EP0360635A1 - Side wall for a continuous casting plant between movable walls, installations with walls, method suitable for contiuous casting thin metallic products - Google Patents
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- EP0360635A1 EP0360635A1 EP89402230A EP89402230A EP0360635A1 EP 0360635 A1 EP0360635 A1 EP 0360635A1 EP 89402230 A EP89402230 A EP 89402230A EP 89402230 A EP89402230 A EP 89402230A EP 0360635 A1 EP0360635 A1 EP 0360635A1
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- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0637—Accessories therefor
- B22D11/0648—Casting surfaces
- B22D11/066—Side dams
Definitions
- the present invention relates to an installation for continuous casting of thin metallic products and in particular steel, between movable walls, in particular between cylinders, and more particularly the side walls commonly designated by the term "small faces", delimiting the casting space. near the side edges of said movable walls.
- a problem common to different types of continuous casting installation between movable walls is to seal the lateral ends of the casting space located between the movable walls.
- Another problem is to avoid catching the cast metal on the side walls, this catching being able to cause breakthroughs on the edges of the cast product.
- Yet another problem is to avoid the formation of a solidified corner in contact with these walls above the neck, that is to say of the narrowest passage level between the movable walls.
- the cast metal solidifies on contact, but this solidification being difficult to control, problems of jamming, catching or irregularity of the edges of the product may remain, even in the case of side walls in draft.
- the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to promote cooling over the entire width of the cast product and in particular on the edges of its long sides, without however creating a premature solidification in contact with side walls.
- the object of the present invention is a side wall for a device for continuously casting thin metallic products between movable walls, comprising two cooled movable walls facing each other and driven simultaneously in the same direction and delimiting with two said fixed side walls a casting space.
- the side wall is characterized in that it comprises a closure plate held against the edges of the movable walls, and two inserts made of material of good thermal conductivity which penetrate into the casting space between the walls movable, adjoin the edge of said movable walls, have a face directed towards the pouring space, extend up to the proximity of the neck between said movable walls, and delimiting between them an area consisting of a coating of material thermally insulating with a flat or concave surface.
- the metal skin solidified in contact with the cooled movable walls extends on the face of the inserts directed towards the casting space.
- the continuous skin obtained covers the joint between the movable wall and the inserts, thereby preventing liquid metal infiltration therein.
- no skin is formed in contact with the inter-insert area of the side walls, since the latter is very insulating.
- the surface of the side wall opposite the casting space, formed by the faces of the inserts directed towards the casting space and the surface of the insulating coating, is generally in clearance.
- the relief of the side walls allows lateral expansion of the edges of the cast product.
- the edges of the skin which form in contact with the inserts are progressively pressed by the ferrostatic pressure against the movable walls.
- said faces of the inserts facing the casting space are also inclined relative to a vertical plane perpendicular to the movable walls, this inclination gradually reducing from the upper end to the lower end of the inserts , or their faces opposite the casting space are substantially perpendicular to the movable walls.
- This particular arrangement makes it possible in particular to minimize the forces exerted on the walls of the cylinders, perpendicular thereto.
- the invention also relates to an installation for continuous casting of thin metallic products between movable walls, in particular between cylinders, this installation being characterized in that it comprises lateral walls according to one of the above arrangements.
- the subject of the invention is also a process for the continuous casting of thin metallic products, in particular of thin steel strips, according to which the above installation is used, the casting space is supplied with liquid metal while maintaining its level.
- the movable walls are driven simultaneously and in the same direction, whereby the liquid metal solidifies on contact with said cooled movable walls by forming solidified skins whose edges extend over the surfaces of the inserts directed towards the casting space, these skins widening and thickening as the movable walls move until they meet near the level of the neck between said movable walls, and we extract continuously down the solidified thin metal product.
- FIGS. 1 to 6 are given purely for educational purposes and it will be understood that the relative dimensions of the various elements have not been voluntarily observed, this in order to facilitate understanding of the subject of the invention and goals.
- Figure 1 one end of a continuous casting installation between cylinders, comprising two cylinders 1 and 2, the second of which has been symbolized only by the trace 21 of the end of its wall.
- the two cylinders with parallel axes and located in the same horizontal plane P, are rotated in opposite directions according to arrows 3 and 4, and spaced at the neck 5, corresponding to the level of the plane P passing through the axes of the cylinders, a distance corresponding to the thickness of the cast product.
- the liquid metal is supplied, according to one of the well-known methods, in the casting space delimited, on the one hand, by the part of the walls of the cylinders situated above the neck and, on the other hand , by the side walls located at the edges of the cylinders and in leaktight contact with said edges. It is clear that the side walls being fixed and the walls of the cylinders movable, a minimum functional clearance must be respected between them to avoid intense friction and the wear which would result therefrom. As a result, the seal cannot be absolute and infiltration of liquid metal may occur. Reducing the risk of infiltration is in particular one of the aims of the present invention.
- presided over the present invention is precisely to achieve sealing against liquid metal by promoting the extension of the solidified skin on the part of the side wall directly adjacent to the cylinders, while facilitating the shaping of the edges of these skins, and avoiding solidification of the metal in contact with the side walls. It is therefore the solidified skin which covers the joint between cylinder and side wall, which constitutes a tight wall preventing infiltration.
- FIG. 1 a side wall, or "small face" 6, consisting of a vertical flat plate 61 held with a functional clearance against the ends of the cylinders 1 and 2, that is to say against the edges of the cylindrical surfaces thereof.
- This plate 61 carries two inserts 7, 8 made of a material with good thermal conductivity.
- Each insert is a thin strip, preferably close to half the thickness of the cast product, curved according to the curvature of the cylinders, and protrudes from the plate 61 towards the inside of the casting space so as to match the edge 11 of the cylindrical wall.
- the lower ends 71, 81 of the inserts of the same side wall meet at a level preferably situated slightly above the neck 5.
- the face 73, 83 of the inserts, facing the casting space, is, at any level, inclined relative to the generator of the cylinder situated at this level, this inclination gradually increasing from the upper ends of the inserts to their lower ends where it is around 90 °.
- the face 73, 83 of each insert is a left surface, a horizontal generator of which forms with the corresponding generator of the adjacent cylinder, an obtuse angle, for example of approximately 135 °, at the upper end 72, 82, this angle gradually decreasing downwards until it is substantially equal to 90 ° at the lower end.
- the zone located between the inserts of the same small face consists of a plate or a coating of insulating refractory material 9, the surface 91 of which faces the casting space, is preferably flat and inclined with respect to the vertical to form the draft described above and clearly visible in Figure 2, so as to form a continuous surface with the faces 73, 83 of the inserts, without roughness at their junction lines.
- the refractory material 9 is hardened on the surface to avoid too rapid wear by the cast metal.
- the lower ends of the inserts can form, as indicated in FIG. 2, a sudden detachment 62 with respect to the plate 61, similar to that shown in the document EP 212 423 already cited, which allows, at the level of the neck, the free lateral expansion of the edges of the cast product.
- a sudden detachment 62 with respect to the plate 61 similar to that shown in the document EP 212 423 already cited, which allows, at the level of the neck, the free lateral expansion of the edges of the cast product.
- the faces 73, 83 of the inserts can also be plane in the same plane as the surface 91 of the insulating refractory material 9, which simplifies the production of said inserts.
- the continuity of the solidified skin at the joint between cylinders and inserts is also ensured. However, this arrangement is less favorable for the formation and the desired development of said skin, in accordance with the description which will be given in relation to FIGS. 3 to 6.
- FIG. 3 schematically represents a section at level III near the level N of the liquid metal.
- the molten metal 10 solidifies and forms, on each cylinder, a solidified skin of small thickness 101, 102.
- This skin is extended by a tongue 103, 104, solidified in contact with the inserts 7, 8 which are thermally conductive and cooled due to their proximity to the cooled walls of the cylinders and of contact with the metallic mass of the plate 61.
- the cast metal does not tend to solidify on contact with the insulating refractory material 9. Note that the solidified skin seals from the level above at the point 105, 106 between cylinders and inserts.
- Figure 4 is a section at intermediate level IV when the skin 101, 102 arrives at this level due to its entrainment by the walls of the rotating cylinders. Simultaneously, the tongues 103, 104 accompany this movement by sliding on the faces 73, 83 of the inserts.
- the thickness of the skin 101 ⁇ , 102 ⁇ has further increased.
- the two tabs formed on each insert are applied to the walls of the cylinders and simultaneously meet at 108.
- the two skins are in total contact and form the product 109 of desired section, the lateral expansion of the edges caused by the rolling effect is authorized by the final increase in width of the casting space, until it comes into contact with the wall portions 63.
- the device according to the invention - ensures the tightness of the casting space, - allows lateral expansion of the product, - controls the formation and development of solidified skin and especially its edges (tabs), while avoiding the formation of solid skin on the side walls.
- Figures 7 to 10 show a preferred embodiment of a small face according to the invention.
- the plate 61 is made up of several elements assembled by screwing, so as to allow the inserts 7, 8 to be maintained. It comprises a flat support plate 64 on which are fixed, by screws 111 and held in position by centering pins 112, two bearing plates 65, 66 whose flat surface is designed to be placed opposite the ends of the cylinders, and shaped so as to have a curved edge 67, 68, of the same radius as the cylinders and precisely following on from these.
- the metal inserts 7, 8 are applied against the curved edges 67, 68, and in contact with the support plate 64. They are held in position by pins 74 fixed in the support plates 65, 66 which penetrate into oblong holes 75 made in the inserts, so as to prevent the displacement thereof in the direction parallel to the axis of the cylinders, while allowing a slight displacement parallel to the edges of the support plates to allow the longitudinal expansion of said inserts.
- the thickness of the inserts is constant (for example 2 mm). Their width varies from their upper ends, where they project from the plane of the surface of the support plates by a few millimeters (5 to 10 mm, for example), to their lower ends where the projection is much smaller (1 to 2 mm for example). These values are given for information only and depend in particular on the general dimensions of the installation. These values correspond to a draft of the inserts, and also of the refractory lining of the order of 1 to 3 °.
- the faces 73, 83 of the inserts 7, 8 are shaped as indicated above, so as to have a regular variation in their inclination relative to the wall of the cylinders. The inserts therefore have at their upper ends, a bevel section with an angle close to 45 °, this angle increasing downwards until forming, at the lower end, a quadrangular section.
- An intermediate metal plate 69 two sides of which are shaped according to the curvature of the inserts, is inserted between them to keep them pressed against the curved edges 67, 68 of the support plates 65, 66.
- the intermediate plate 69 is fixed by screw 113 on the support plate 64.
- the intermediate plate 69 has a thickness less than that of the support plates 65, 66, so as to allow the establishment against this plate 69, and between the inserts, of an insulating refractory material 9 whose face 91 opposite the casting space is flush with the faces 73 and 83 of the inserts.
- This insulating material can be a prefabricated and glued plate on the intermediate plate 69, or it may be a material deposited in place, for example by projection.
- the lower ends of the inserts of the intermediate plate 69, and of the insulating refractory lining 9, are located at the same level, slightly above the neck. At this level, the lower ends of the inserts are slightly spaced in order to maintain a certain width at the "tip" of the insulating refractory material, to avoid embrittlement of this tip.
- the side wall is extended by a guide shoe 120, fixed by screws 114 on the support plate 64.
- the rear part 121 of the guide shoe is inserted in corresponding recesses 122, 123, produced in plates of support thickness 65, 66.
- the front part 124 of the guide shoe is machined so as to have edges 125, 126 of curvature corresponding to that of the edges 67, 68 of the support plates 65, 66.
- the face of this guide shoe, facing the cast product, has above the neck, a clearance area 127 in the extension of the face 91 of the refractory lining 9, and in below the neck (level of plane P), a vertical flat area 128 situated in the same plane as the surface of the support plates 65, 66.
- the guide shoe 120 is made of a material having good wear resistance characteristics, for example cast iron.
- the particular configuration of the guide shoe 120 which has just been described, in particular with regard to the undercut area 127, has the advantage, compared with the recess 62 shown in FIG. 2, of ensuring the continuity of the side wall at contact of the cast product, and thus avoid excessively rapid wear or tearing of the lower ends of the inserts and of the refractory lining.
- the inserts may be made of a material which is not exclusively metallic, such as compounds of the boron nitride type, BN with SiALON or Si3N4, or AlN; or SiC.
Abstract
Description
La présente invention concerne une installation de coulée continue de produits métalliques minces et notamment de l'acier, entre parois mobiles, notamment entre cylindres, et plus particulièrement les parois latérales communément désignées par le terme "petites faces", délimitant l'espace de coulée à proximité des bords latéraux desdites parois mobiles.The present invention relates to an installation for continuous casting of thin metallic products and in particular steel, between movable walls, in particular between cylinders, and more particularly the side walls commonly designated by the term "small faces", delimiting the casting space. near the side edges of said movable walls.
Un problème commun aux différents types d'installation de coulée continue entre parois mobiles est d'obturer de manière étanche les extrémités latérales de l'espace de coulée situé entre les parois mobiles.A problem common to different types of continuous casting installation between movable walls is to seal the lateral ends of the casting space located between the movable walls.
Un autre problème est d'éviter l'accrochage du métal coulé sur les parois latérales, cet accrochage risquant de provoquer des percées sur les bords du produit coulé.Another problem is to avoid catching the cast metal on the side walls, this catching being able to cause breakthroughs on the edges of the cast product.
Un autre problème encore est d'éviter la formation d'un coin solidifié au contact de ces parois au-dessus du col, c'est à dire du niveau de passage le plus étroit entre les parois mobiles.Yet another problem is to avoid the formation of a solidified corner in contact with these walls above the neck, that is to say of the narrowest passage level between the movable walls.
Pour résoudre ces problèmes, il a déjà été proposé d'utiliser des parois latérales thermiquement isolantes, afin de limiter la solidification s'initiant à leur contact, et ainsi d'éviter la formation dudit coin. Un dispositif de ce type est notamment décrit dans la demande de brevet français n° 87 05234 au nom du titulaire de la présente demande.To solve these problems, it has already been proposed to use thermally insulating side walls, in order to limit solidification initiating their contact, and thus to avoid the formation of said corner. A device of this type is described in particular in French patent application No. 87 05234 in the name of the owner of this application.
Il est également connu, notamment par les documents US 303 8219 et EP 212 423, de disposer les parois latérales en dépouille, c'est à dire dont les surfaces s'écartent symétriquement l'une de l'autre vers le col. Cette disposition permet en particulier l'expansion latérale du produit au fur et à mesure qu'il se rapproche du col, cette expansion étant provoquée par l'effet de laminage au coin trop précocement solidifié ou en cours de solidification.It is also known, in particular from documents US 303 8219 and EP 212 423, to arrange the side walls in relief, that is to say whose surfaces deviate symmetrically from one another towards the neck. This arrangement allows in particular the lateral expansion of the product as it approaches the neck, this expansion being caused by the corner rolling effect too early solidified or in the course of solidification.
Ces dispositions ne permettent pas, toutefois, d'éviter des infiltrations de métal liquide entre parois latérales et parois mobiles, la solidification étant mal contrôlée à ce niveau. En effet, si la paroi latérale est suffisamment isolante pour éviter la solidification du métal coulé à son contact, du métal liquide peut s'infiltrer au niveau de la jonction paroi latérale - paroi mobile. De plus, les matériaux utilisés pour réaliser ces parois latérales très isolantes ont généralement peu de résistance mécanique. Ils sont, de ce fait, rapidement usés par le frottement du métal et des extrémités de cylindres, ce qui favorise encore les infiltrations.These provisions do not, however, prevent infiltration of liquid metal between side walls and movable walls, solidification is poorly controlled at this level. Indeed, if the side wall is sufficiently insulating to avoid solidification of the cast metal on contact, liquid metal can infiltrate at the junction between side wall and movable wall. In addition, the materials used to make these very insulating side walls generally have little mechanical resistance. They are, therefore, quickly worn by the friction of the metal and the ends of cylinders, which further promotes infiltration.
Si, inversement, les parois latérales sont moins isolantes, le métal coulé se solidifie à leur contact, mais cette solidification étant difficilement contrôlable, des problèmes de coincement, d'accrochage ou d'irrégularité des bords du produit peuvent subsister, même dans le cas de parois latérales en dépouille.If, conversely, the side walls are less insulating, the cast metal solidifies on contact, but this solidification being difficult to control, problems of jamming, catching or irregularity of the edges of the product may remain, even in the case of side walls in draft.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvenients précités et de favoriser le refroidissement sur toute la largeur du produit coulé et notamment sur les bords de ses grands côtés, sans créer toutefois une solidification prématurée au contact de parois latérales.The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to promote cooling over the entire width of the cast product and in particular on the edges of its long sides, without however creating a premature solidification in contact with side walls.
Avec ces objectifs en vue, l'objet de la présente invention est une paroi latérale pour un dispositif de coulée continue de produits métalliques minces entre parois mobiles, comportant deux parois mobiles refroidies se faisant face et entraînées simultanément dans le même sens et délimitant avec deux desdites parois latérales fixes un espace de coulée.With these objectives in view, the object of the present invention is a side wall for a device for continuously casting thin metallic products between movable walls, comprising two cooled movable walls facing each other and driven simultaneously in the same direction and delimiting with two said fixed side walls a casting space.
Conformément à l'invention, la paroi latérale est caractérisée en ce qu'elle comporte une plaque d'obturation maintenue contre les chants des parois mobiles, et deux inserts en matériau de bonne conductibilité thermique qui pénètrent dans l'espace de coulée entre les parois mobiles, jouxtent le bord desdites parois mobiles, présentent une face dirigée vers l'espace de coulée, s'étendent jusqu'à proximité du col entre lesdites parois mobiles, et délimitant entre eux une zone constituée d'un d'un revêtement en matériau thermiquement isolant dont la surface est plane ou concave.According to the invention, the side wall is characterized in that it comprises a closure plate held against the edges of the movable walls, and two inserts made of material of good thermal conductivity which penetrate into the casting space between the walls movable, adjoin the edge of said movable walls, have a face directed towards the pouring space, extend up to the proximity of the neck between said movable walls, and delimiting between them an area consisting of a coating of material thermally insulating with a flat or concave surface.
Grâce au dispositif selon l'invention, la peau de métal solidifiée au contact des parois mobiles refroidies se prolonge sur la face des inserts dirigée vers l'espace de coulée. La peau continue obtenue couvre le joint entre paroi mobile et inserts, y empêchant ainsi des infiltrations de métal liquide. De plus, il ne se forme pas de peau au contact de la zone inter-inserts des parois latérales, puisque celle-ci est très isolante.Thanks to the device according to the invention, the metal skin solidified in contact with the cooled movable walls extends on the face of the inserts directed towards the casting space. The continuous skin obtained covers the joint between the movable wall and the inserts, thereby preventing liquid metal infiltration therein. In addition, no skin is formed in contact with the inter-insert area of the side walls, since the latter is very insulating.
Selon une disposition particulière de l'invention, la surface de la paroi latérale en regard de l'espace de coulée, formée par les faces des inserts dirigées vers l'espace de coulée et la surface du revêtement isolant,est globalement en dépouille. Dans cette disposition, la dépouille des parois latérales autorise l'expansion latérale des bords du produit coulé. Simultanément, les bords de la peau qui se forment au contact des inserts se trouvent progressivement plaqués par la pression ferrostatique contre les parois mobiles.According to a particular arrangement of the invention, the surface of the side wall opposite the casting space, formed by the faces of the inserts directed towards the casting space and the surface of the insulating coating, is generally in clearance. In this arrangement, the relief of the side walls allows lateral expansion of the edges of the cast product. Simultaneously, the edges of the skin which form in contact with the inserts are progressively pressed by the ferrostatic pressure against the movable walls.
Selon une autre disposition complémentaire lesdites faces des inserts en regard de l'espace de coulée sont également inclinées par rapport à un plan vertical perpendiculaire aux parois mobiles, cette inclinaison se réduisant progressivement depuis l'extrémité supérieure jusqu'à l'extrémité inférieure des inserts, ou leursdites faces en regard de l'espace de coulée sont sensiblement perpendiculaires aux parois mobiles.According to another complementary arrangement, said faces of the inserts facing the casting space are also inclined relative to a vertical plane perpendicular to the movable walls, this inclination gradually reducing from the upper end to the lower end of the inserts , or their faces opposite the casting space are substantially perpendicular to the movable walls.
Dans ce cas l'effet de placage progressif des bords des peaux solidifiées est encore accentué, ces peaux solidifées s'élargissant et s'épaississant progressivement de façon à former à proximité du niveau du col, deux peaux d'épaisseur sensiblement constante sur toute la largeur du produit.In this case the progressive plating effect of the edges of the solidified skins is further accentuated, these solidified skins widening and thickening gradually so as to form, near the level of the neck, two skins of substantially constant thickness over the entire product width.
Cette disposition particulière permet notamment de minimiser les efforts qui s'exercent sur les parois des cylindres, perpendiculairement à celles-ci.This particular arrangement makes it possible in particular to minimize the forces exerted on the walls of the cylinders, perpendicular thereto.
En effet, si dès le niveau du métal liquide, la solidification des bords de la peau forme des languettes perpendiculaires à la paroi des cylindres, ces languettes tendent à s'épaissir en s'approchant du col et la pression ferrostatique peut être insuffisante pour les plaquer uniformément contre les parois refroidies des cylindres, ce qui entraîne des irrégularités de solidification, et également un effort plus important à proximité du col où les languettes se rejoignent et tendent à être "laminées".Indeed, if from the level of the liquid metal, the solidification of the edges of the skin forms tabs perpendicular to the wall of the cylinders, these tabs tend to thicken as they approach the neck and the ferrostatic pressure may be insufficient for the evenly press against the cooled walls of the cylinders, which leads to solidification irregularities, and also a greater force near the neck where the tongues meet and tend to be "rolled".
De plus, si ces languettes ne se plaquent pas bien sur les parois refroidies, l'étanchéité n'est plus assurée entre cylindre et paroi latérale, et du métal liquide risque de s'infiltrer entre la languette et la paroi latérale adjacente. Le risque est pratiquement supprimé grâce à la disposition particulière indiquée ci-dessus.In addition, if these tabs do not press well on the cooled walls, the seal is no longer ensured between cylinder and side wall, and liquid metal may seep between the tongue and the adjacent side wall. The risk is practically eliminated thanks to the particular provision indicated above.
L'invention a aussi pour objet une installation de coulée continue de produits métalliques minces entre parois mobiles, notamment entre cylindres, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte des parois latérales selon l'une des dispositions ci-dessus.The invention also relates to an installation for continuous casting of thin metallic products between movable walls, in particular between cylinders, this installation being characterized in that it comprises lateral walls according to one of the above arrangements.
L'invention a encore pour objet un procédé de coulée continue de produits métalliques minces notamment de bandes en acier de faible épaisseur, selon lequel on utilise l'installation ci-dessus, on alimente l'espace de coulée en métal liquide en maintenant son niveau en dessous de l'extrémité supérieure des inserts et du revêtement isolant, on entraîne les parois mobiles simultanément et dans le même sens, moyennant quoi le métal liquide se solidifie au contact desdites parois mobiles refroidies en formant des peaux solidifiées dont les bords se prolongent sur les surfaces des inserts dirigées vers l'espace de coulée, ces peaux s'élargissant et s'épaississant au fur et à mesure du déplacement des parois mobiles jusqu'à se rejoindre à proximité du niveau du col entre lesdites parois mobiles, et on extrait en continu vers le bas le produit métallique mince solidifié.The subject of the invention is also a process for the continuous casting of thin metallic products, in particular of thin steel strips, according to which the above installation is used, the casting space is supplied with liquid metal while maintaining its level. below the upper end of the inserts and of the insulating coating, the movable walls are driven simultaneously and in the same direction, whereby the liquid metal solidifies on contact with said cooled movable walls by forming solidified skins whose edges extend over the surfaces of the inserts directed towards the casting space, these skins widening and thickening as the movable walls move until they meet near the level of the neck between said movable walls, and we extract continuously down the solidified thin metal product.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va être faite d'un mode préférentiel de réalisation de l'invention, dans le cas de la coulée entre cylindres.The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear on reading the description which will be given of a preferred embodiment of the invention, in the case of casting between cylinders.
On se rapportera aux dessins annexés dans lesquels :
- - la figure 1 est une représentation schématique partielle d'une installation de coulée continue entre cylindres, montrant la disposition d'une paroi latérale conforme à l'invention ;
- - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan II-II de la figure 1 ;
- - les figures 3 à 6 sont des schémas montrant l'évolution de la solidification du produit aux différents niveaux indiqués sur la figure 2 ;
- - la figure 7 est une vue en plan d'une paroi latérale particulièrement adaptée à un dispositif de coulée selon l'invention ;
- - la figure 8 est une vue en coupe verticale de cette paroi, selon la ligne VIII-VIII de la figure 7 ;
- - la figure 9 est une vue en coupe de cette paroi au niveau de la ligne IX-IX ;
- - la figure 10 est une autre vue en coupe horizontale, selon X - X de la figure 7.
- - Figure 1 is a partial schematic representation of a continuous casting installation between cylinders, showing the arrangement of a side wall according to the invention;
- - Figure 2 is a sectional view along the plane II-II of Figure 1;
- - Figures 3 to 6 are diagrams showing the evolution of solidification of the product at the different levels indicated in Figure 2;
- - Figure 7 is a plan view of a side wall particularly suitable for a casting device according to the invention;
- - Figure 8 is a vertical sectional view of this wall, along the line VIII-VIII of Figure 7;
- - Figure 9 is a sectional view of this wall at the line IX-IX;
- FIG. 10 is another view in horizontal section, along X - X of FIG. 7.
Les dessins schématiques des figures 1 à 6 sont donnés à titre purement didacticiel et il sera compris que les dimensions relatives des différents éléments n'ont, volontairement, pas eté respectées, ceci afin de faciliter la compréhension de l'objet de l'invention et des buts visés.The schematic drawings of FIGS. 1 to 6 are given purely for educational purposes and it will be understood that the relative dimensions of the various elements have not been voluntarily observed, this in order to facilitate understanding of the subject of the invention and goals.
A la figure 1 est représentée une extrémité d'une installation de coulée continue entre cylindres, comprenant deux cylindres 1 et 2 dont le deuxième n'a été symbolisé que par la trace 21 de l'extrémité de sa paroi.In Figure 1 is shown one end of a continuous casting installation between cylinders, comprising two
Les deux cylindres, d'axes parallèles et situés dans un même plan horizontal P, sont entraînés en rotation en sens contraire selon les flèches 3 et 4, et espacés au niveau du col 5, correspondant au niveau du plan P passant par les axes des cylindres, d'une distance correspondant à l'épaisseur du produit coulé.The two cylinders, with parallel axes and located in the same horizontal plane P, are rotated in opposite directions according to arrows 3 and 4, and spaced at the neck 5, corresponding to the level of the plane P passing through the axes of the cylinders, a distance corresponding to the thickness of the cast product.
L'alimentation en métal liquide se fait, selon l'une des méthodes bien connues, dans l'espace de coulée délimité, d'une part, par la partie des parois des cylindres située au-dessus du col et, d'autre part, par les parois latérales situées aux bords des cylindres et en contact étanche avec lesdits bords. Il est clair que les parois latérales étant fixes et les parois des cylindres mobiles, un jeu fonctionnel minimum doit être respecté entre celles-ci pour éviter un frottement intense et l'usure qui en résulterait. De ce fait, l'étanchéité ne peut être absolue et des infiltrations de métal liquide risquent de se produire. La réduction du risque d'infiltrations est notamment un des buts de la présente invention.The liquid metal is supplied, according to one of the well-known methods, in the casting space delimited, on the one hand, by the part of the walls of the cylinders situated above the neck and, on the other hand , by the side walls located at the edges of the cylinders and in leaktight contact with said edges. It is clear that the side walls being fixed and the walls of the cylinders movable, a minimum functional clearance must be respected between them to avoid intense friction and the wear which would result therefrom. As a result, the seal cannot be absolute and infiltration of liquid metal may occur. Reducing the risk of infiltration is in particular one of the aims of the present invention.
En effet, si la paroi latérale est constituée comme indiqué au début de ce mémoire, d'un matériau suff isamment isolant pour que le métal liquide ne se solidifie pas à son contact, la peau de métal solidifiée au contact des parois refroidies des cylindres s'arrête juste au niveau du joint entre paroi latérale et cylindre, et le risque d'infiltration à ce niveau est grand.Indeed, if the side wall is made up as indicated at the beginning of this specification, of a sufficiently insulating material so that the liquid metal does not solidify on contact, the metal skin solidified on contact with the cooled walls of the cylinders s he stops just at the joint between side wall and cylinder, and the risk of infiltration at this level is great.
L'idée qui a présidé à la présente invention est précisément de réaliser l'étanchéité au métal liquide en favorisant le prolongement de la peau solidifiée sur la partie de la paroi latérale directement adjacente aux cylindres, tout en facilitant la mise en forme des bords de ces peaux, et en évitant la solidification du métal au contact des parois latérales. C'est de ce fait la peau solidifiée qui recouvre le joint entre cylindre et paroi latérale, qui constitue une paroi étanche empêchant les infiltrations.The idea which presided over the present invention is precisely to achieve sealing against liquid metal by promoting the extension of the solidified skin on the part of the side wall directly adjacent to the cylinders, while facilitating the shaping of the edges of these skins, and avoiding solidification of the metal in contact with the side walls. It is therefore the solidified skin which covers the joint between cylinder and side wall, which constitutes a tight wall preventing infiltration.
Sur la figure 1 est représentée une paroi latérale, ou "petite face" 6, constituée d'une plaque plane 61 verticale maintenue avec un jeu fonctionnel contre les extrémités des cylindres 1 et 2, c'est-à-dire contre les chants des surfaces cylindriques de ceux-ci. Cette plaque 61 porte deux inserts 7, 8 en matériau de bonne oonductibilité thermique. Chaque insert est une lamelle de faible épaisseur, de préférence voisine de la moitié de l'épaisseur du produit coulé, cintrée selon la courbure des cylindres, et dépasse de la plaque 61 vers l'intérieur de l'espace de coulée de manière à épouser le bord 11 de la paroi cylindrique. Les extrémités inférieures 71, 81 des inserts d'une même paroi latérale se rejoignent à un niveau situé de préférence légèrement au-dessus du col 5. La largeur des inserts dépassant de la plaque 6, diminue régulièrement depuis leurs extrémités supérieures 72, 82, jusqu'à leurs extrémités inférieures 71, 81. La face 73, 83 des inserts, en regard de l'espace de coulée, est, à tout niveau, inclinée par rapport à la génératrice du cylindre située à ce niveau, cette inclinaison augmentant progressivement des extrémités supérieures des inserts vers leurs extrémités inférieures où elle avoisine 90°. Autrement dit, la face 73, 83 de chaque insert est une surface gauche dont une génératrice horizontale forme avec la génératrice correspondante du cylindre adjacent, un angle obtus, par exemple d'environ 135°, à l'extrémité supérieure 72, 82, cet angle diminuant progressivement vers le bas jusqu'à être sensiblement égal à 90° à l'extrémité inférieure.In Figure 1 is shown a side wall, or "small face" 6, consisting of a vertical
La zone située entre les inserts d'une même petite face est constituée d'une plaque ou d'un revêtement de matériau réfractaire isolant 9, dont la surface 91 en regard de l'espace de coulée, est préférentiellement plane et inclinée par rapport à la verticale pour former la dépouille relatée précédemment et bien visible sur la figure 2, de manière à former une surface continue avec les faces 73, 83 des inserts, sans aspérités au niveau de leurs lignes de jonction. Avantageusement, le matériau réfractaire 9 est durci en surface pour éviter une usure trop rapide par le métal coulé.The zone located between the inserts of the same small face consists of a plate or a coating of insulating
Il sera bien sûr compris que lors de la coulée, le niveau de métal liquide doit être maintenu en dessous de la limite supérieure des inserts et du matériau réfractaire.It will of course be understood that during casting, the level of liquid metal must be kept below the upper limit of the inserts and of the refractory material.
Les extrémités inférieures des inserts peuvent former, comme indiqué sur la figure 2, un décrochement brusque 62 par rapport à la plaque 61, similaire à celui montré dans le document EP 212 423 déjà cité, ce qui autorise, au niveau du col, la libre expansion latérale des bords du produit coulé. 0n préfèrera cependant, ainsi que ce sera décrit plus en détail par la suite de ce mémoire, assurer une continuité entre les surfaces des inserts 73, 83 et du matériau réfractaire 91, et la portion de paroi 63 immédiatement sous-jacente.The lower ends of the inserts can form, as indicated in FIG. 2, a
Les faces 73, 83 des inserts peuvent aussi être planes dans le même plan que la surface 91 du matériau réfractaire isolant 9, ce qui simplifie la réalisation desdits inserts. La continuité de la peau solidifiée au niveau du joint entre cylindres et inserts est également assurée. Toutefois, cette disposition est moins favorable à la formation et à l'évolution souhaitée de ladite peau, conformément à la description qui va être faite en relation avec les figures 3 à 6.The faces 73, 83 of the inserts can also be plane in the same plane as the
Ces figures sont des sections horizontales de l'installation de coulée, en cours de coulée, aux différents niveaux repérés sur la figure 2.These figures are horizontal sections of the casting installation, during casting, at the different levels identified in FIG. 2.
La figure 3 représente schématiquement une section au niveau III à proximité du niveau N du métal liquide. Au contact des parois refroidies des cylindres 1 et 2, le métal en fusion 10 se solidifie et forme, sur chaque cylindre, une peau solidifiée de faible épaisseur 101, 102. Cette peau se prolonge par une languette 103, 104, solidifiée au contact des inserts 7, 8 qui sont thermiquement conducteurs et refroidis du fait de leur proximité avec les parois refroidies des cylindres et du contact avec la masse métallique de la plaque 61. Par contre, le métal coulé n'a pas tendance à se solidifier au contact du matériau réfractaire 9 isolant. On remarque que la peau solidifiée assure l'étanchéité dès le niveau supérieur au niveau du point 105, 106 entre cylindres et inserts.FIG. 3 schematically represents a section at level III near the level N of the liquid metal. In contact with the cooled walls of
La figure 4 est une section au niveau intermédiaire IV lorsque la peau 101, 102 arrive à ce niveau du fait de son entraînement par les parois des cylindres en rotation. Simultanément, les languettes 103, 104 accompagnent ce mouvement en glissant sur les faces 73, 83 des inserts.Figure 4 is a section at intermediate level IV when the
Le refroidissement du métal coulé se poursuit et l'épaisseur de la peau 101′, 102′ et de la languette 103′, 104′ croît. La largeur de la face 73, 83 de chaque insert est réduite du fait de l'augmentation de son inclinaison par rapport à la paroi du cylindre. Simultanément, la largeur de contact de la peau solidifiée avec le cylindre croît du fait de la dépouille de la paroi latérale, et la languette s'applique au fur et à mesure contre la paroi du cylindre sous l'effet de la pression ferrostatique. Du fait de la dépouille de la surface 91 du réfractaire 9, l'espace de coulée s'élargit.The cooling of the cast metal continues and the thickness of the
Au niveau V de l'extrémité inférieure des inserts (figure 5), l'épaisseur de la peau 101˝, 102˝ a encore augmenté. Les deux languettes formées sur chaque insert sont appliquées sur les parois des cylindres et simultanément se rejoignent en 108.At level V of the lower end of the inserts (Figure 5), the thickness of the
Au niveau du col (niveau VI, figure 6), les deux peaux sont en contact total et forment le produit 109 de section souhaitée, l'expansion latérale des bords provoquée par l'effet de laminage est autorisée par l'augmentation finale de largeur de l'espace de coulée, jusqu'à venir au contact des portions de parois 63.At the neck (level VI, FIG. 6), the two skins are in total contact and form the
Comme cela aura déjà été compris, le dispositif selon l'invention :
- permet d'assurer l'étanchéité de l'espace de coulée,
- autorise l'expansion latérale du produit,
- contrôle la formation et l'évolution de la peau solidifiée et surtout de ses bords (languettes), tout en évitant la formation d'une peau solide sur les parois latérales.As will have already been understood, the device according to the invention:
- ensures the tightness of the casting space,
- allows lateral expansion of the product,
- controls the formation and development of solidified skin and especially its edges (tabs), while avoiding the formation of solid skin on the side walls.
Les figures 7 à 10 représentent un mode de réalisation préférentiel d'une petite face conforme à l'invention.Figures 7 to 10 show a preferred embodiment of a small face according to the invention.
Dans ce mode de réalisation, la plaque 61 est constituée de plusieurs éléments assemblés par vissage, de manière à permettre le maintien des inserts 7, 8. Elle comporte une plaque support plane 64 sur laquelle sont fixées, par des vis 111 et maintenues en position par des pions de centrage 112, deux plaques d'appui 65, 66 dont la surface plane est prévue pour être placée en regard des extrémités des cylindres, et conformées de manière à présenter un bord incurvé 67, 68, de même rayon que les cylindres et s'inscrivant précisément dans le prolongement de ceux-ci.In this embodiment, the
Les inserts métalliques 7, 8 sont appliqués contre les bords incurvés 67, 68, et au contact de la plaque support 64. Ils sont maintenus en position par des pions 74 fixés dans les plaques d'appui 65, 66 qui pénètrent dans des trous oblongs 75 réalisés dans les inserts, de manière à empêcher le déplacement de ceux-ci dans le sens parallèle à l'axe des cylindres, tout en autorisant un léger déplacement parallèlement aux bords des plaques d'appui pour permettre la dilatation longitudinale desdits inserts.The metal inserts 7, 8 are applied against the
L'épaisseur des inserts est constante (par exemple 2 mm). Leur largeur varie de leurs extrémités supérieures, où ils débordent du plan de la surface des plaques d'appui de quelques millimètres (5 à 10 mm, par exemple), à leurs extrémités inférieures où le débord est nettement plus faible (1 à 2 mm par exemple). Ces valeurs ne sont données qu'à titre indicatif et dépendent notamment des dimensions générales de l'installation. Ces valeurs correspondent à une dépouille des inserts, et aussi du revêtement réfractaire de l'ordre de 1 à 3°. Les faces 73, 83 des inserts 7, 8 sont conformées comme indiqué précédemment, de manière à présenter une variation régulière de leur inclinaison par rapport à la paroi des cylindres. Les inserts présentent de ce fait à leurs extrémités supérieures, une section en biseau d'angle voisin de 45°, cet angle augmentant vers le bas jusqu'à former, à l'extrémité inférieure, une section quadrangulaire.The thickness of the inserts is constant (for example 2 mm). Their width varies from their upper ends, where they project from the plane of the surface of the support plates by a few millimeters (5 to 10 mm, for example), to their lower ends where the projection is much smaller (1 to 2 mm for example). These values are given for information only and depend in particular on the general dimensions of the installation. These values correspond to a draft of the inserts, and also of the refractory lining of the order of 1 to 3 °. The faces 73, 83 of the
Une plaque intermédiaire 69 métallique dont deux côtés sont conformés selon la courbure des inserts, est insérée entre ceux-ci pour les maintenir plaqués contre les bords incurvés 67, 68 des plaques d'appui 65, 66. La plaque intermédiaire 69 est fixée par des vis 113 sur la plaque support 64.An
La plaque intermédiaire 69 a une épaisseur moindre que celle des plaques d'appui 65, 66, de manière à permettre la mise en place contre cette plaque 69, et entre les inserts, d'un matériau réfractaire isolant 9 dont la face 91 en regard de l'espace de coulée affleure les faces 73 et 83 des inserts. Ce matériau isolant peut être une plaque préfabriquée et collée sur la plaque intermédiaire 69, ou il peut être un matériau déposé en place, par exemple par projection.The
Les extrémités inférieures des inserts de la plaque intermédiaire 69, et du revêtement en réfractaire isolant 9, sont situées au même niveau, légèrement au-dessus du col. A ce niveau, les extrémités inférieures des inserts sont légèrement espacées afin de conserver une certaine largeur à la "pointe" du matériau réfractaire isolant, pour éviter une fragilisation de cette pointe.The lower ends of the inserts of the
Au-dessous de ce niveau (correspondant au niveau V de la figure 2), la paroi latérale se prolonge par un patin de guidage 120, fixé par des vis 114 sur la plaque support 64. La partie arrière 121 du patin de guidage est insérée dans des embrèvements correspondants 122, 123, réalisés dans des plaques d'épaisseur d'appui 65, 66. La partie avant 124 du patin de guidage est usinée de manière à présenter des chants 125, 126 de courbure correspondant à celle des bords 67, 68 des plaques d'appui 65, 66. La face de ce patin de guide, en regard du produit coulé, présente au-dessus du col, une zone en dépouille 127 dans le prolongement de la face 91 du revêtement refractaire 9, et en dessous du col (niveau du plan P), une zone plane verticale 128 située dans le même plan que la surface des plaques d'appui 65, 66.Below this level (corresponding to level V in FIG. 2), the side wall is extended by a
Le patin de guidage 120 est réalisé dans un matériau présentant de bonnes caractéristiques de résistance à l'usure, par exemple en fonte.The
La configuration particulière du patin de guidage 120 qui vient d'être décrite, notamment en ce qui concerne la zone en dépouille 127, présente l'avantage, par rapport au décrochement 62 représenté figure 2, d'assurer la continuité de la paroi latérale au contact du produit coulé, et d'éviter ainsi une usure trop rapide ou un arrachement des extrémités inférieures des inserts et du revêtement réfractaire.The particular configuration of the
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple. Des modifications technologiques pourront être apportées aux différents éléments constitutifs de la paroi latérale et à leur mode d'assemblage.Of course, the invention is not limited to the embodiment described above by way of example. Modifications technological developments may be made to the various constituent elements of the side wall and to their method of assembly.
Par exemple, les inserts pourront être réalisés en un matériau non exclusivement métallique, tel que des composés du type nitrure de bore, BN avec SiALON ou Si₃N₄, ou AlN; ou encore SiC.For example, the inserts may be made of a material which is not exclusively metallic, such as compounds of the boron nitride type, BN with SiALON or Si₃N₄, or AlN; or SiC.
On pourra également prévoir que la face 91 du revêtement réfractaire, au lieu d'être plane, soit concave.Provision may also be made for the
On pourra aussi prévoir que les inserts pénètrent plus en avant entre les cylindres, de manière que le patin de guidage pénètre également entre ceux-ci et soit donc proéminent par rapport aux plaques d'appui.We can also provide that the inserts penetrate further forward between the cylinders, so that the guide shoe also enters between them and is therefore prominent relative to the bearing plates.
On pourra également favoriser la formation des languettes de la peau solidifiée par un dispositif de refroidissement localisé, à proximité des inserts, des plaques d'appui et/ou de la plaque support, et aussi du patin ou encore par un refroidissement direct des inserts.It will also be possible to promote the formation of the tabs of the solidified skin by a localized cooling device, near the inserts, the support plates and / or the support plate, and also of the pad or even by direct cooling of the inserts.
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