EP0588743A1 - Dispositif de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces - Google Patents

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EP0588743A1
EP0588743A1 EP93470022A EP93470022A EP0588743A1 EP 0588743 A1 EP0588743 A1 EP 0588743A1 EP 93470022 A EP93470022 A EP 93470022A EP 93470022 A EP93470022 A EP 93470022A EP 0588743 A1 EP0588743 A1 EP 0588743A1
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cylinders
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side wall
self
lubricating
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Pierre Delassus
Luc Vendeville
Jean-Michel Damasse
Jean-Marie Osswald
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Thyssen Stahl AG
USINOR SA
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Thyssen Stahl AG
USINOR Sacilor SA
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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
    • B22D11/06—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
    • B22D11/0665—Accessories therefor for treating the casting surfaces, e.g. calibrating, cleaning, dressing, preheating
    • B22D11/0668—Accessories therefor for treating the casting surfaces, e.g. calibrating, cleaning, dressing, preheating for dressing, coating or lubricating
    • 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
    • B22D11/06—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 a device for continuous casting of metals comprising two cylinders with parallel axes, driven in opposite directions and separated by a predetermined distance, and two fixed walls for closing the casting space defined between the two. cylinders.
  • Such devices are already known and used in particular for obtaining thin metallic products, such as sheets or strips, in particular made of steel.
  • each side wall with rollers or balls brought into contact with the sides of the cylinders by elastic support means acting on the rear of the side walls. and so as to define an operating clearance between the edges of the cylinders and the active surface, on the side of the casting space, of the side walls.
  • Such an arrangement is however complex.
  • the raceway of the rollers or balls cannot be located just at the periphery of the cylinders. As the expansion of the cylinders may be different between the periphery and the area of the raceway, it follows that said operating clearance may vary during casting.
  • mops side walls comprising, facing the edges of the cylinders, frustoconical disc portions, called “mops" by analogy of shape, made of a material having specially adapted thermal and mechanical characteristics, different refractory material located between these mops and in contact with the liquid metal.
  • mops are either permanently pressed against the sides of the cylinders, or kept at a distance from them with a slight cold clearance before casting and at the start of casting, but liable to come into contact during the expansion of the cylinders in progress. of casting. In both cases, an injection of lubricant at the interface is necessary.
  • the object of the present invention is to solve the problems mentioned above, to eliminate the supply of lubricant, whether by injection of a liquid lubricant or by depositing a solid or pasty lubricant, and to facilitate installation. of the device and / or the replacement of the side walls.
  • the invention relates to a continuous casting device between cylinders of thin metallic products, in particular steel, comprising two cooled cylinders driven in rotation and two side walls pressed against the front ends of the cylinders and delimiting with those here a liquid metal pouring space, characterized in that it comprises, at least locally in areas where the side walls face the front ends of the cylinders, a layer of a self-lubricating solid material.
  • self-lubricating solid material generally designates any solid material with a low coefficient of friction, which cannot be consumed under normal conditions of use.
  • the injection of liquid lubricant is eliminated.
  • the thickness of said layer defines a fixed clearance between the edges of the cylindrical surfaces of the cylinders and the side walls, even when said cylinders expand axially at the periphery.
  • this material is a self-lubricating plastic material, such as polytetrafluoroethylene (PTFE) known under the name teflon, or alternatively perfluorinated polyethylene propylene (FEP) or diallylisophthalate, or other similar self-lubricating plastic materials.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FEP perfluorinated polyethylene propylene
  • diallylisophthalate or other similar self-lubricating plastic materials.
  • said layer consists of a localized coating of the side wall.
  • said layer is formed by a part, projecting relative to the surface of the side wall, of a plate fixed in a groove of said side wall.
  • said layer is discontinuous and formed by a plurality of studs spaced apart from each other.
  • each stud is formed by the end of a sliding bar in a bore in the side wall, perpendicular to the surface of the latter, and adjustable in position.
  • said layer can also be fixed to the front walls of the cylinders.
  • Figure 1 shows the two cylinders 1, 2 of a casting device between cylinders, and a side wall 3 for closing the casting space 4.
  • the latter is poured according to arrow F into the casting space 4, solidifies on contact with the cooled walls of cylinders 1 and 2, and is extracted downwards during the rotation of the cylinders, according to arrows F1, to form a thin strip 5.
  • the side wall 3 is pushed towards the front ends 6, 7 of the cylinders, for example by elastic means, such as springs 8, or any other pressure means.
  • the wall 3 essentially consists of a plate of refractory material comprising a flat surface 9, at least in the zones 10, 11 where the side wall faces the cylinders.
  • the wall 3 comprises a coating 21 of a self-lubricating solid material.
  • This coating forms a continuous layer from top to bottom of the side wall 3 (fig. 3) on an annular sector 22 whose outside radius Re is slightly smaller than that of the cylinders and has a thickness of 0.01 to 0.1 mm.
  • the coating 21 is pressed against the front end surface 6, 7 of the cylinders, determining between the latter and the surface 9 of the side wall a clearance j1 of value equal to the thickness of the coating.
  • the clearance j2 is preferably 5 to 10 mm; but it can be reduced compared to these values, if not canceled, in the case where the nature of the coating 21 does not prohibitively prohibit any contact with the molten cast metal.
  • the coating 21 is preferably made of Teflon, or other self-lubricating plastic.
  • the self-lubricating qualities of this material result of the transfer of a thin oriented film of this material onto the opposing surface in movement in contact with said material, which ensures very good sliding as soon as this transfer is achieved and virtually eliminates any subsequent consumption of said material.
  • a particular advantage of self-lubricating plastics is that it is possible to deposit them in a thin layer directly on the surface of the side wall facing the cylinder.
  • This coating can be produced by any known type of deposition process suitable for the material concerned, for example by chemical deposition, chemical or physical vapor deposition, etc.
  • FIG 4 there is shown a variant of the invention applied to a casting device having side walls 3 provided with disc portions such as those described in document FR 2666256 already cited in the introductory part.
  • the side wall 3 comprises a housing 31 provided with a recess in which is placed a plate 32 of refractory material, the flush surface 33 of which has a shape corresponding to the vertical cross section of the casting space 4 defined between the two cylinders 1 and 2.
  • This plate 32 is bordered on each side by portions of metal frustoconical discs 34, 35, also called “mops" fixed to the housing 31 by screws 36 shown only by their axes in FIG. 4.
  • These mops 34, 35 have an outer radius Re1 substantially equal to that of the cylinders, so that the edges 37 formed by their edges of larger radius face the edges 38 formed by the edges of the cylindrical walls of the cylinders.
  • the layer 21 of self-lubricating solid material is formed by a part of a plate 38 of this material, projecting from the surface 39 of the mop 34.
  • This plate 38 is held by anchoring in a groove 40 in dovetail machined in the mop. To avoid sliding of the plate 38 in the groove 39, the latter is closed downwards, to form a stop 41.
  • the layer 21 of self-lubricating solid material covers the entire surface 39 of the mop.
  • said layer preferably consists of a coating deposited according to one of the methods already mentioned in the description of the first variant.
  • the layer of self-lubricating solid material is discontinuous and consists of a plurality of studs 51 distributed over the height of the mop 34.
  • These studs can be circular, as shown in FIG. 7 and of diameter slightly less than the width of the mop.
  • each stud 51 is formed by the end of a bar 52 made of self-lubricating material, which can slide in a bore 53 machined in the pruning rod perpendicularly to the surface 39 thereof.
  • Each bar comprises means, not shown, for adjusting in axial position, in the direction of the arrows 54, so as to be able to adjust the overhang of these bars relative to the surface 39. This makes it possible to compensate for any wear of the studs, and also possibly to independently adjust the overhang of each stud.
  • the layer of self-lubricating solid material may also be fixed or deposited on the front walls of the cylinders, near their periphery, in the form of a continuous or discontinuous strip.

Abstract

Le dispositif comporte deux cylindres refroidis (1, 2) entraînés en rotation et deux parois (3) latérales plaquées contre les extrémités frontales (6, 7) des cylindres et délimitant avec ceux-ci un espace de coulée du métal liquide, et, au moins localement dans des zones (10, 11) où les parois latérales font face aux extrémités frontales des cylindres, une couche (21) d'un matériau solide autolubrifiant. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de coulée continue des métaux comportant deux cylindres d'axes parallèles, entraînés en rotation de sens contraire et séparés d'une distance prédéterminée, et deux parois fixes d'obturation de l'espace de coulée défini entre les deux cylindres.
  • De tels dispositifs sont déjà connus et utilisés notamment pour l'obtention de produits métalliques minces, tels que des tôles ou bandes, notamment en acier.
  • Un des problèmes rencontrés dans l'utilisation de ce type de dispositif est d'assurer l'étanchéité au métal liquide entre les cylindres et les parois latérales fixes, tenant compte du fait que les cylindres se dilatent selon leur direction axiale en cours de coulée.
  • Pour tenter de résoudre ce problème, il a déjà été proposé, dans le document FR 2647376, de munir chaque paroi latérale de galets ou billes mis au contact des flancs des cylindres par des moyens d'appui élastiques agissant sur l'arrière des parois latérales et de manière à définir un jeu de fonctionnement entre les bords des cylindres et la surface active, du côté de l'espace de coulée, des parois latérales. Une telle disposition est cependant complexe. De plus, le chemin de roulement des galets ou billes ne peut être situé juste à la périphérie des cylindres. Comme la dilatation des cylindres peut être différente entre la périphérie et la zone du chemin de roulement, il s'ensuit que ledit jeu de fonctionnement peut varier en cours de coulée.
  • Il a également été proposé de plaquer directement les parois latérales en matériau réfractaire contre les flancs des cylindres par des ressorts, mais cette disposition nécessite d'apporter à l'interface, de manière continue en cours de coulée, un lubrifiant sous forme liquide ou solide. Ce lubrifiant est susceptible de polluer le métal liquide, en pénétrant dans l'espace de coulée. Par ailleurs, le jeu entre paroi latérale et cylindres étant pratiquement supprimé, cette disposition favorise entre ceux-ci des échanges thermiques non souhaitables, et l'usure du réfractaire ne peut être totalement supprimée malgré la lubrification.
  • On connaît également, par le document FR 2666256, des parois latérales comportant, face aux bords des cylindres, des portions de disque tronconique, appelées "serpettes" par analogie de forme, réalisées en un matériau ayant des caractéristiques thermiques et mécaniques spécialement adaptées, différent du matériau réfractaire situé entre ces serpettes et en contact avec le métal liquide. Ces serpettes sont soit plaquées en permanence contre les flancs des cylindres, soit maintenues à distance de ceux-ci avec un faible jeu à froid avant la coulée et en début de coulée, mais susceptibles de venir en contact lors de la dilatation des cylindres en cours de coulée. Dans les deux cas, une injection de lubrifiant à l'interface s'avère nécessaire.
  • La présente invention a pour but de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus, de supprimer l'apport de lubrifiant, que ce soit par injection d'un lubrifiant liquide ou par dépôt d'un lubrifiant solide ou pâteux, et de faciliter l'installation du dispositif et/ou le remplacement des parois latérales.
  • Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces, notamment en acier, comportant deux cylindres refroidis entraînés en rotation et deux parois latérales plaquées contre les extrémités frontales des cylindres et délimitant avec ceux-ci un espace de coulée du métal liquide, caractérisé en ce qu'il comporte, au moins localement dans des zones où les parois latérales font face aux extrémités frontales des cylindres, une couche d'un matériau solide autolubrifiant.
  • L'expression "matériau solide autolubrifiant" désigne de manière générale tout matériau solide à faible coefficient de frottement, non consommable dans les conditions normales d'utilisation.
  • Grâce à l'invention, l'injection de lubrifiant liquide est supprimée. De plus l'épaisseur de ladite couche définit un jeu fixe entre les bords des surfaces cylindriques des cylindres et les parois latérales, même lorsque lesdits cylindres se dilatent axialement en périphérie.
  • Préférentiellement, ce matériau est une matière plastique autolubrifiante, telle que le polytétrafluoréthylène (PTFE) connu sous la dénomination téflon, ou encore du poly-éthylènepropylène perfluoré (FEP) ou du diallylisophtalate, ou autres matières plastiques autolubrifiantes similaires.
  • L'utilisation d'une couche de matériau solide autolubrifiant à l'interface cylindre-paroi latérale permet de réduire fortement le frottement sans apport de lubrifiant. Comme il n'y a pratiquement pas d'usure, donc de consommation de cette couche, son épaisseur reste constante lors de la mise en oeuvre du dispositif, pendant la coulée.
  • Selon une variante de l'invention ladite couche est constituée par un revêtement localisé de la paroi latérale.
  • Selon une autre variante, ladite couche est formée par une partie, débordante par rapport à la surface de la paroi latérale, d'une plaque fixée dans une rainure de ladite paroi latérale.
  • Selon des caractéristiques additionnelles :
    • ladite couche est continue sur un secteur annulaire s'étendant du haut en bas de ladite zone ;
    • le secteur annulaire a un rayon extérieur sensiblement égal à celui des cylindres ;
    • le secteur annulaire a un rayon extérieur inférieur à celui des cylindres ;
    • le secteur annulaire a un rayon extérieur inférieur de 5 à 10 mm à celui des cylindres ;
    • le revêtement est réalisé par un procédé de dépôt en couche mince tel que dépôt chimique, dépôt en phase vapeur, ou par plasma.
  • Selon une autre variante encore, ladite couche est discontinue et constituée par une pluralité de plots espacés entre eux.
  • Dans cette variante, préférentiellement, chaque plot est formé par l'extrémité d'un barreau coulissant dans un alésage de la paroi latérale, perpendiculairement à la surface de celle-ci, et réglable en position.
  • Selon d'autres caractéristiques :
    • le matériau autolubrifiant est un matériau composite, notamment à base de matière plastique autolubrifiante ou comportant une telle matière (par exemple : PTFE + MoS₂ + fibre de verre, PTFE + fibres métalliques orientées, PTFE dans une matière métallique frittée, polyimide aromatique + graphite, etc...)
    • l'épaisseur de la couche est comprise entre 0,01 et 0,1 mm.
  • Enfin, ladite couche peut également être fixée sur les parois frontales des cylindres.
  • D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite de divers modes de réalisation de l'invention, dans un dispositif de coulée continue entre cylindres de produits minces en acier.
  • On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique partielle d'un dispositif de coulée entre cylindres ;
    • la figure 2, est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une demi-vue de la paroi latérale dans une première variante de l'invention ;
    • la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2, dans le cas d'une paroi latérale pourvue de portions de disques en forme de serpettes ;
    • les figures 5, 6 et 7 sont des demi-vues de face de la paroi latérale pourvue de serpettes ;
    • les figures 8, 9 et 10 sont des vues de la serpette, selon trois variantes, en coupe selon respectivement les lignes VIII-VIII de la figure 5, IX-IX de la figure 6 et X-X de la figure 7.
  • La figure 1 représente les deux cylindres 1, 2 d'un dispositif de coulée entre cylindres, et une paroi latérale 3 d'obturation de l'espace de coulée 4. Lors de la coulée, par exemple d'un acier, celui-ci est déversé selon la flèche F dans l'espace de coulée 4, se solidifie au contact des parois refroidies des cylindres 1 et 2, et est extrait vers le bas lors de la rotation des cylindres, selon les flèches F1, pour former une bande mince 5.
  • La paroi latérale 3 est poussée vers les extrémités frontales 6, 7 des cylindres, par exemple par des moyens élastiques, tels que des ressorts 8, ou tout autre moyen de pression.
  • Dans la variante représentée à la figure 2, la paroi 3 est essentiellement constituée d'une plaque en matériau réfractaire comportant une surface plane 9, au moins dans les zones 10, 11 où la paroi latérale fait face aux cylindres.
  • Dans ces zones 10, 11, la paroi 3 comporte un revêtement 21 d'un matériau solide autolubrifiant. Ce revêtement forme une couche continue du haut en bas de la paroi latérale 3, (fig. 3) sur un secteur annulaire 22 dont le rayon extérieur Re est légèrement inférieur à celui des cylindres et a une épaisseur de 0,01 à 0,1 mm.
  • Sous l'effet des ressorts 8, le revêtement 21 est plaqué contre la surface d'extrémité frontale 6, 7 des cylindres, déterminant entre celle-ci et la surface 9 de la paroi latérale un jeu j1 de valeur égale à l'épaisseur du revêtement. Le centre de courbure du secteur annulaire 22 coïncidant avec l'axe du cylindre, il subsiste également entre le bord extérieur 23 du revêtement et la paroi cylindrique du cylindre un jeu radial j2, qui évite un contact direct entre le revêtement et le métal coulé, ce dernier ne pouvant s'infiltrer dans le faible jeu j1. Le jeu j2 est préférentiellement de 5 à 10 mm ; mais il peut être réduit par rapport à ces valeurs, sinon annulé, dans le cas où la nature du revêtement 21 n'exclut pas de manière rédhibitoire tout contact avec le métal coulé en fusion.
  • Le revêtement 21 est préférentiellement réalisé en téflon, ou autre matière plastique autolubrifiante. Les qualités autolubrifiantes de ce matériau résultent du transfert d'une mince pellicule orientée de ce matériau sur la surface antagoniste en déplacement au contact dudit matériau, ce qui assure un très bon glissement dès ce transfert réalisé et élimine pratiquement toute consommation ultérieure dudit matériau.
  • Un avantage particulier des matières plastiques autolubrifiantes est qu'il est possible de les déposer en couche mince directement sur la surface de la paroi latérale en regard avec le cylindre.
  • Ce revêtement peut être réalisé par tout procédé de dépôt de type connu adéquat pour le matériau concerné, par exemple par dépôt chimique, dépôt chimique ou physique en phase vapeur, etc...
  • A la figure 4, on a représenté une variante de l'invention appliquée à un dispositif de coulée comportant des parois latérales 3 pourvues de portions de disques telles que celles décrites dans le document FR 2666256 déjà cité dans la partie introductive.
  • Dans cette variante la paroi latérale 3 comporte un boîtier 31 pourvu d'un dégagement dans lequel est placé une plaque 32 en matériau réfractaire, dont la surface affleurante 33 a une forme correspondante à la section droite verticale de l'espace de coulée 4 défini entre les deux cylindres 1 et 2. Cette plaque 32 est bordée de chaque côté par des portions de disques tronconiques métalliques 34, 35, encore appelées "serpettes" fixées sur le boîtier 31 par des vis 36 représentées uniquement par leurs axes sur la figure 4.
  • Ces serpettes 34, 35 ont un rayon extérieur Re1 sensiblement égal à celui des cylindres, de sorte que les arêtes 37 formées par leurs bords de plus grand rayon sont face aux arêtes 38 formées par les bords des parois cylindriques des cylindres.
  • Dans la variante représentée aux figures 5 et 8, la couche 21 de matériau solide autolubrifiant est formée par une partie d'une plaque 38 de ce matériau, débordant de la surface 39 de la serpette 34. Cette plaque 38 est maintenue par ancrage dans une rainure 40 en queue d'aronde usinée dans la serpette. Pour éviter un glissement de la plaque 38 dans la rainure 39, cette dernière est obturée vers le bas, pour former une butée 41.
  • Dans la variante représentée aux figures 6 et 9, la couche 21 de matériau solide autolubrifiant recouvre toute la surface 39 de la serpette. Dans ce cas, ladite couche est préférentiellement constituée d'un revêtement déposé selon l'un des procédés déjà mentionnés dans la description de la première variante.
  • Dans la variante représentée aux figures 7 et 10, la couche de matériau solide autolubrifiant est discontinue et constituée d'une pluralité de plots 51 répartis sur la hauteur de la serpette 34. Ces plots peuvent être circulaires, comme représenté sur la figure 7 et de diamètre légèrement inférieur à la largeur de la serpette. Préférentiellement chaque plot 51 est formé par l'extrémité d'un barreau 52 en matériau autolubrifiant, pouvant coulisser dans un alésage 53 usiné dans la serpette perpendiculairement à la surface 39 de celle-ci. Chaque barreau comporte des moyens, non représentés, de réglage en position axiale, selon la direction des flèches 54, de manière à pouvoir ajuster le débord de ces barreaux par rapport à la surface 39. Ceci permet de compenser l'éventuelle usure des plots, et aussi éventuellement de régler indépendamment le débord de chaque plot.
  • L'invention n'est pas limitée aux seuls exemples qui viennent d'être décrits. On pourra par exemple combiner en une même réalisation des caractéristiques décrites ci-dessus dans le cadre de plusieurs variantes. La couche de matériau solide autolubrifiant pourra également être fixée ou déposée sur les parois frontales des cylindres, à proximité de leur périphérie, sous forme d'une bande continue ou discontinue.

Claims (12)

1) Dispositif de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces, notamment en acier, comportant deux cylindres (1, 2) refroidis entraînés en rotation et deux parois (3) latérales plaquées contre les extrémités frontales (6, 7) des cylindres et délimitant avec ceux-ci un espace de coulée (4) du métal liquide, caractérisé en ce qu'il comporte, au moins localement dans des zones (10, 11) où les parois latérales font face aux extrémités frontales des cylindres, une couche (21) d'un matériau solide autolubrifiant.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche est constituée par un revêtement localisé de la paroi latérale.
3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche est formée par une partie, débordante par rapport à la surface (39) de la paroi latérale, d'une plaque (38) fixée dans une rainure (40) de ladite paroi latérale.
4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche est continue sur un secteur annulaire (22) s'étendant du haut en bas de ladite zone.
5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le secteur annulaire a un rayon (Re) égal ou légèrement inférieur à celui des cylindres.
6) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement est réalisé par un procédé de dépôt en couche mince tel que dépôt chimique, dépôt en phase vapeur, ou par plasma.
7) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche est discontinue et constituée par une pluralité de plots (51) espacés entre eux.
8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque plot (51) est formé par l'extrémité d'un barreau (52) coulissant dans un alésage (53) de la paroi latérale, perpendiculairement à la surface (39) de celle-ci, et réglable en position.
9) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matériau solide comporte une matière plastique autolubrifiante.
10) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche est formée par un matériau autolubrifiant composite.
11) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche est comprise entre 0,01 et 0,1 mm.
12) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche est fixée ou déposée sur les parois frontales (6,7) des cylindres.
EP93470022A 1992-09-14 1993-09-10 Dispositif de coulée continue entre cylindres de produits métalliques minces Expired - Lifetime EP0588743B1 (fr)

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