EP0430841B1 - Dispositif de coulée continue de bandes minces de métal entre deux cylindres - Google Patents

Dispositif de coulée continue de bandes minces de métal entre deux cylindres Download PDF

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EP0430841B1 EP90470062A EP90470062A EP0430841B1 EP 0430841 B1 EP0430841 B1 EP 0430841B1 EP 90470062 A EP90470062 A EP 90470062A EP 90470062 A EP90470062 A EP 90470062A EP 0430841 B1 EP0430841 B1 EP 0430841B1
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    • 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
    • B22D11/06—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
    • B22D11/0697—Accessories therefor for casting in a protected atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • 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
    • B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal

Definitions

  • the subject of the present invention is a device for the continuous casting of thin strips of metal between two parallel rotary cylinders, this device further comprising lateral faces for retaining liquid metal at the ends of the cylinders, delimiting with the cylinders the casting space of the liquid metal.
  • the invention therefore aims to remedy these drawbacks.
  • the device for continuously casting thin strips of metal between two parallel rotary cylinders comprises a flat cover arranged above the liquid metal casting space and in the immediate vicinity of the location of its meniscus to form a heat shield sized to cover the entire surface of the liquid metal, this cover being provided with a refractory coating on its face facing the liquid metal and bearing on the two cylinders.
  • the lateral faces applied to the ends of the cylinders are pierced with liquid metal supply orifices in the casting space delimited between the two cylinders.
  • This mode of supply is indeed much more advantageous than that of supplying the pouring space from above, through a box. as in the known prior embodiments.
  • the vertical component of the liquid metal poured into the casting space by a pocket located directly above it causes turbulence and a partial mixing of the fresh liquid metal with metal being solidified within the casting space, which is not desirable for the quality of the product obtained.
  • the feed through the small faces causes only a minimum of turbulence in the bath of liquid metal, which is a factor for improving the homogeneity and therefore the quality of the thin strips obtained.
  • Figure 1 is an end elevational view of an embodiment of the continuous casting device according to the invention.
  • Figure 2 is a partial longitudinal elevation view of the device of Fig.1.
  • the device shown in the drawings is intended for the continuous casting of a liquid metal 1 such as steel, between two parallel rotary cylinders 2, which can be driven in rotation in a manner known per se by means not shown.
  • the two cylinders 2 delimit between them a casting space filled by the bath of liquid metal 1, and which is closed at the ends of the cylinders by two plates 3, called "small side faces".
  • the liquid metal bath 1 has a surface 4 called meniscus, from the edges of which and following downwards the surface of the cylinders 2, the metal liquid solidifies by forming tongues 5 of increasing thickness, which join to form a thin strip 6 of metal which is extracted by gravity from the device.
  • the device is equipped with a flat cover 7 disposed above 1 liquid metal pouring space and in the immediate vicinity of its meniscus 4.
  • This cover consists of a plate sized to cover the entire surface of the liquid metal and to take support, beyond the edges of the meniscus 4, on the surface of the cylinders 2.
  • the cover 7 On its underside facing the liquid metal 1, the cover 7 is provided with a coating 8 refractory to the liquid metal, of suitable thickness and whose the surface is in the immediate vicinity of the meniscus 4.
  • the cover 7 is pierced with an opening 9 into which opens a pipe 11 for injecting a neutral gas, through the cover 7, into the intermediate volume delimited by the meniscus 4 and by the surface of the refractory 8.
  • the pouring space is supplied through the orifices 12 of the small lateral faces 3. Furthermore, a neutral gas is injected under overpressure into the volume delimited by the meniscus 4 and the refractory 8, by the tube 11 and the opening 9. The atmosphere is therefore expelled around the periphery of the cover 7, and the neutral gas escapes along the sides of the cover 7, as indicated by the arrows F.
  • the cover 7 instead of resting directly on the surface of the cylinders 2, the cover 7 can then, if the overpressure of the neutral gas is sufficient, rest on a cushion of this gas.
  • the cover 7 is placed, by its refractory lining, in the immediate vicinity of the meniscus 4 and therefore effectively performs its function of thermal shield for the bath of liquid metal 1.
  • the injection of a neutral gas between the meniscus 4 and the refractory lining 8 protects the surface of the liquid metal against any risk of oxidation.
  • the refractory lining 8 can be constituted by a set of fibrous refractory layers, providing good thermal insulation of the ingot mold and satisfactorily avoiding untimely heating of the cover 7.
  • a coating left naked generates during its rise in temperature a gaseous release, mainly carbonaceous, which can be harmful to personnel and annoying for the proper functioning of the installation. In particular, it can disturb the functioning of metal level measuring devices optically.
  • these coatings are rapidly degraded by projections of liquid metal, which are always to be feared if the cover 7 is placed at a very short distance from the meniscus as is desirable.
  • the invention is not limited to the embodiment described and may include variant embodiments.
  • it is not essential to inject a neutral gas between the meniscus 4 and the cover 7.
  • the latter bears directly on the surface of the cylinders 2.
  • It can then be advantageous, in order to limit its wear, to produce the part of the refractory lining 8 called to be in contact with the cylinders in a dense refractory.
  • the rest of the coating 8 can be made of a softer material, such as the aforementioned fibrous refractory.

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Description

  • La présente invention a pour objet un dispositif de coulée continue de bandes minces de métal entre deux cylindres rotatifs parallèles, ce dispositif comportant en outre des faces latérales de retenue du métal liquide aux extrémités des cylindres, délimitant avec les cylindres l'espace de coulée du métal liquide.
  • On sait que le contact de la surface du métal liquide dans l'espace de coulée entre les cylindres, dans un tel dispositif, a des effets néfastes sur la composition des bandes minces obtenues, en raison en particulier des inclusions d'oxyde que ce contact peut provoquer.
  • On a donc proposé de protéger la surface du métal liquide contre l'oxydation au moyen d'un caisson parallèlépipédique disposé en appui sur les cylindres, traversé par une alimentation verticale en métal liquide à partir d'un récipient disposé au-dessus du caisson, un gaz neutre étant injecté à l'intérieur du caisson à travers sa paroi latérale (document JP-A-62 130 749).
  • Un tel dispositif ne remplit cependant pas une fonction d'écran thermique, susceptible de réfléchir suffisamment de chaleur sur la surface du métal liquide, appelée "ménisque", pour empêcher tout début de solidification superficielle du métal. En effet, la forme parallèlépipédique du caisson a pour conséquence que sa face supérieure est relativement éloignée du ménisque.
  • On connaît également (document JP-A-617 049) un dispositif dans lequel un tel caisson recouvre la surface de métal liquide et est percé, dans sa face supérieure, d'une ouverture pour le versement du métal liquide issu d'un récipient placé au dessus du caisson. Dans ce cas, ce dernier n'assure aucune protection du ménisque de métal liquide contre l'oxydation atmosphérique, et de plus n'assure que médiocrement la fonction d'écran thermique qu'il est censé remplir, en raison même de son dimensionnement.
  • L'invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients.
  • Suivant l'invention, le dispositif de coulée continue de bandes minces de métal entre deux cylindres rotatifs parallèles comprend un couvercle plat disposé au-dessus de l'espace de coulée du métal liquide et au voisinage immédiat de l'emplacement de son ménisque pour former un écran thermique dimensionné pour recouvrir toute la surface du métal liquide, ce couvercle étant pourvu d'un revêtement réfractaire sur sa face tournée vers le métal liquide et prenant appui sur les deux cylindres.
  • Le fait que le couvercle prend appui par ses bords longitudinaux sur les cylindres ne présente pas d'inconvénient, et la très faible distance entre le ménisque et la surface du réfractaire permet au couvercle d'assurer pleinement sa fonction d'écran thermique, en renvoyant sur le métal liquide pratiquement toute la chaleur dégagée par celui-ci. Dans ces conditions, tout début de solidification superficielle du métal liquide est pratiquement exclu.
  • Suivant une particularité de l'invention, les faces latérales appliquées aux extrémités des cylindres, sont percées d'orifices d'alimentation en métal liquide de l'espace de coulée délimité entre les deux cylindres.
  • Ce mode d'alimentation est en effet beaucoup plus avantageux que celui consistant à alimenter l'espace de coulée par le haut, à travers un caisson comme dans les réalisations antérieures connues. En effet, la composante verticale du métal liquide déversé dans l'espace de coulée par une poche située directement au-dessus de celui-ci, entraîne des turbulences et un mélange partiel du métal liquide frais avec du métal en cours de solidification au sein de l'espace de coulée, ce qui n'est pas souhaitable pour la qualité du produit obtenu. Au contraire, l'alimentation au travers des petites faces n'entraîne qu'un minimum de turbulences dans le bain de métal liquide, ce qui est un facteur d'amélioration de l'homogénéité et donc de la qualité des bandes minces obtenues.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif.
  • La figure 1 est une vue en élévation en bout d'une forme de réalisation du dispositif de coulée continue selon l'invention.
  • La figure 2 est une vue en élévation longitudinale partielle du dispositif de la Fig.1.
  • Le dispositif représenté aux dessins est destiné à la coulée continue d'un métal liquide 1 tel que de l'acier, entre deux cylindres rotatifs parallèles 2, pouvant être entraînés en rotation de façon connue en soi par des moyens non représentés.
  • Ces deux cylindres 2 délimitent entre eux un espace de coulée rempli par le bain de métal liquide 1, et qui est obturé aux extrémités des cylindres par deux plaques 3, appelées "petites faces latérales". Le bain de métal liquide 1 présente une surface 4 appelée ménisque, à partir des bords de laquelle et en suivant vers le bas la surface des cylindres 2, le métal liquide se solidifie en formant des langues 5 d'épaisseur croissante, qui se rejoignent pour former une bande mince 6 de métal que l'on extrait par gravité du dispositif.
  • Le dispositif est équipé d'un couvercle plat 7 disposé au-dessus de 1 espace de coulée du métal liquide et au voisinage immédiat de son ménisque 4. Ce couvercle est constitué par une plaque dimensionnée pour recouvrir toute la surface du métal liquide et pour prendre appui, au-delà des bords du ménisque 4, sur la surface des cylindres 2. Sur sa face inférieure tournée vers le métal liquide 1, le couvercle 7 est pourvu d'un revêtement 8 réfractaire au métal liquide, d'épaisseur convenable et dont la surface se trouve au voisinage immédiat du ménisque 4.
  • Le couvercle 7 est percé d'une ouverture 9 dans laquelle débouche une tubulure 11 d'injection d'un gaz neutre, à travers le couvercle 7, dans le volume intercalaire délimité par le ménisque 4 et par la surface du réfractaire 8.
  • L'alimentation de l'espace de coulée entre les cylindres 2 en métal liquide est assurée à travers les petites faces latérales 3 par des orifices 12 ménagés dans celles-ci, par des moyens connus en soi et non représentés.
  • Le fonctionnement et les avantages du dispositif qui vient d'être décrit sont les suivants.
  • On alimente l'espace de coulée à travers les orifices 12 des petites faces latérales 3. Par ailleurs on injecte un gaz neutre en surpression dans le volume délimité par le ménisque 4 et le réfractaire 8, par la tubulure 11 et l'ouverture 9. L'atmosphère est donc chassée sur le pourtour du couvercle 7, et le gaz neutre s'échappe le long des côtés du couvercle 7, comme indiqué par les flèches F. Ainsi, au lieu de reposer directement sur la surface des cylindres 2, le couvercle 7 peut alors, si la surpression du gaz neutre est suffisante, reposer sur un coussin de ce gaz.
  • Grâce à sa planéité, le couvercle 7 est placé, par son revêtement réfractaire, au voisinage immédiat du ménisque 4 et assure donc efficacement sa fonction d'écran thermique pour le bain de métal liquide 1.
  • De plus, l'injection d'un gaz neutre entre le ménisque 4 et le revêtement réfractaire 8 protège la surface du métal liquide contre tout risque d'oxydation.
  • Le revêtement réfractaire 8 peut être constitué par un ensemble de nappes de réfractaire fibreux, procurant une bonne isolation thermique de la lingotière et évitant de façon satisfaisante un chauffage intempestif du couvercle 7. Cependant, un tel revêtement laissé nu génère pendant sa montée en température un dégagement gazeux, principalement carboné, qui peut être nocif pour le personnel et gênant pour la bonne marche de l'installation. En particulier, il peut perturber le fonctionnement des appareils de mesure du niveau de métal par voie optique. De plus, ces revêtements sont rapidement dégradés par les projections de métal liquide, qui sont toujours à craindre si le couvercle 7 est placé à très faible distance du ménisque comme il est souhaitable. C'est pourquoi il est préférable de recouvrir cet ensemble de nappes de réfractaires fibreux sur sa face tournée vers le métal liquide par un tissu de fibres céramiques continues polycristallines, voire d'enrober sur ses deux faces le réfractaire fibreux par une enveloppe de telles fibres céramiques. Ces fibres, composées d'oxydes métalliques, tels que SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, supportent des contacts ponctuels avec le métal liquide, et un léger chalumage avant leur utilisation permet d'en éliminer toute matière volatile qui pourrait gêner la coulée. D'autre part, ces tissus de couleur blanche présentent une forte émissivité et renvoient efficacement le rayonnement sur le ménisque. Enfin ils jouent un rôle de coupe-flux thermique et freinent ou annulent le dégagement gazeux issu des nappes de réfractaire fibreux. Bien entendu, il est également possible de réaliser l'isolation du couvercle uniquement au moyen d'un tel tissu de fibres céramiques.
  • L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et peut comporter des variantes de réalisation. Ainsi il n'est pas indispensable d'injecter un gaz neutre entre le ménisque 4 et le couvercle 7. Dans ce cas, ce dernier prend appui directement sur la surface des cylindres 2. Il peut alors être avantageux, afin de limiter son usure, de réaliser la partie du revêtement réfractaire 8 appelée à être en contact avec les cylindres en un réfractaire dense. Le reste du revêtement 8 peut être en un matériau plus tendre, tel que le réfractaire fibreux précité.

Claims (7)

  1. Dispositif de coulée continue de bandes minces (6) de métal entre deux cylindres rotatifs parallèles (2), comportant des faces latérales (3) de retenue du métal liquide aux extrémités des cylindres délimitant avec les cylindres l'espace de coulée du métal liquide (1), caractérisé en ce qu'il comprend un couvercle plat (7), disposé au-dessus de l'espace de coulée du métal liquide (1) et au voisinage immédiat de l'emplacement de son ménisque pour former un écran thermique dimensionné pour recouvrir toute la surface du métal liquide, ce couvercle (7) étant pourvu d'un revêtement réfractaire (8) sur sa face tournée vers le métal liquide et prenant appui sur les deux cylindres (2).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces latérales (3) sont percées d'orifices (12) d'alimentation en métal liquide de l'espace de coulée délimité entre les deux cylindres (2).
  3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans le couvercle (7) est ménagée une ouverture (9) d'injection d'un gaz neutre en surpression dans le volume intercalaire entre le ménisque (4) de métal liquide et le revêtement réfractaire (8), ce gaz pouvant former coussin d'appui du couvercle.
  4. Couvercle plat (7) revêtu d'un réfractaire (8), destiné au dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.
  5. Couvercle selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réfractaire (8) est un ensemble de nappes de réfractaire fibreux.
  6. Couvercle selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réfractaire (8) est un tissu de fibres céramiques continues polycristallines.
  7. Couvercle selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réfractaire (8) comprend à la fois un ensemble de nappes de réfractaire fibreux et un tissu de fibres céramiques continues polycristallines.
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