) du dispositif de brassage électromagnétique comportent des orifices (33, 34) de forme oblongue dont le grand axe est parallèle à la direction longitudinale du moule et dans lesquels passent les tirants de fixation (4).
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REVENDICATIONS
3. Lingotière de coulée continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite deuxième chambre est reliée à un deuxième circuit de refroidissement.
4. Lingotière de coulée continue suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le moule en cuivre présente deux faces longitudinales sensiblement parallèles entre elles et deux faces transversales également à peu près parallèles entre elles et en ce que les deux faces longitudinales du moule sont munies d'un caisson de refroidissement.
5. Lingotière de coulée continue suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le caisson (2) comporte un conduit (15) d'arrivée du fluide primaire de refroidissement de la lingotière, un collecteur d'admission (16) s'étendant sur toute la longueur de la lingotière et relié au conduit d'arrivée (15) et à la première chambre (17) du caisson, cette première chambre (17) étant elle-même reliée par un collecteur de sortie (19) à un conduit (21) de sortie du liquide primaire de refroidissement.
6. Lingotière de coulée continue suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la première chambre (17) communique avec les collecteurs d'entrée (16) et de sortie (19) par des séries d'orifices (18) ménagés dans la paroi frontale (5) du caisson.
7. Lingotière de coulée continue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les tirants (4) servent de support aux noyaux (24) du dispositif de brassage.
On a décrit dans le brevet français N° 74.25315 une installation de coulée continue de produits de dimensions relativement faibles, cette installation étant munie de moyens de brassage électromagnétique utilisant un courant inducteur dont la fréquence est inférieure à 10 Hz. Les avantages de ce type de brassage sont développés en détail dans ce brevet et portent en particulier sur la qualité métallurgique du produit obtenu et sur la simplicité et le rendement de l'installation.
Dans le cas des brames, l'intérêt métallurgique essentiel du brassage est de réaliser une effervescence artificielle qui décolle, par une turbulence localisée sur le front de solidification, les inclusions et les porosités qui adhèrent sur la peau basaltique.
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