EP0230433B1 - Procede et machine de coulee continue d'un produit metallique mince - Google Patents

Procede et machine de coulee continue d'un produit metallique mince Download PDF

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EP0230433B1
EP0230433B1 EP86903444A EP86903444A EP0230433B1 EP 0230433 B1 EP0230433 B1 EP 0230433B1 EP 86903444 A EP86903444 A EP 86903444A EP 86903444 A EP86903444 A EP 86903444A EP 0230433 B1 EP0230433 B1 EP 0230433B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
product
casting
thickness
mould
longitudinal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP86903444A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0230433A1 (fr
Inventor
Pierre 4 Rue De L'onzon Gay
Robert Vatant
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Clecim SAS
Original Assignee
Clecim SAS
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Publication date
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Application filed by Clecim SAS filed Critical Clecim SAS
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Publication of EP0230433A1 publication Critical patent/EP0230433A1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/128—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for removing
    • B22D11/1281—Vertical removing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0408—Moulds for casting thin slabs

Definitions

  • the subject of the invention is a method and a machine for the continuous casting of thin metallic products in the form of strips, in particular of steel.
  • the process normally used consists in casting the steel in a mold in the form of a bottomless mold with cooled walls limiting an internal tubular space in which the product is formed, the latter consisting of a liquid core surrounded by an envelope consisting of solidified surface skin.
  • This product is continuously discharged through an orifice placed at the outlet of the ingot mold, the latter generally having a vertical axis, and the product then passes through a secondary cooling device in which the solidification of the product is completed and which comprises domc holding means and means for cooling the solidified faces of the product, the assembly being placed inside a frame which forms a sort of tubular corset surrounding the product until the solidification is completed.
  • the metal, brought in the molten state into a ladle is poured into an intermediate container which makes it possible to ensure the continuity of the ladle during the replacement of the ladle and which is itself provided with a tap hole, the flow rate of which is conventionally regulated by a nozzle and by which the metal is poured inside the ingot mold.
  • an immersion nozzle is used comprising a pouring tube which penetrates inside the ingot mold and plunges into the bath to protect the liquid steel from oxidation and to direct its flow in the ingot mold.
  • the internal tubular space of the mold has a rectangular shape limited by two wide walls and two narrow walls corresponding respectively to the large and the short sides of the product.
  • the minimum width of industrially cast slab is of the order of 150 mm.
  • French patent 1,505,630 also provides a mold in the form of a hopper but whose wide walls converging downward are composed of cylindrical envelope sectors allowing a circular oscillation movement. Such an arrangement is difficult to implement and supposes, like the previous one, that the product is. completely formed at the outlet of the mold. This results in a risk of blockage by wedge effect with tensile forces exerted in a particularly sensitive zone of the installation.
  • the subject of the invention is a new process and a machine making it possible to produce thin products while retaining the advantages of conventional machines, that is to say, generally, the formation of the solidified crust in an ingot mold with cylindrical walls with generatrix parallel to the casting axis, and maintaining a core of molten metal inside the product at the outlet of the mold, complete solidification being carried out in a secondary cooling device comprising means for cooling and maintaining at least the large faces of the product until complete solidification.
  • the latter comprises as in the arrangements described above, an enlarged central part narrowing towards the sides to a thickness equal to that of the thin color product.
  • This section is kept up to the exit of the mold, the latter having wide cylindrical walls with generatrix parallel to the axis of casting and oscillations.
  • the wide walls of the mold are given a curved shape so that the cast product has an enlarged central part which narrows in the form of spindle up to edges having a thickness equal to that of the thin product to be cast and then a gradual flattening of the central part of the product is carried out up to a thickness equal to that of the edges in a reduction cage placed immediately after the outlet opening of the mold and comprising two guide and straightening surfaces, respectively, of the two large faces of the product, the profile of which is determined as a function of the casting speed so as to exert a pressure uniformly distributed over the entire surface causing and controlling on each of the large faces the symmetrical displacements of two straightening zones from the edge towards the axis at a speed whose axial and radial components are synchronized with the casting speed so as to achieve a continuous straightening of the longitudinal walls of the product until complete solidification.
  • an ingot mold is given an internal profile such that the large longitudinal faces of the product end at the edges by plane end portions parallel to the longitudinal plane of symmetry of the ingot mold and perpendicularly cutting the small faces of the product and, in the thickness reduction cage, a straightening of the central part is carried out by allowing a gradual widening of the flat end parts, these being kept perpendicular to the small faces.
  • the profile of the support surfaces of the large longitudinal faces of the product is determined as a function of the casting speed and the cooling conditions, so that each straightening zone moves towards the axis at a speed substantially constant radial and coordinated with the casting speed and with the thickening speed of the solidified skin so that the complete solidification and straightening of the large faces of the product are carried out substantially at the same time at the outlet of said reduction cage .
  • the invention also covers a machine for continuously casting thin products for implementing the method, comprising an ingot mold having at its upper part, in cross section, a sufficient thickness in its central part for the introduction of the pouring tube ( T) and narrowing towards the two sides to a thickness of the order of that of the product to be poured, and a secondary cooling device comprising means for holding, with cooling, the large faces of the product poured until solidification complete.
  • the shape, in cross section, of the internal tubular space (13) of the ingot mold (1) is preserved until it exits so that the product leaving through the lower orifice (16) of the mold (1) has a part (55) thicker than the edges (57) and the secondary cooling device comprises a thickness reduction cage placed immediately below the mold and provided with means holding defining two substantially continuous surfaces for guiding the large faces of the product and limiting an internal space for the passage of the product having on its sides a constant thickness equal to that of the sides of the mold and in its central part, a thickness gradually decreasing in the direction of casting between an inlet of cross section identical to that of the outlet of the mold and an outlet of rectangular section corresponding to that of the min product this to color.
  • the strip product is left free to widen towards the sides depending on the flatness of the central part, so that the perimeter, in cross section at the axis, remains preserved.
  • the two wide walls of the mold and the two guide surfaces defined by the means for holding the large faces of the product in the thickness reduction cage comprise a central curved part of concave shape towards the interior, extended laterally by two convex tangential connection parts, on one side to the concave central part and on the other, to an extreme flat part parallel to the longitudinal plane of symmetry of the mold and perpendicularly cutting the narrow walls of the ingot mold and the small faces of the product, said concave central parts and of convex connection progressively straightening in the thickness reduction cage, so as to be aligned with the flat end portions at the outlet of said thickness reduction cage.
  • the means for holding the product in the thickness reduction cage carry out continuous and frictionless support of the large faces of the product, by forming along said faces a film of support fluid under pressure. at least equal to the ferro-static pressure in the product.
  • the thickness reduction cage is limited by two longitudinal walls each consisting of a plurality of adjoining boxes, for injecting fluids under pressure, distributed so that their edges are aligned in two perpendicular directions and form a product holding grid on each wall.
  • the support grid consists of longitudinal and transverse bars placed in directions respectively parallel and perpendicular to the pouring axis, the longitudinal bars facing each other forming two by two, in the central part, a V open upwards which gradually closes going towards the sides, the extreme longitudinal bars being parallel and spaced apart by a distance substantially equal to the thickness of the product to be formed, and the transverse bars of the same grid forming at the entry of the cage an obtuse angle which opens in the direction of casting until it becomes a flat angle at the exit of the cage.
  • the means for holding the product, in the thickness reduction cage consist, for each large face, of at least one series of rollers with parallel axes whose spacing and diameter are determined as a function of the thickness of the skin solidified at this location, and of the deformation effort of the product.
  • Said rollers are limited by an external surface of revolution generated by an enveloping line, in the plane passing through the axis of the roller and perpendicular to the casting axis, the cross section to be given to the internal space of the cage.
  • FIG. 1 there is a diagrammatic representation of the upper part of a continuous casting installation represented in section by the median plane P2 perpendicular to the longitudinal walls and passing through the casting axis 10.
  • the installation comprises an ingot mold 1 constituting a bottomless mold opening into a secondary cooling device comprising, in a conventional manner, a first cage 2 placed immediately at the outlet of the ingot mold 1 and a cooling and guiding corset 3 in which the solidification ends.
  • the ingot mold 1 is made up, in the usual way, of two wide walls 11 and two narrow walls 12 respectively forming the large and small sides of an internal tubular space 13 symmetrical with respect to the two median planes, longitudinal P1 and transverse P2 and mounted inside a frame 14, itself fixed on a table 15 which is connected to a casting floor 20 by means of guidance and oscillation, not shown well known in the art and which allow to animate the mold for oscillating movements along the casting axis 10.
  • the two wide walls 11 have a cylindrical profile with generatrix parallel to the axis and curved in cross section so as to limit an internal tubular space 13 in the form of a spindle symmetrical with respect to two planes, respectively longitudinal P1 and transverse P2 passing through the axis 10 and comprising a convex central part 17 tapering progressively, in the direction transverse to the axis, towards two short sides 18 limited by the two narrow walls 12 interposed, conventionally, between the two wide walls 11, and having a narrow width (1), substantially equal to the thickness of the strip product to be formed.
  • the longitudinal walls 11 of the mold include a central part 17 convex inwards and connecting, by two median parts 19, to two flat lateral parts 18 parallel to the plane longitudinal symmetry P1.
  • the product leaving the ingot mold through the lower orifice 16 has a central portion 55 thicker than the edges 57.
  • the product 5 immediately passes into the first part 2 of the secondary cooling device, the latter being, conventionally, constituted by a cage provided with means for holding the large faces of the product, the constitution of which is adapted to the small thickness of the skin solidified at this location.
  • the means for holding the two large faces of the product consist of two grid-shaped walls 4 comprising longitudinal bars 41 placed in planes parallel to the median plane and transverse bars 42 orthogonal to the axis 10.
  • the longitudinal bars 41 placed opposite one another in the same vertical plane form two by two in the central part, a V open upwards at an angle A which gradually closes when one approaches the sides of such so that the extreme longitudinal bars 410 are parallel and spaced apart by a distance 1 corresponding to the thickness of the strip leaving the ingot mold.
  • the transverse bars 42 the shape of which is adapted to that of the product, form, at the inlet 43 of the holding cage 2, an open curve of an obtuse angle B and the radius of curvature of which gradually increases when 'we are going down in the direction of casting, the lower bars 420 placed at the outlet of the cage being practically rectilinear.
  • the two wide walls 4 limit an internal space 40 for the passage of the product having on the sides 48 a constant thickness (1) equal to that of the sides of the mold and, in its central part 47, a thickness which gradually decreases in the direction of casting, between the inlet orifice 48 of the holding cage 2, of section identical to that of the outlet orifice 16 of the ingot mold and an outlet orifice 44 placed at the bottom of the cage 2 and having a rectangular section corresponding to that of the thin product to be formed.
  • This reduction in thickness is possible because the cast product consists, at the outlet of the ingot mold, of a liquid core 51 surrounded by a solidified skin 52 and therefore deformable.
  • the grid for holding the longitudinal faces of the product in the thickness reduction cage constitutes a practically continuous bearing surface and as much as possible, without friction.
  • the holding surfaces of the two large faces of the product in the thickness reduction cage are each constituted by a plurality of adjoining boxes which can be delimited by the longitudinal bars 41 and transverse bars 42, or else made as shown in Figs. 6 and 7.
  • Each box is closed towards the outside by a bottom 61 and on the sides by edges 62, limiting, on the product side, a wide opening orifice 63 into which opens a conduit 64 connected to a circuit not shown pressurized fluid supply.
  • the fluid pressure is determined according to the location of the box, that is to say the height of liquid steel there and the shape and thickness of the solidified wall, so as to balance the ferro-static pressure at this level, with a leakage rate along the edges 62 making it possible to provide a width space (3) between the product and the grid to avoid contact (Fig. 4).
  • the boxes are arranged in successive stages 65 (Fig. 6) whose height is determined on the one hand, so as not to excessively multiply the number of stages and on the other hand, so that the ferro-static pressure on the height of the box is relatively constant.
  • each stage 65 may comprise a single box extending over the entire width of the product and preferably supplied by several nozzles 66 for injecting fluid connected to a single supply channel 64.
  • edges 62 of the boxes are preferably aligned in longitudinal and transverse directions, constituting a product support grid and that is why it is also possible to limit the boxes, as in the embodiment of FIG. 3, by longitudinal bars 41 and transverse bars 42.
  • the profile of the holding surfaces of the large faces of the product is determined as a function of the casting speed and of the cooling conditions, so as to ensure a gradual recovery of said large faces, as and when measure of their thickening and therefore their hardening.
  • each longitudinal face of the product comprises a central part 55 convex towards the outside extended by two concave parts 56 of tangential connection, on one side to the central part 55 and on the other, to a flat end portion 57 parallel to the longitudinal plane of symmetry P1 and cutting perpendicularly and preferably at sharp angles to the small face 54 of the product.
  • Each product support surface 4 5 therefore comprises, at the upper part of the straightening cage 2, a central part 47 concave towards the axis 10, connecting by convex median parts 49 to lateral parts 48 parallel to the longitudinal plane of symmetry P1.
  • Figs. 4 and 5 the recovery process is shown schematically.
  • Fig. 5 shows, in perspective, the evolution inside the thickness reduction cage (not shown) of the product 5 comprising a liquid metal core 51 surrounded by a solidified skin 52 whose thickness increases in the direction of progression of the product, that is to say in the oz direction, the figure being related to an Oxyz trihedron.
  • the planar extreme part 57 which goes from the angle A to the point B1 must have a width (D) such that the righting force of the face 53 does not make the solidified product undergo any effect on the edge A.
  • a thrust is distributed continuously over the two curved parts 55 and 56, so that the width d of the flat portion 57 increases continuously as the product advances and the thickening of the solidified skin 52.
  • the tangent plane P to the large face 53 at point c1 makes an angle U with the axis Ox and an angle V with the axis Oz and these two angles close progressively from point c1 to point c2, during the progression of the product and of the straightening of the face 53.
  • the profile of the wide walls 4 of the straightening cage is determined so that the speed dy / dt of transverse displacement of the point c1 and the speeds of rotation dU / dt and dV / dt of the tangent plane P respectively in the horizontal and vertical directions, are compatible with the casting speed dzldt, of the product and sufficiently weak so that the resulting elongations between points c1 and c2 do not create any defect in the solidified skin, taking into account zon thickness and quality of the metal.
  • the current knowledge of a technician specialized in continuous casting which is based on several years of operation of casting machines, makes it possible to define with a certain precision, the resistance to deformation of the solidified skin 52.
  • this skin retains, until complete solidification, sufficient flexibility to allow the progressive straightening which takes place by means of a thrust uniformly distributed with pivoting of the solidified wall around the connection zone 58 with the flat part 57 which constitutes a fulcrum for the righting effort, since solidification progresses more quickly on the lateral edges of the liquid core 51.
  • the fluid used is not a cooling agent or at least is the least possible, which leads to choosing air or a neutral gas, preferably water.
  • the perimeter of the product in cross section is kept during its descent and its flattening in the holding cage 2.
  • the latter does not will therefore include, as indicated in FIG. 3, only wide walls 4 so as to allow the product to widen slightly on the sides. Due to the small width of the product on its sides, this absence of retaining walls of the small faces 54 has no disadvantage, the solidified skin being sufficiently thick at the outlet of the mold.
  • the profile of the support faces 4 being determined so that the liquid core 51 remains practically up to the outlet orifice 44 of the straightening cage, there is therefore no need to fear that the product will be blocked at this point by corner effect.
  • the lower part 3 of the secondary cooling device placed below the straightening cage 2 can consist, quite conventionally, of a series of rollers 31. All the conventional arrangements can moreover be used in this part and it should be noted that the thin thickness of the product formed 53 makes it possible to direct it horizontally more quickly than in relatively thick slab casting installations.
  • the second part 3 of the secondary cooling device can therefore be shortened, or even in certain cases, eliminated and, even if the first cage 2 has to be lengthened, the total height of the installation should ultimately be reduced.
  • the width (L) of the central part of the internal space 13 is determined so as to allow the introduction into the ingot mold of the pouring tube T extending the outlet nozzle of the intermediate container. In this way, it is possible to carry out the casting in a completely conventional manner with, in particular a regulation of the flow of liquid steel and the level of the latter inside the mold.
  • the wide walls 4 of the reduction cage 2 are each mounted on a support frame 21 provided at its upper part with suspension ears 45 articulated around horizontal axes on a fixed frame 22 or directly on the casting floor 20.
  • two identical cylinders 23 placed on either side of the cage and fed and / or controlled simultaneously are articulated at their two ends, respectively on the two chassis 21 for supporting the walls 4.
  • the double-acting cylinders 23 it is possible to control the opening or tightening of the support walls 4. It is thus possible to quickly open the reduction cage 2 by example to clear the product in case of breakthrough or blockage for any reason.
  • the two chassis 21 for supporting the walls 4 can be articulated one on the other or, as shown in the figure, be provided at their lower part with rollers 25 which bear directly on the strip 53 at the exit of the support cage 2.
  • the retaining and deformation elements constituting the wide wall 4 must provide a practically continuous support for the product around the entire periphery of its large faces and it is desirable, as described above, to produce the wall 4 in the form of a grid.
  • the qualities of the metal give the solidified skin sufficient resistance, it would not be excluded, as shown in FIGS. 8 and 9, to carry out the support of the large faces and their straightening, by means of rollers 7 with horizontal axes or in any case orthogonal to the axis 10 of casting, the centers and the diameters of the rollers being determined as a function of l thickness of the solidified skin and the height of liquid metal at the corresponding level to ensure the maintenance of the wall without risk of tearing.
  • each roller must then be determined so as to correspond, at each level, to the shape of the product and therefore, the latter preferably having a spindle shape, the outer surface of the roller will be constituted by a surface of revolution generated by an enveloping line, in the plane passing through the axis of the roll perpendicular to the casting axis 10, the cross section to be given to the product so that all of the rollers define a retaining and straightening wall of desired shape.
  • the profile of the rollers will depend on their level inside the straightening cage 2 and it may be necessary, taking into account the width of the product, to have an intermediate support in the median plane of the product so that each roller extends only over half the width of the product.
  • the members for holding the large faces of the product consist, on each face, of a series of bars 8 extending over the entire height of the holding cage 2 and slightly spaced from one another.
  • Each bar has, on its face turned towards the product, a profile determined as a function of its distance from the median plane passing through the casting axis 10 so as to pass, as previously, from an inlet orifice 43 of section identical to that of the outlet orifice 16 of the mold with an outlet orifice 44 of rectangular section corresponding to that of the product to be formed.
  • each bar 8 is associated with a pair of cams mounted respectively on two rotation shafts 82 and placed at two levels, respectively upper and lower of the holding cage 2.
  • One of the two cams for example the cam upper 80, engages in a housing 83 formed at the upper part of the bar 8 and comprising a vertical face 84 and two horizontal faces 85, respectively upper and lower.
  • one of the horizontal faces 85 is provided with a pad 25 applied by a spring against the corresponding cam 80.
  • the latter preferably has a circular profile so as to bear, at any time, simultaneously on the three faces and is eccentric with respect to its shaft 82 to determine a movement periodic comprising a horizontal displacement of the bar inwards until contact with the product, a downward movement at the speed of the product while remaining in contact with the latter, a horizontal displacement of spacing and an upward movement which brings the bar in high position away from the product.
  • Fig. 11 which is a detail view in section along the line VV of FIG. 10, and on which only a few bars 8 have been shown, it can be seen that, at the same instant, certain bars 8 are in contact with the product while the alternating bars 86 are moved away from it. In this way, if the width and spacing of the bars 8 are determined correctly, it is possible to maintain large faces of the product by arranging so that they are supported at all times on bars 8 in sufficient number.

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Abstract

Procédé et machine de coulée en continu de produits métalliques minces notamment en acier. Selon l'invention, on donne à l'espace interne (13) de coulée de la lingotière (1) une section transversale en forme sensiblement de fuseau ménageant une partie centrale (17) de large épaisseur (L) permettant l'introduction du jet de métal fondu dans des conditions normales, et ayant sur ses côtés (18) une épaisseur mince (1) correspondant à celle du produit à former (53) et, dans une cage de réduction d'épaisseur (2) placée immédiatement à la sortie de la lingotière (1), on aplatit progressivement la partie centrale (17) du produit jusqu'à une épaisseur (1) égale à celle des côtés en exerçant sur toute la surface du produit une pression uniformément répartie de façon à réaliser un redressement continu des parois longitudinales du produit qui s'achève en même temps que le processus de solidification à la sortie de la cage de réduction d'épaisseur.

Description

  • L'invention a pour objet un procédé et une machine pour la coulée en continu de produits minces métalliques sous forme de bandes, notamment en acier.
  • Depuis assez longtemps maintenant, on a proposé divers procédés permettant de couler en continu des produits métalliques mais par comparaison avec la coulée d'alliages non ferreux, la coulée en continu de l'acier est particulièrement difficile. Le procédé utilisé normalement consiste à couler l'acier dans une lingotière en forme de moule sans fond à parois refroidies limitant un espace tubulaire interne dans lequel se forme le produit, ce dernier étant constitué d'un coeur liquide entouré par une enveloppe constituée d'une peau superficielle solidifiée. Ce produit est évacué en continu par un orifice placé à la sortie de la lingotière, celle-ci ayant généralement un axe vertical, et le produit passe ensuite dans un dispositif de refroidissement secondaire dans lequel s'achève la solidification du produit et qui comporte domc des moyens de maintien et des moyens de refroidissement des faces solidifiées du produit, l'ensemble étant placé à l'intérieur d'un châssis qui forme une sorte de corset tubulaire entourant le produit jusqu'à l'achèvement de la solidification.
  • D'autre part, pour assurer la continuité de la coulée, le métal, apporté à l'état fondu dans une poche de coulée est déversé dans un récipient intermédiaire qui permet d'assurer la continuité de la coulée pendant le remplacement de la poche et qui est lui-même muni d'un trou de coulée dont le débit est réglé de façon classique par une busette et par lequel le métal est déversé à l'intérieur de la lingotière. Généralement, on utilise une busette à immersion comprenant un tube de coulée qui pénètre à l'intérieur de la lingotière et plonge dans le bain pour protéger l'acier liquide de l'oxydation et pour orienter son écoulement dans la lingotière.
  • Ce procédé est maintenant bien au point pour la coulée en continu de produits de dimensions variées, et an particulier de barres appelées souvent "billettes" ou de plaques appelées "brames". Dans ce cas, l'espace tubulaire interne de la lingotière a une forme rectangulaire limitée par deux parois larges et deux parois étroites correspondant respectivement aux grands et aux petits côtés du produit. Cependant, pour que la coulée s'effectue dans le bonnes conditions et en particulier pour permettre l'introdution de la busette tubulaire dans la lingotière, il faut que cette dernière ait une largeur minimale qui conditionne l'épaisseur de la brame. A ce jour, l'épaisseur minimale de brame coulée industriellement est de l'ordre de 150 mm.
  • Le problème sula coulée continue de produit mince, c'est-à-dire d'épaisseur assez réduite pour passer directement dans un train de laminage a été étudié depuis longtemps et même depuis le début des études sur la coulée continue. Cependant, les différentes procédés proposés jusqu'à présent reposent généralement sur des techiques nouvelles, par exemple des systèmes à roue ou à bande refroidie et n'ont pas encore débouché sur une utilisation industrielle.
  • On a également proposé d'utiliser ces machines du type classique adaptées à la coulée de bande mince.
  • Par exemple, dans le brevet des Etats-Unis 2.564.723, on propose d'utiliser une lingotière dont la partie inférieure a une section rectangulaire aplatie correspondant à celle que l'on désire donner au produit et dont la partie supérieure s'évase en forme de trémie, de façon à ménager une partie centrale élargie permettant l'introduction du tube de coulée.
  • Une telle disposition résoud le problème de l'introduction du tube de coulée mais ne permet pas de couler l'acier en continu de façon industrielle. En effet, depuis l'époque du dépôt du brevet, on a constaté qu'il était nécessaire d'animer la lingotière, pendant la coulée, de mouvements d'oscillation verticale permettant d'éviter l'adhérence de la croûte solidifiée sur les parois de la lingotière. Or, la disposition décrite dans le brevet 2.564.723 ne permet pas de tels mouvements d'oscillation.
  • Pour résoudre ce problème des oscillations, le brevet français 1.505.630 prévoit également une lingotière en forme de trémie mais dont les parois larges convergentes vers le bas se composent de secteurs d'enveloppe cylindrique permettant un mouvement d'oscillation circulaire. Une telle disposition est difficile à mettre en oeuvre et suppose, comme la précédente, que le produit soit . complètement formé à la sortie de la lingotière. Il en résulte un risque de blocage par effet de coin avec des efforts de traction s'exerçant dans une zone particulièrement sensible de l'installation.
  • L'invention a pour objet un nouveau procédé et une machine permettant de réaliser des produits minces en conservant les avantages des machines classiques, c'est-à-dire, d'une façon générale, la formation de la croûte solidifiée dans une lingotière à parois cylindriques à génératrice parallèle à l'axe de coulée, et le maintien d'un coeur de métal fondu à l'intérieur du produit à la sortie de la lingotière, la solidification complète étant réalisée dans un dispositif de refroidissement secondaire comprenant des moyens de refroidissement et de maintien au moins des grandes faces du produit jusqu'à solidification complète.
  • Pour permettre l'introduction du tube de coulée dans la lingotière, cette dernière comporte comme dans les dispositions décrites précédemment, une partie centrale élargie se rétrécissant vers les côtés jusqu'à une épaisseur égale à celle du produit mince à couleur. Cette section est conservée jusqu'à la sortie de la lingotière, celle-ci ayant des parois larges cylindriques à génératrices parallèles à l'axe de coulée et d'oscillations.
  • Conformément à l'invention, on donne aux parois larges de la lingotière une forme incurvée de telle sorte que le produit coulé comporte une partie centrale élargie se retrécissant en forme de fuseau jusqu'à des bords ayant une épaisseur égale à celle du produit mince à couler et on réalise ensuite un aplatissement progressif de la partie centrale du produit jusqu'à une épaisseur égale à celle des bords dans une cage de réduction placée immédiatement après l'orifice de sortie de la lingotière et comprenannt deux surfaces de guidage et de redressement, respectivement, des deux grandes faces du produit, dont le profil est déterminé en fonction de la vitesse de coulée de façon à exercer une pression uniformément répartie sur toute la surface provoquant et contrôlant sur chacune des grandes faces les déplacements symétriques de deux zones de redressement depuis le bord vers l'axe à une vitesse dont les composantes axiale et radiale soient synchronisées avec la vitesse de coulée de façon à réaliser un redressement continu des parois longitudinales du produit jusqu'à solidification complète.
  • De façon préférentielle, on donne à lingotière un profil interne tel que les grandes faces longitudinales du produit se terminent sur les bords par des parties extrêmes planes parallèles au plan longitudinal de symétrie de la lingotière et coupant perpendiculairement les petites faces du produit et, dans la cage de réduction d'épaisseur, on réalise un redressement de la partie centrale en permettant un élargissement progressif des parties extrêmes planes, celles-ci étant maintenues perpendiculaires aux petites faces.
  • Selon une autre caractéristique avantageuse, le profil des surfaces de supportage des grandes faces longitudinales du produit est déterminé en fonction de la vitesse de coulée et des conditions de refroidissement, de telle sorte que chaque zone de redressement se déplace vers l'axe à une vitesse radiale sensiblement constante et coordonnée avec la vitesse de coulée et avec la vitesse d'épaississement de la peau solidifiée de telle sorte que la solidification complète et le redressement des grandes faces du produit soient réalisés sensiblement en même temps à la sortie de ladite cage de réduction.
  • L'invention couvre également une machine de coulée continue de produits minces pour la mise en oeuvre du procédé, comportant une lingotière ayant à sa partie supérieure, en section transversale, une épaisseur suffisante dans sa partie centrale pour l'introduction du tube de coulée (T) et se retrécissant vers les deux côtés jusqu'à une épaisseur de l'ordre de celle du produit à couler, et un dispositif de refroidissement secondaire comportant des moyens de maintien, avec refroidissement, des grandes faces du produit coulé jusqu'à solidification complète.
  • Selon l'invention, la forme, en section transversale, de l'espace tubulaire interne (13) de la lingotière (1) est conservée jusqu'à la sortie de celle-ci de telle sorte que le produit sortant par l'orifice inférieur (16) de la lingotière (1) ait une partie (55) plus épaisse que les bords (57) et le dispositif de refroidissement secondaire comprend une cage de réduction d'épaisseur placée immédiatement au-dessous de la lingotière et munie de moyens de maintien définissant deux surfaces sensiblement continues de guidage des grandes faces du produit et limitant un espace interne de passage du produit ayant sur ses côtés une épaisseur constante égale à celle des côtés de la lingotière et dans sa partie centrale, une épaisseur diminuant progressivement dans le sens de coulée entre un orifice d'entrée de section transversale identique à celle de l'orifice de sortie de la lingotière et un orifice de sortie de section rectangulaire correspondant à celle du produit mince à couleur.
  • De préférence, dans la cage de réduction d'épaisseur, le produit en bande est laissé libre de s'élargir vers les côtés en fonction de l'applatisse- ment de la partie centrale, de telle sorte que le périmètre, en section transversale à l'axe, reste conservé.
  • Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les deux parois larges de la lingotière et les deux surfaces de guidage définies par les moyens de maintien des grandes faces du produit dans la cage de réduction d'épaisseur, comprennent une partie central incurvée de forme concave vers l'intérieur, prolongée latéralement par deux parties convexes de raccordementtangentiel, d'un côté à la partie centrale concave et de l'autre, à une partie extrême plane parallèle au plan longitudinal de symétrie de la lingotière et coupant perpendiculairement les parois étroites de la lingotière et les petites faces du produit, lesdites parties centrales concaves et de raccordement convexe se redressant progressivement dans la cage de réduction d'épaisseur, defaçon à se trouver alignées avec les parties extrêmes planes à la sortie de ladite cage de réduction d'épaisseur.
  • Selon une autre caractéristique préférentielle, les moyens de maintien du produit dans la cage de réduction d'épaisseur réalisent un supportage continu et sans frottement des grandes faces du produit, par formation le long desdites faces d'un film de fluide de supportage sous une pression au moins égale à la pression ferro-statique dans le produit.
  • Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la cage de réduction d'épaisseur est limitée par deux parois longitudinales constituées chacune d'une pluralité de caissons accolés, d'injection de fluides sous pression, répartis de telle sorte que leurs bords soient alignés suivant deux directions perpendiculaires et forment sur chaque paroi une grille de maintien du produit. De préférence, la grille de supportage est constituée de barres longitudinales et transversales placées dans des directions respectivement parallèles et perpendiculaires à l'axe de coulée, les barres longitudinales en vis-à-vis formant deux à deux, dans la partie centrale, un V ouvert vers le haut qui se referme progressivement en allant vers les côtés, les barres longitudinales extrêmes étant parallèles et écartées d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur du produit à former, et les barres transversales d'une même grille formant à l'entrée de la cage un angle obtus qui s'ouvre en allant dans le sens de coulée jusqu'à devenir un angle plat à la sortie de la cage.
  • Dans un autre mode de réalisation, les moyens de maintien du produit, dans la cage de réduction d'épaisseur, sont constitués, pour chaque grande face, d'au moins une série de rouleaux à axes parallèles dont l'écartement et le diamètre sont déterminés en fonction de l'épaisseur de la peau solidifée à cet endroit, et de l'effort de déformation du produit. Lesdits rouleaux sont limités par une surface externe de révolution engendrée par une ligne enveloppant, dans le plan passant par l'axe du rouleau et perpendiculaire à l'axe de coulée, la section transversale à donner à l'espace interne de la cage.
  • Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante de certains modes de réalisation, particulierement avantageux, donnés à titre d'exemples et représentés sur les dessins annexés.
    • -la Fig. 1 représente schématiquement, en coupe longitudinale par le plan médian, la partie supérieure d'une installation de coulée continue selon l'invention.
    • -la Fig. 2 est une vue en coupe transversale à l'axe selon 1-1 de la Fig. 1, d'un mode de réalisation préférentiel de la lingotière;
    • -la Fig. 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la cage de réduction d'épaisseur, représentée sur la Fig. 1;
    • -la Fig. 4 est une vue de détail schématique en 1/4 de coupe transversale de la partie extrême du produit et de la cage de réduction d'épaisseur;
    • -la Fig. 5 est une vue partielle en perspective du produit dans la cage de réduction d'épaisseur, en coupe transversale et longitudinale;
    • -la Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un second mode de réalisation de la cage de réduction d'épaisseur;
    • -la Fig. 7 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la Fig. 6, indiquant de part et d'autre du grand axe, deux variantes de réalisation;
    • -la Fig. 8 est une vue en coupe longitudinale de la cage de réduction d'épaisseur dans un mode de réalisation à rouleaux;
    • -la Fig. 9 est une vue en coupe transversale à deux niveaux, selon la ligne IV-IV de la Fig. 8;
    • -la Fig. 10 représenté en coupe axiale, un autre mode de réalisation de la cage de réduction d'épaisseur;
    • -la Fig. 11 est une vue de détail représentant une partie de la cage de réduction d'épaisseur en coupe transversale, selon la ligne V-V de la Fig. 10.
  • Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement la partie supérieure d'une installation de coulée continue représentée en coupe par le plan médian P2 perpendiculaire aux parois longitudinales et passant par l'axe de coulée 10. L'installation comprend une lingotière 1 constituant un moule sans fond débouchant dans un dispositif de refroidissement secondaire comprenant, de façon classique, une première cage 2 placée immédiatement à la sortie de la lingotière 1 et un corset de refroidissement et de guidage 3 dans lequel s'achève la solidification.
  • La lingotière 1 est constituée, de façon habituelle, de deux parois larges 11 et de deux parois étroites 12 formant respectivement les grands et petits côtés d'un espace tubulaire interne 13 symétrique par rapport aux deux plans médians, longitudinal P1 et transversal P2 et montés à l'intérieur d'un châssis 14, lui-même fixé sur une table 15 qui est reliée à un plancher de coulée 20 par des moyens de guidage et d'oscillation, non représentés bien connus dans la technique et qui permettent d'animer la lingotière de mouvements d'oscillation le long de l'axe de coulée 10.
  • Comme on le voit sur les coupes transversales, par exemple sur les Fig. 2 et 4, les deux parois larges 11 ont un profil cylindrique à génératrices parallèles à l'axe et incurvé en section transversale de façon à limiter un espace tubulaire interne 13 en forme de fuseau symétrique par rapport à deux plans, respectivement longitudinal P1 et transversal P2 passant par l'axe 10 et comprenant une partie centrale bombée 17 se rétrécissant progressivement, dans le sens transversal à l'axe, vers deux petits côtés 18 limités par les deux parois étroites 12 intercalées, de façon classique, entre les deux parois larges 11, et ayant une faible largeur (1), sensiblement égale à l'épaisseur du produit en bande à former. De préférence comme on le verra, plus en détails par la suite, les parois longitudinales 11 de la lingotière comprennent une partie centrale 17 convexe vers l'intérieur et se raccordant, par deux parties médianes 19, à deux parties latérales planes 18 parallèles au plan longitudinal de symétrie P1.
  • Le produit sortant de la lingotière par l'orifice inférieur 16 a dont une partie 55 centrale plus épaisse que les bords 57.
  • A la sortie de la lingotière, le produit 5 passe immédiatement dans la première partie 2 du dispositif de refroidissement secondaire, ce dernier étant, de façon classique, constituée d'une cage munie de moyens de maintien des grandes faces du produit dont la constitution est adaptée à la faible épaisseur de la peau solidifiée à cet endroit.
  • Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig. 1, les moyens de maintien des deux grandes faces du produit sont constitués par deux parois 4 en forme de grille comprenant des barres longitudinales 41 placées dans des plans parallèles au plan médian et des barres transversales 42 orthogonales à l'axe 10.
  • Les barres longitudinales 41 placées en vis-à-vis dans un même plan vertical forment deux à deux dans la partie centrale, un V ouvert vers le haut d'un angle A qui se referme progressivement lorsque l'on se rapproche des côtés de telle sorte que les barres longitudinales extrêmes 410 soient parallèles et écartées d'une distance 1 correspondant à l'épaisseur de la bande sortant de la lingotière. De façon correspondante, les barres transversales 42 dont la forme est adaptée à celle du produit, forment, à l'entrée 43 de la cage de maintien 2, une courbe ouverte d'un angle obtus B et dont le rayon de courbure augmente progressivement lorsqu'on descend dans le sens de coulée, les barres inférieures 420 placées à la sortie de la cage étant pratiquement rectilignes.
  • De la sorte, les deux parois larges 4 limitent un espace interne 40 de passage du produit ayant sur les côtés 48 une épaisseur constante (1) égale à celle des côtés de la lingotière et, dans sa partie centrale 47, une épaisseur qui diminue progressivement dans le sens de coulée, entre l'orifice d'entrée 48 de la cage de maintien 2, de section identique à celle de l'orifice de sortie 16 de la lingotière et un orifice de sortie 44 placé à la partie inférieure de la cage 2 et ayant une section rectangulaire correspondant à celle du produit mince à former.
  • De la sorte, le produit 5 formé à l'intérieur de la lingotière et qui, comme on l'a indiqué, a la forme de celle-ci, c'est-à-dire une partie centrale épaisse se rétrécissant progressivement vers le côté dans le sens horizontal, pénètre dans la partie supérieure de la cage de maintien 2 dont les grandes faces déterminent une réduction d'épaisseur de la partie centrale au fur et à mesure de la progression du produit dans le sens de coulée. Cette réduction d'épaisseur est possible du fait que le produit coulé est constitué, à la sortie de la lingotiètre, d'un noyau liquide 51 entouré par une peau solidifiée 52 et par conséquent, déformable.
  • Cependant, pour réaliser cet aplatissement progressif du produit dans la cage de réduction d'épaisseur, en évitant les défauts le long des parois longitudinales et notamment des criques pouvant conduire à des déchirures de la peau, il est nécessaire que le supportage des grandes faces du produit au cours de leur progression et de leur redressement n'introduise pas de contraintes significatives sur la peau en cours de solidification, mais soumette celle-ci uniquement à des contraintes uniformément réparties et ayant en chaque point une valeur compatible avec son épaisseur à cet endroit, cette épaisseur devant à la fois donner la résistance nécessaire, tout en conservant une souplesse suffisante pour permettre la déforation, sans altération de la qualité.
  • Selon la caractéristique essentielle de l'invention, il faut tout d'abord que la grille de maintien des faces longitudinales du produit dans la cage de réduction d'épaisseur, constitue une surface d'appui pratiquement continu et autant que possible, sans frottement. A cet effet, il est intéressant que les surfaces de maintien des deux grandes faces du produit dans la cage de réduction d'épaisseur soient constitues chacune par une pluralité de caissons accolés qui peuvent être délimités par les barres longitudinales 41 et transversales 42, ou bien réalisés de la façon représentée sur les Fig. 6 et 7. Chaque caisson est fermé vers l'extérieur par un fond 61 et sur les côtés par des bords 62, limitant, du côté du produit, un orifice de large ouverture 63 dans lequel débouche un conduit 64 relié à un circuit non représenté d'alimentation en fluide sous pression. La pression du fluide est déterminée en fonction de l'emplacement du caisson, c'est-à-dire de la hauteur d'acier liquide à cet endroit et de la forme et de l'épaisseur de la paroi solidifiée, de façon à équilibrer la pression ferro-statique à ce niveau, avec un débit de fuite le long des bords 62 permettant de ménager un espace de largeur (3) entre le produit et la grille pour éviter les contacts (Fig. 4).
  • Les caissons sont disposés suivant des étages successifs 65 (Fig. 6) dont la hauteur est déterminée d'une part, pour ne pas multiplier excessivement le nombre d'étages et d'autre part, pour que la pression ferro-statique sur la hauteur du caisson soit relativement constante.
  • Comme on l'a représenté sur la partie gauche de la Fig. 7, chaque étage 65 peut comporter un seul caisson s'étendant sur toute la largeur du produit et alimenté, de préférence, par plusieurs buses 66 d'injection de fluide reliées à un canal d'alimentation unique 64. Mais il est également possible, comme on l'a représente sur la partie droite de la Fig. 7, de répartir dans un même étage, sur toute la largeur du produit, un certain nombre de caissons 60 reliés séparément à une conduite unique 65 d'alimentation en fluide sous pression.
  • Les bords 62 des caissons sont de préférence alignés suivant des directions longitudinales et transversales, constituant une grille de supportage du produit et c'est pourquoi, il est également possible de limiter les caissons, comme dans le mode de réalisation de la Fig. 3, par des barres longitudinales 41 et transversales 42.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, le profil des surfaces de maintien des grandes faces du produit est déterminé en fonction de la vitesse de coulée et des conditions de refroidissement, de façon à assurer un redressement progressif desdites grandes faces, au fur et à mesure de leur épaississement et par conséquent, leur durcissement.
  • Sur la Fig. 4, on a représenté la partie extrême du produit 5 et de la paroi large 4 de la cage de réduction d'épaisseur. Il est avantageux de donner à la lingotière 1 une section interne en fuseau tel, qu'à la sortie de la lingotière, chaque face longitudinale du produit comprenne une partie centrale 55 convexe vers l'extérieur prolongée par deux parties concaves 56 de raccordement tangentiel, d'un côté à la partie centrale 55 et de l'autre, à une partie extrême plane 57 parallèle au plan longitudinal de symétrie P1 et coupant perpendiculairement et de préférence à angle vif la petite face 54 du produit. Chaque surface 4 de supportage du produit 5 comprend donc, à la partie supérieure de la cage de redressement 2, une partie centrale 47 concave vers l'axe 10, se raccordant par des parties médianes convexes 49 à des parties latérales 48 parallèles au plan longitudinal de symétrie P1.
  • Ainsi, dès le début de la coulée, on réalise, à l'intérieur même de la lingotière, un produit à chants rectangulaires et l' on reporte de la sorte à une certaine distance du petit côté 54 les efforts de redressement des grandes faces du produit. L'obtention directe d'un produit à chants plans est en soi intéressante car elle permet de réduire les pertes de métal mais, dans le cadre de l'invention, cette forme particulière permet en plus d'éviter de réaliser, au cours de l'aplatissement, une déformation angulaire de l'extrémité latérale qui serait particulièrement difficile et pourrait être préjudiciable dans cette zone.
  • D'autre part, en obtenant directement sur les côtés du produit la forme rectangulaire d'épaisseur désirée, on dispose d'un point d'appui à partir duquel le processus de déformation va pouvoir être réalisé progressivement en avançant vers le centre au fur et à mesure de la progression du produit dans la cage de redressement, pour obtenir à la sortie de celle-ci ou peu après, un produit complètement solidifié et ayant la section mince rectangulaire souhaitée.
  • Sur les Fig. 4 et 5, on a représenté schématiquement le processus de redressement. La Fig. 5 montre, en perspective, l'évolution à l'intérieur de la cage de réduction d'épaisseur (non représentée) du produit 5 comprenant un coeur de métal liquide 51 entouré par une peau solidifiée 52 dont l'épaisseur augmente dans le sens de progression du produit, c'est-à-dire dans le sens oz, la figure étant rapportée à un trièdre Oxyz.
  • Si l'on considère l'évolution d'une grande face 53 du produit, la partie extrême plane 57 qui va de l'angle A jusqu'au point B1 doit avoir une largeur (D) telle que l'effort de redressissement de la face 53 ne fasse subir aucun effet au produit solidifié sur le chant A. Selon la caractéristique essentielle de l'invention, on exerce une poussée répartie de façon continue sur les deux parties incurvées 55 et 56, de telle sorte que la largeur d de la partie plane 57 augmente de façon continue au fur et à mesure de l'avancement du produit et de l'épais- sement de la peau solidifiée 52. Ainsi, si l'on considère une tranche transversale du produit passant du niveau z1 du point A, au niveau z2, la partie plane 57 s'étend, à ce niveau, sensiblement jusqu'au point c2, qui, au niveau z1, se trouvait en c1. Le plan tangent P à la grande face 53 au point c1 fait un angle U avec l'axe Ox et un angle V avec l'axe Oz et ces deux angles se referment progressivement du point c1 au point c2, au cours de la progression du produit et du redressement de la face 53. Le profil des parois larges 4 de la cage de redressement est déterminé de telle sorte que la vitesse dy/dt de déplacement transversal du point c1 et les vitesses de rotation dU/dt et dV/dt du plan tangent P respectivement dans le sens horizontal et vertical, soient compatibles avec la vitesse coulée dzldt, du produit et suffisamment faible pour que les élongations qui en résultent entre les points c1 et c2 ne créent pas de défaut dans la peau solidifiée, compte tenu de zon épaisseur et de la qualité du métal. Les connaissances actuelles d'un technicien spécialisé en coulée continue, qui reposent sur plusieurs années d'exploitation de machines de coulée, permettent en effet de définir avec une certaine précision, la résistance à la déformation de la peau solidifiée 52. Compte tenu de la faible épaisseur du produt, cette peau conserve, jusqu'à solidification complète, une souplesse suffisante pour permettre le redressement progressif qui s'effectue au moyen d'une poussée uniformément répartie avec pivotement de la paroi solidifiée autour de la zone de raccordement 58 avec la partie plane 57 qui constitue un point d'appui pour l'effort de redressement, étant donné que la solidification progresse plus vite sur les bords latéraux du coeur liquide 51.
  • L'effort à développer pour déformer l'enveloppe 52 en cours de solidification est composé de deux valeurs:
    • -la force nécessaire pour vaincre la pression ferro-statique au droit de l'élément de volume à déplacer et qui dépend de la hauteur de métal à cet endroit;
    • -la force nécessaire pour déformer les surfaces métalliques qui lient cet élément de volume à son environnement.
  • Les moyens décrits plus haut permettant l'écoulement d'un film fluide entre le produit coulé et la paroi 4 de la cage, permettent, en supprimant pratiquement le frottement, de réduire au maximum ces efforts et d'éviter une altération de la surface du produit et de la géométrie de la cavité de la cage de réduction 4.
  • On notera qu'il est préférable que le fluide utilisé ne soit pas un agent refroidissant ou du moins le soit le moins possible, ce qui conduit à choisir l'air ou un gaz neutre de préférence à l'eau.
  • Par ailleurs, pour ne pas créer de contrainte supplémentaire dans l'enveloppe solidifiée 52, il est préférable que le périmètre du produit en section transversale soit conservé au cours de sa descente et de son aplatissement dans la cage de maintien 2. Celle-ci ne comportera donc, comme on l'a indiqué sur la Fig. 3, que des parois larges 4 de façon à laisser le produit s'élargir légérement sur les côtés. Du fait de la faible largeur du produit sur ses côtés, cette absence de parois de maintien des petites faces 54 n'a pas d'inconvénient, la peau solidifiée étant suffissamment épaisse à la sortie de la lingotière.
  • Le profil des faces de supportage 4 étant déterminé de façon que le noyau liquide 51 subsiste pratiquement jusqu'à l'orifice de sortie 44 de la cage de redressement, il n'y a donc pas à craindre de blocage du produit à cet endroit par effet de coin.
  • Le produit est alors entièrement solidifié, la partie inférieure 3 du dispositif de refroidissement secondaire placée au-dessous de la cage de redressement 2 peut être constituée, de façon tout à fait classique, d'une série de rouleaux 31. Toutes les dispositions classiques peuvent d'ailleurs être utilisées dans cette partie et il faut noter que la mince épaisseur du produit formé 53 permet de le diriger à l'horizontale plus rapidement que dans les installations de coulée de brames relativement épaisses.
  • La deuxième partie 3 du dispositif de refroidissement secondaire pourra donc être raccourcie, voire dans certains cas, supprimée et, même s'il faut allonger la première cage 2, la hauteur totale de l'installation devrait, finalement être diminuée.
  • D'une façon générale, comme on l'a indiqué sur les Fig. 2 et 4, la largeur (L) de la partie centrale de l'espace interne 13 est déterminée de façon a6 permettre l'introduction dans la lingotière du tube de coulée T prolongeant la busette de sortie du récipient intermédiaire. De la sorte, il est possible de réaliser la coulée d'une façon tout à fait classique avec, notamment une régulation du débit d'acier liquide et du niveau de ce dernier à l'intérieur de la lingotière.
  • Selon un autre perfectionnement représente sur la Fig. 1, les parois larges 4 de la cage de réduction 2 sont montées chacune sur un châssis de support 21 muni à sa partie supérieure d'oreilles de suspension 45 articulées autour d'axes horizontaux sur un cadre fixe 22 ou directement sur le plancher de coulée 20. En outre, deux vérins identiques 23 placés de part et d'autre de la cage et alimentés et/ou commandés simultanément sont articulés à leurs deux extrémités, respectivement sur les deux châssis 21 de support des parois 4. De la sorte, en alimentant simultanément, dans un sens ou dans l'autre, les vérins à double effet 23, il est possible de commander l'ouverture ou le resserrement des parois de supportage 4. Il est ainsi possible d'ouvrir rapidement la cage de réduction 2 par exemple pour dégager le produit en cas de percée ou d'un blocage pour une raison quelconque.
  • Les deux châssis 21 de support des parois 4 peuvent être articulés l'un sur l'autre ou bien, comme on l'a représente sur la figure, être munis à leur partie inférieure de galets 25 qui s'appuient directement sur la bande 53 à la sortie de la cage de maintien 2.
  • Les éléments de maintien et de déformation constituant la paroi large 4, doivent réaliser un supportage pratiquement continu du produit sur tout le pourtour de ses grandes faces et il est souhaitable, comme on l'a décrit plus haut, de réaliser la paroi 4 sous forme d'une grille. Cependant, dans certains cas et notamment si les qualités du métal donnent à la peau solidifiée une résistance suffisante, il ne serait pas exclu, comme on l'a représenté sur les Fig. 8 et 9, de réaliser le supportage des grandes faces et leur redressement, au moyen de rouleaux 7 d'axes horizontaux ou en tout cas orthogonaux à l'axe 10 de coulée, les entraxes et les diamètres des rouleaux étant déterminés en fonction de l'épaisseur de la peau solidifiée et de la hauteur de métal liquide au niveau correspondant pour assurer le maintien de la paroi sans risque de déchirure.
  • Comme on le voit sur la Fig. 9, le profil de chaque rouleau doit alors être déterminé de façon à correspondre, à chaque niveau, à la forme du produit et par conséquent, ce dernier ayant de préférence une forme en fuseau, la surface externe de rouleau sera constituée par une surface de révolution engendrée par une ligne enveloppant, dans le plan passant par l'axe du rouleau perpendiculaire à l'axe de coulée 10, la section transversale à donner au produit de façon que l'ensemble des rouleaux définisse une paroi de maintien et de redressement de forme voulue. C'est pourquoi, comme on l'a représente sur la Fig. 9, le profil des rouleaux dépendra de leur niveau à l'intérieur de la cage de redressement 2 et il pourra être nécessaire, compte tenu de la largeur du produit, de disposer un appui intermédiaire dans le plan médian du produit de façon que chaque rouleau s'étende seulement sur la moitié de la largeur du produit.
  • Dans un mode de réalisation encore plus perfectionné représenté sur les Fig. 10 et 11, les organes de maintien des grandes faces du produit sont constitués, sur chaque face, d'une série de barres 8 s'étendant sur toute la hauteur de la cage de maintien 2 et légèrement écartées les unes des autres. Chaque barre a, sur sa face tournée vers le produit, un profil déterminé en fonction de sa distance par rapport au plan médian passant par l'axe de coulée 10 de façon à passer, comme précédemment, d'un orifice d'entrée 43 de section identique à celle de l'orifice de sortie 16 de la lingotière à un orifice de sortie 44 de section rectangulaire correspondant à celle du produit à former.
  • Les barres sont animées individuellement de mouvements à pas de pélerin suivant deux directions longitudinale et transversale qui leur permettent, lorsqu'elles sont au contact du produit, de se déplacer avec celui-ci dans le sens de coulée, puis de s'en écarter pour revenir en position supérieure et enfin se rapprocher au contact du produit. A cet effet, chaque barre 8 est associée à une paire de cames montées respectivement sur deux arbres de rotation 82 et placées à deux niveaux, respectivement supérieur et inférieur de la cage de maintien 2. L'une des deux cames, par exemple la came supérieure 80, s'engage dans un logement 83 ménagé à la partie supérieure de la barre 8 et comprenant une face verticale 84 et deux faces horizontales 85, respectivement supérieure et inférieure.
  • Des ressorts 24, fixés sur les barres 8 et sur le châssis 22 de la cage 2 tendant à écarter les barres 8 en les maintenant appliquées contre les cames 80, 81. En outre, l'une des faces horizontales 85 est munie d'un patin 25 appliqué par un ressort contre la came correspondante 80. Celle-ci a de préférence un profil circulaire de façon à s'appuyer, à tout moment, simultanément sur les trois faces et est excentrée par rapport à son arbre 82 pour déterminer un mouvement périodique comprenant un déplacement horizontal de la barre vers l'intérieur jusqu'au contact avec le produit, un mouvement descendant à la vitesse du produit en restant au contact de celui-ci, un déplacement horizontal d'écartement et un mouvement ascendant qui ramène la barre en position haute écartée du produit.
  • Sur la Fig. 11, qui est une vue de détail en coupe suivant la ligne V-V de la Fig. 10, et sur laquelle on a représenté uniquement quelques barres 8, on voit que, au même instant, certaines barres 8 sont au contact du produit alors que les barres alternées 86 en sont écartées. De la sorte, si la largeur et l'espacement des barres 8 sont déterminés correctement, on peut réaliser le maintien des grandes faces du produit en s'arrangeant pour que celles-ci s'appuient à tout instant sur des barres 8 en nombre suffisant.
  • Bien entendu, les modes de réalisation qui viennent d'être décrits pourraient être encore modifiés ou perfectionnés. En particulier on pourrait employer dans la cage de réduction d'épaisseur d'autres moyens de maintien des grandes faces du produit permettant de réaliser un aplatissement progressif du produit avec supportage continu de ses grandes faces sur toute leur largeur.

Claims (15)

1. Procédé de coulée en continu de produits métalliques minces dans lequel le métal fondu est coulé dans une lingotière sans fond (1) comportant deux parois larges (11) et deux parois étroites (12) refroidies, pour former un produit (5) plat constitué d'un.coeur liquide (51) entouré d'une peau solidifiée (52), qui est évacué par un orifice (16) de sortie de la lingotière (1) et passe ensuite dans un dispositif (2, 3) de refroidissement secondaire muni de moyens (4) de refroidissement et de maintien au moins des grandes faces du produit jusqu'à solidification complète, caractérisé par le fait que l'on donne aux parois larges (11) de la lingotière une forme incurvée de telle sorte que le produit coulé comporte une partie centrale élargie (55) se rétrécissant en forme de fuseau jusqu'à des bords ayant une épaisseur égale à celle du produit mince à couler et que l'on réalise ensuite un aplatissement progressif de la partie centrale (55) du produit (5) jusqu'à une épaisseur égale à celle des bords dans une cage de réduction (2) placée immédiatement après l'orifice de sortie de la lingotière (1) et comprenant deux surfaces de guidage et de redressement, respectivement, des deux grandes faces du produit, dont le profil est déterminé en fonction de la vitesse de coulée de façon à exercer une pression uniformément répartie sur toute la surface provoquant et contrôlant sur chacune des grandes faces les déplacements symétriques de deux zones de redressement depuis le bord vers l'axe à une vitesse dont les composantes axiale et radiale soient synchonisées avec la vitesse de coulée de façon à réaliser un redressement continu des parois longitudinale du produit jusqu'à solidification complète.
2. Procédé de coulée de produits minces selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on donne à la lingotière un profil interne tel que les grandes faces longitudinales du produit (5) se terminent sur les bords par des parties extrêmes planes (57) parallèles au plan longitudinal de symétrie P1 de la lingotière (1) et coupant perpendiculairement les petites faces (54) du produit et que, dans la cage de réduction d'épaisseur, on réalise un redressement de la partie centrale (55) en permettant un élargissement progressif des parties extrêmes planes (57), celles-ci étant maintenue perpendiculairement aux petites faces (54).
3. Procédé de coulée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le profil des surfaces de supportage des grandes faces du produit est déterminé en fonction de la vitesse de coulée et des conditions de refroidissement de telle sorte que chaque zone de redressement se déplace vers l'axe à une vitesse radiale sensiblement constante et coordonnée avec la vitesse de coulée et avec la vitesse d'épaississement de la peau solidifiée de telle sorte que la solidification complète et le redressement des deux grandes faces du produit (5) se trouvent réalisées sensiblement en même temps à la sortie de ladite cage (2) de réduction.
4. Machine de coulée continue de produits métalliques minces pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, ladite machine comprenant, le long d'un axe de coulée, une lingotière en forme de moule sans fond (1) comportant deux parois larges (11) et deux parois étroites (12) limitant un espace tubulaire interne (13) ayant, à sa partie supérieure, en section transversale, une épaisseur suffisante, dans sa partie centrale pour l'introduction d'un tube de coulée (55) et se retrécissant vers les deux côtés jusqu'à une épaissuur de l'ordre de celle du produit (5) à couler, et un dispositif de refroidissement secondaire (2, 3) comportant des moyens (4) de maintien avec refroidissement des grandes faces (51) du produit coulé (5) jusqu'à solidification complète, caractérisée par le fait que la la forme, en section transversale, de l'escape tubulaire interne (13) de la lingotière (1) est conservée jusqu'à la sortie de celle-ci de telle sorte que le produit sortant par l'orifice inférieure (16) de la lingotière (1) ait une partie (55) plus épaisse que les bords (57) et que le dispositif de refroidissement secondaire comprend une cage (2) de réduction d'épaisseur placée immédiatement au-dessous de l'orifice (16) de sortie de la lingotière (1) et munie de moyens (4) de maintien définissant deux surfaces sensiblement continues de guidage des grandes faces du produit (5) limitant un espace interne (40) de passage du produit ayant, sur ses côtés (48) une épaisseur constant (1) égale à celle des côtés (12) de la lingotière et, dans se partie centrale (47), une épaisseur (L) diminuant progressivement, dans le sens de coulée, entre un orifice d'entrée (43) de section transversale identique à celle de l'orifice de sortie (16) de la lingotière (1) et un orifice de sortie (44) de section rectangulaire correspondant à celle du produit mince (53) à former.
5. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 4, caractérisée par le fait que, dans la cage (2) de réduction d'épaisseur, le produit (5) est laissé libre de s'élargir vers les côtés en fonction de l'aplatissement de sa partie centrale, le périmètre du produit, en section transversale à l'axe, restant conservé.
6. Machine de coulée continue selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée par le fait que les deux parois larges de la lingotière (1) et les deux surfaces de guidage définies par les moyens (4) de maintien des grandes faces du produit (5) dans la cage (2) de réduction d'épaisseur comprennent une partie centrale incurvée (17, 47) de forme concave vers l'intérieur, prolongée latéralement par deux parties convexes (19, 49) de raccordement tangentiel, d'un côté à la partie centrale concave (17,47) et de l'autre à une partie extrême plane (18,48), parallèle au plan longitudinal de symétrie P1 de la lingotière et coupant, perpendiculairement, les parois étroites (12) de la lingotière (1) et les petites faces (54) du produit (5), lesdites parties centrales concaves (47) et de raccordement convexes (49) se redressant progressivement dans la cage de réduction d'épaisseur (2) de façon à se trouver alignées avec les parties extrêmes planes (48) à la sortie de ladite cage de réduction (2).
7. Machine de coulée continue selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la largeur transversale (d) des parties extrêmes planes (18, 48) des parois larges de la lingotière (1) et des surfaces de guidage à l'entrée de la cage (2) de réduction d'épaisseur sont déterminées en fonction du rapport entre les épaisseurs (L et 1) du produit dans la partie centrale de la lingotière et sur les côtés, des conditions de refroidissement, de la vitesse de coulée et de la vitesse de réduction d'épaisseur de la partie centrale de façon que les contraintes dues au redressement des grandes faces du produit soient en chaque point compatibles avec la résistance de la peau solidifiée (52) et ne génèrent pas de défauts.
8. Machine de coulée continue selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens (4) de maintien du produit dans la cage (2) de réduction d'épaisseur réalisent un supportage uniforme et continu sans frottement des faces longitudinales du produit par formation le long desdites faces d'un film de fluide de supportage sous une pression au moins égale à la pression ferro-statique dans le produit.
9. Machine de coulée continue selon la revendication 8, caractérisée en ce que le fluide de supportage est mauvais conducteur de la chaleur.
10. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la cage (2) de réduction d'épaisseur est limitée par deux parois longitudinales constituées chacune d'une pluralité de caissons (6) s'ouvrant du côté de l'espace interne (40) et dans lesquels est injecté le fluide de supportage avec un débit de fuite pour le maintien du produit décollé des bords (62) du caisson (6).
11. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 10, caractérisée par le fait que les caissons (6) d'injection de fluide sont répartis de telle sorte que leurs bords (62) soient alignés suivant deux directions perpendiculaires et forment sur chaque paroi une grille de maintien du produit.
12. Machine de coulée de produits minces selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la cage (2) de réduction d'épaisseur est limitée par deux parois larges (4) en forme de grille de maintien du produit comprenant des barres longitudinales (41) et transversales (42) placées dans des plans respectivement parallèles et perpendiculaires à l'axe de coulée (10), les barres longitudinales (41) en vis-à-vis formant deux à deux, dans la partie centrale (47), un V ouvert vers le haut qui se referme progressivement en allant vers les côtés (48), les barres longitudinales extrêmes (410) étant parallèles et écartées d'une distance (1) sensiblement égale à l'épaisseur du produit à former, et les barres transversales (42) d'une même grille formant à l'entrée (43) de la cage un angle obtus (B) qui s'ouvre en allant dans le sens de coulée jusqu'à devenir un angle plat à la sortie de la cage (2).
13. Machine de coulée selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que les moyens de maintien du produit dans la cage de réduction d'épaisseur sont constitués, pour chaque grande face, d'au moins une série de rouleaux de petit diamètre (73) dont les axes sont parallèles et placés dans des plans espacés perpendiculaires à l'axe de coulée, lesdit rouleaux (73) étant limités par une surface externe de révolution engendrée par une ligne enveloppant, dans le plan passant par l'axe du rouleau et perpendiculaire à l'axe de coulée, la section transversale à donner à l'espace interne (40) de la cage.
14. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de maintien du produit dans la cage de réduction d'épaisseur (2) sont constitués sur chaque grande face (52) du produit par une pluralité de barres longitudinales (8) s'étendant sur toute la hauteur de la cage (2) et légèrement écartées les unes des autres, chaque barre (8) ayant, sur sa face tournée vers le produit (5), un profil déterminé en fonction de sa distance par rapport au plan médian longitudinal P1 de telle sorte que l'ensemble des barres (8) enveloppe un espace interne (40) ayant, à l'entrée (43) de la cage (2), une section transversale en fuseau qui s'aplatit progressivement jusqu'à une section de sortie (44) rectangulaire.
15. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 14, caractérisée par le fait que les barres de maintien (8) sont reliées individuellement à un mécanisme de déplacement à pas de pélerin déterminant successivement un déplacement longitudinal de la barre (8) correspondante, dans le sens de coulée, à la vitesse du produit, un déplacement transversal d'écartement de la barre (8) du produit (5), un déplacement longitudinal en sens inverse et un déplacement transversal de rapprochement de la barre (8) jusqu'au contact avec le produit (5) les mouvements respectifs des barres (8) étant décalés l'une par rapport à l'autre de telle sorte qu'à tout instant le produit (5) soit supporté par un nombre suffisant de barres (8), compte tenu de la résistance de la croûte solidifiée (52).
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