EP0714716B1 - Dispositif de coulée continue entre cylindres a capotage d'inertage - Google Patents

Dispositif de coulée continue entre cylindres a capotage d'inertage Download PDF

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EP0714716B1
EP0714716B1 EP95402514A EP95402514A EP0714716B1 EP 0714716 B1 EP0714716 B1 EP 0714716B1 EP 95402514 A EP95402514 A EP 95402514A EP 95402514 A EP95402514 A EP 95402514A EP 0714716 B1 EP0714716 B1 EP 0714716B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
roll
shroud
walls
gas
cylinders
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95402514A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0714716A1 (fr
Inventor
Jacques Barbe
Jean-Marie Pelletier
Pierre Delassus
Gerhard Pateisky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssen Stahl AG
USINOR SA
Original Assignee
Thyssen Stahl AG
USINOR SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssen Stahl AG, USINOR SA filed Critical Thyssen Stahl AG
Publication of EP0714716A1 publication Critical patent/EP0714716A1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
    • 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
    • B22D11/0697—Accessories therefor for casting in a protected atmosphere

Definitions

  • the present invention relates to a device for continuous casting between cylinders with a cover of inerting the casting space defined between the said cylinders.
  • a known problem is that the metal in the pouring space tends to cool on the surface and thus creating parasitic solidifications which harm the proper functioning of the installation. to remedy this problem, it has already been proposed to place above the casting space a thermally insulating cover.
  • the document EP-A-0409645 describes a installation in which injection channels of a inert gases are arranged against the side walls longitudinal of a cover covering the pouring space, these channels having a slit directed towards the surface cylinders, so as to blow towards this surface said inert gas, to remove the film of entrained air by the cylinders during their rotation, and particularly the air contained in the roughness hollows of the said surface, this in order to prevent the said air from penetrate into the casting space and therefore maintain there a non-oxidizing atmosphere.
  • the present invention aims in particular to solve these problems and is particularly aimed at propose a rollover system to ensure a reliable inerting of the pouring space, control efficient of the nature and quantity of the gas supplied by the surface roughness of the cylinders, which influences, remaining trapped in the hollows of roughness between the cylinders and the skin of solidified metal, on the flow thermal between said metal and the walls of the cylinders, and therefore on the solidification conditions and on the form of said walls.
  • the object of the invention is a continuous casting device between cylinders comprising two counter-rotating cylinders, of axes parallel, defining between them a casting space, a cowling placed above the pouring space and having two longitudinal walls which extend respectively along the surface of each cylinder and which are provided with gas supply pipes opening onto the said surfaces, characterized in that each wall has sealing means by pressure drop, to create a pressure drop in a area between said wall and the surface of the cylinder corresponding and between two of the said conduits, so that the gas flow brought by the conduit being in upstream, relative to the direction of rotation of the cylinder, i.e. directed towards the outside of the cowling, and the gas flow brought by the downstream conduit is directed towards casting space.
  • the said sealing means by loss of load are formed by a protrusion from the wall extending between the said conduits up to direct proximity of the cylinder surface, and they may have longitudinal grooves, parallel to said conduits; these grooves, being located in the direct vicinity of the surface of each cylinder, constitute with it, a series of baffles accentuating the pressure drop between the conduits.
  • these are drilled in said walls and said orifices preferably consist of a continuous slot along the length of said conduits, or of several slots adjacent, and the conduits comprise, at least in the area of said orifices opening facing the surface of the cylinder, a porous material.
  • the device comprises means for controlling the position of the rollover relative to the surface of the cylinder.
  • These means comprising for example position sensors linked to the rollover and measuring the distance variations of the surface of the cylinders with respect to said rollover, and cylinders for adjusting the position of the cowling relative to to the chassis of the device, maintain the conduits and especially the sealing means by loss of charge at substantially constant distance from the surface cylinders, when it deforms by expansion thermal, so that the pressure drop between the ducts remains substantially constant and as high as possible.
  • FIG. 1 and 2 there is shown schematically, in section along a plane perpendicular to the axes of the cylinders, the area supply of molten metal to a continuous casting.
  • This installation includes two casting cylinders 1, 2 including the external wall 3, conventionally made up of a ferrule, is energetically cooled.
  • the cylinders 1 and 2 are driven in rotation according to arrow F.
  • a cover 4 for inerting and of thermal insulation is located above the space of casting 5 defined between the two cylinders.
  • the rollover is connected to a distributor 6 containing the molten metal, on which is fixed a supply nozzle 7 which extends vertically into the casting space 5.
  • Shutter means 8 such as for example a drawer system of known type, are placed on the distributor, to be able to close the nozzle 7.
  • the cowling 4 is tightly connected to this system at drawer by sealing means 9, surrounding the nozzle, for example, as shown in the figures 1 and 2, a sand joint system; these means sealing allow a slight offset between the distributor and the casting installation, while retaining the required seal, and therefore allow simultaneous inerting of the nozzle.
  • the cowling 4 is maintained on the installation by support means 10 adjustable, in particular height, so that longitudinal walls 41 of the rollover be maintained above the ferrules 3 of cylinders, a short distance from their surfaces.
  • the longitudinal walls 41 therefore extend parallel to the axes of cylinders 1, 2, over the entire width of the ferrules, and bear on their face directed towards inside the enclosure, a protective coating thermal constituted for example by elements refractories 42 which extend down below the said longitudinal walls 41 to near the cylinder surfaces, so as to protect the said thermal radiation walls of the molten metal contained in the pouring space.
  • a waterproof cover 43 provides the connection between the longitudinal walls 41 and the sealing means 9.
  • the cover 43 has walls frontal 44 which extend vertically to lateral closing walls 11, conventionally placed against the edges of the cylinders to seal the space of casting towards said ends of the cylinders.
  • these closure walls known by elsewhere generally have a metal housing 12, of which only the upper part is shown Figure 2, which supports a refractory lining 13 applied against the edges of the ferrules 3.
  • Means dynamic seals 14 are provided between the lower ends of the front walls 44 of the cowling and said lateral closure walls 11, these dynamic sealing means being preferably consisting of a sealing system with baffles, which ensures leak tightness load without direct contact between the casing 12 and the cowling 4.
  • a satisfactory seal can be obtained despite the displacement of the obturation walls side 11, inevitable during casting.
  • Each longitudinal wall 41 of the cowling comprises two conduits 45, 46 parallel to each other and extending in the immediate vicinity of the cylinder wall and on the full width of these.
  • Each of these conduits opens laterally, through respective orifices 47, 48 made in the form of longitudinal slots, at the lower surface 49 of wall 41, opposite the cylinder surface.
  • leak-proofing means are provided load, formed for example simply by a part 50 from the wall, projecting towards the cylinder with respect to to the said conduits. This projecting part is shaped so as to create a significant pressure drop for gases brought between the wall and the surface of the cylinder.
  • the slots 47, 48 open out in a direction inclined to the surface of the cylinders, the inclination of the slots 47 of the duct 45 located most upstream with respect to the direction of rotation of cylinder 1 being directed towards the outside of the cowling, so that a flow of gas leaving these slots is directed almost exclusively towards the outside, while the slots 48 of the duct 46, located downstream, are preferably directed towards casting space. So when an inert gas under pressure is introduced into conduit 45, it is directed through the slots 47, towards the surface of the cylinder 1, and at against the direction of rotation thereof, to oppose the penetration of outside air into the space of casting.
  • a brush 51 is located against the outside of the wall 41 to limit the amount of air supplied under the longitudinal wall due to the rotation of the cylinders, and in particular protect said wall from currents rising hot air generated by the rotation.
  • blowing means 52 are still arranged upstream of the brush 51, to direct a gas jet towards the surface of cylinder 1, also against the direction of rotation of this last.
  • the duct 45 and the slots 47 make it possible to bring to the interface between the longitudinal wall 41 of the cowling 4 and the cylinder a flow of gas directed outward from the rollover, and which, in combination with the means of blowing 52 and the brush 51, opposes the passage of the air, entrained with the cylinder in rotation, towards the casting space, while the duct 46 allows to bring gas directly against the surface of the cylinder inerting or a gas mixture of characteristics predetermined, which can be adapted according to the casting conditions, and the short distance between the protruding part 50 and the surface of the cylinder creating a sufficient pressure drop in zone 22 between the two conduits to ensure between them the best sealing possible.
  • the longitudinal walls 41 are surmounted a frame 53 to which they are linked, this frame being also internally coated with a refractory of thermal protection 54.
  • the support means 10 of the cowling are fixed on this frame and rest by through cylinders 55 on sleepers 56 of the framework of the installation. Sleepers 56 carry also windbreak systems 57 comprising a lip 58 arranged as close as possible to the surface of the cylinders but contactless, these windbreakers are designed to protect the longitudinal walls 41 of the hot air currents which envelop the cylinders during casting.
  • a heat shield 59 consisting of a plate of refractory material extending substantially horizontally and connecting the said elements 42, an orifice 60 being provided in this plate for the passage of the nozzle 7.
  • the frame 53 is surmounted by the cover 43, which is connected to drawer 8 of the distributor by a sealing means having a certain flexibility and having a height adjustable, such as bellows 61.
  • the cover can also include various accessories such as porthole 62, or supports for measuring instruments metal level in the pouring space, etc.
  • Non-contact distance measuring sensors 63 of known type, for example capacitive sensors, are placed on the longitudinal walls 41, near the cylinders, to continuously measure the distance of said walls 41 with respect to the surface of the cylinders, and order the jacks 55 to maintain this distance constant. These sensors could be replaced by any other means allowing the enslavement of the position of the rollover relative to the position of the surface of the cylinders in the area adjacent to the conduits 45, 46.
  • the conduits 45 and 46 preferably comprise a porous material allowing to homogenize the distribution of the gas supplied in these conduits over their entire length.
  • tubes 72, 73 made of such a porous material are placed for this purpose respectively in conduits 45, 46, the gas being brought inside these tubes and dividing from homogeneously along the length of the conduits during its passage through said porous material.
  • FIG. 4 represents this wall in section at enlarged scale.
  • the gas supplied in line 45 located most upstream with respect to the direction of rotation of the cylinder, escapes from this conduit through the orifices 47 by creating a laminar gas flow (arrows F1) against the direction of rotation of the cylinder (arrow F) which constitutes a barrier for the film of air driven by the rotation of the cylinder 2.
  • the two gas streams (F1, F2) are, at the interface between the wall 41 and the surface of the cylinder, separated by a practically stationary gas partition retained in zone 22 by the baffles formed by the grooves 64 made on the lower surface of the wall 41, between the two conduits 45, 46, and parallel to these.
  • this partition gas generating a pressure drop between outlets of the conduits at the lower surface 49 of the wall 41, can only have its effect if the distance between this surface 49 and the cylinder wall is sufficiently weak, which requires power keep this short distance during casting, despite the expansion deformations of the cylinder, in acting on the height positioning jacks 55 of the rollover.
  • the distance j1 between the cylinder and the lower surface 49 of the wall 41, in upstream of the duct 45 is preferably lower or equal to 2 mm, the corresponding distance j2, downstream of the duct 46 is less than or equal to 2.5 mm, and the distance j3, at zone 22, is less than or equal to 1.5 mm.
  • the inerting gas stream from line 46 has two other main effects, which will be specified below.
  • the flow of gas which enters the casting space is divided into a flow Q 1 which remains in the boundary layer attached to the cylinder, penetrates between the surface of the cylinder and the cast metal and therefore intervenes in the heat exchange between the latter, and a flow rate Q 2 which passes over the surface of the bath of cast metal and ensures its inerting.
  • a third flow Q 3 escapes towards the upper part of the cowling, through orifices 65 made for this purpose in the refractory lining 42 and / or the heat shield 59, to prevent too much flow from reaching the meniscus of cast metal, which could lead to gas saturation of the said metal and cause it to cool.
  • the device includes adjustment and control means placed on circuits independent supply of conduits 45, 46, shown in the drawing in Figure 5.
  • a first supply circuit 81 is connected on the conduits 45 of the two walls 41, and a second similar circuit 82 simultaneously supplies the conduits 46.
  • Each circuit includes a mixing chamber 83 connected to supply networks of different gases inerting (eg argon, nitrogen, etc.) by valves 84 adjustable to adjust the composition of the mixture formed in the room, and a distribution circuit comprising successively: an all-or-nothing valve controlled from distance 85, a pressure gauge 86 and a thermometer 87, a gas heater 88, a second set of pressure gauges 89 and thermometer 90, a flow meter 91, a regulator 92 to adjust the pressure of the gas or gas mixture in the conduits 45, and a pressure gauge 93.
  • gases inerting eg argon, nitrogen, etc.
  • the two circuits 81 and 82 can be completed by a third similar direct injection circuit of inerting gas in the cowling.

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Description

La présente invention concerne un dispositif de coulée continue entre cylindres comportant un capotage d'inertage de l'espace de coulée défini entre les dits cylindres.
On connaít déjà des installations de coulée continue entre cylindres, notamment pour l'obtention directe de bandes minces en acier, qui comportent deux cylindres contra-rotatifs, d'axes parallèles, définissant entre eux un espace de coulée dans lequel est déversé du métal en fusion qui se solidifie au contact des parois refroidies des cylindres, et est extrait sous forme de bande lors de la rotation des dits cylindres.
Un problème connu est que le métal contenu dans l'espace de coulée a tendance à refroidir en surface et ainsi à créer des solidifications parasites qui nuisent au bon fonctionnement de l'installation. pour remédier à ce problème, il a déjà été proposé de placer au dessus de l'espace de coulée un capot thermiquement isolant.
Par ailleurs, pour éviter une oxydation du métal en fusion, et un début de solidification, il a aussi été proposé d'utiliser un système de capotage dans lequel un gaz d'inertage est introduit pour éviter le contact de l'air ambiant avec le métal liquide et la peau de métal en cours de solidification. Pour éviter une consommation excessive de ce gaz d'inertage, le capot est placé le plus près possible de la surface des cylindres sans cependant les toucher, ainsi que de la partie supérieure des faces latérales. Comme les cylindres sont en rotation et de plus peuvent se déformer par dilatation, il n'est pas possible d'assurer par des joints statiques une bonne étanchéité entre le dit capot et les cylindres. De plus de tels joints risqueraient de détériorer la surface des cylindres. Aussi, il a déjà été proposé d'assurer une étanchéité en insufflant un gaz inerte dans la zone de recouvrement des cylindres par le capot, pour à la fois empêcher l'entrée d'air sous le capot, et les fuites du gaz d'inertage vers l'extérieur du volume protégé de la lingotière.
Ainsi, le document EP-A-0409645 décrit une installation dans laquelle des canaux d'injection d'un gaz inerte sont disposés contre les parois latérales longitudinales d'un capot recouvrant l'espace de coulée, ces canaux comportant une fente dirigée vers la surface des cylindres, de manière à souffler vers cette surface le dit gaz inerte, pour en enlever le film d'air entraíné par les cylindres lors de leur rotation, et particulièrement l'air contenu dans les creux de rugosité de la dite surface, ceci afin d'empêcher le dit air de pénétrer dans l'espace de coulée et donc d'y maintenir une atmosphère non-oxydante.
Pour répartir le gaz inerte sur toute la largeur des cylindres, il est prévu que les dits canaux peuvent être partitionnés. Le document cité ci-dessus décrit également une variante de réalisation dans laquelle un couvercle externe est fixé au bord inférieur de la paroi latérale du capot et positionné adjacent à la surface des cylindres, et comporte à son bord extérieur un canal d'amenée de gaz inerte, ceci afin d'empêcher encore plus efficacement l'air d'entrer dans l'espace de coulée, du fait que l'intérieur du dit couvercle est rempli de gaz inerte.
Mais ces systèmes ne sont cependant pas totalement satisfaisants car, s'ils semblent a priori capables d'empêcher l'entrée d'air dans l'espace de coulée, ils ne permettent pas d'assurer un contrôle efficace du gaz amené dans cet espace du fait que le gaz inerte soufflé par les fentes des canaux peut se répartir à la fois vers l'amont et vers l'aval de ces fentes. Comme la quantité de ce gaz évacuée vers l'amont, c'est à dire vers l'extérieur, peut varier en fonction notamment de l'espacement entre les dits canaux et la surface du cylindre correspondant, et de la vitesse tangentielle de ces derniers ou de la quantité d'air apportée par la rotation des cylindres, il s'ensuit que le débit de gaz restant dirigé vers l'aval, c'est à dire l'espace de coulée, est lui aussi variable. De telles variations sont nuisibles, tant pour le procédé de fabrication que pour le produit coulé, car un excès de gaz peut conduire à la formation de solidifications parasites par l'effet refroidissant qu'il exerce sur le métal coulé, ou à une saturation en gaz du dit métal, ou encore à une variation de profil du cylindre.
La présente invention a notamment pour objectifs de résoudre ces problèmes et vise particulièrement à proposer un système de capotage permettant d'assurer un inertage fiable de l'espace de coulée, un contrôle efficace de la nature et de la quantité du gaz apporté par les rugosités de surface des cylindres, qui influe, en restant piégé dans les creux de rugosité entre les cylindres et la peau de métal solidifié, sur le flux thermique entre le dit métal et les parois des cylindres, et donc sur les conditions de solidification et sur la forme des dites parois.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de coulée continue entre cylindres comprenant deux cylindres contra-rotatifs, d'axes parallèles, définissant entre eux un espace de coulée, un capotage placé au dessus de l'espace de coulé et comportant deux parois longitudinales qui s'étendent respectivement le long de la surface de chaque cylindre et qui sont pourvues de conduits d'amenée de gaz débouchants vers les dites surfaces, caractérisé en ce que chaque paroi comporte des moyens d'étanchéité par perte de charge, pour créer une perte de charge dans une zone située entre la dite paroi et la surface du cylindre correspondant et entre deux des dits conduits, de manière que le flux de gaz apporté par le conduit se trouvant en amont, par rapport au sens de rotation du cylindre, soit dirigé vers l'extérieur du capotage, et le flux de gaz apporté par le conduit situé en aval soit dirigé vers l'espace de coulée.
Ainsi, il devient possible de contrôler efficacement l'inertage et les conditions d'échange thermique entre le métal coulé et les cylindres, du fait que le dispositif selon l'invention permet pratiquement de dissocier les deux fonctions du gaz amenés entre le capotage et les cylindres, c'est-à-dire :
  • d'une part l'étanchéité de l'espace de coulée par rapport à l'atmosphère ambiante, cette étanchéité étant assurée par les gaz amenés par le conduit se trouvant le plus en amont,
  • et, d'autre part, l'inertage proprement dit et la gestion de l'interface entre le métal coulé et les cylindres, d'un point de vue thermique (flux de chaleur du métal vers les cylindres) et chimique (influence de la nature du gaz sur le métal coulé, en particulier oxydation), ceci étant assuré par les gaz amenés par l'autre conduit, situé plus en aval.
Selon des dispositions particulières de l'invention, les dits moyens d'étanchéité par perte de charge sont formés par une saillie de la paroi s'étendant entre les dits conduits jusqu'à proximité directe de la surface du cylindre, et ils peuvent comporter des rainures longitudinales, parallèles aux dits conduits ; ces rainures, en étant situées au voisinage direct de la surface de chaque cylindre, constituent avec celle-ci, une série de chicanes accentuant la perte de charge entre les conduits.
Pour améliorer la répartition des gaz amenés par les conduits sur toute la largeur des cylindres, ceux-ci sont forés dans les dites parois et les dits orifices sont préférentiellement constitués d'une fente continue sur la longueur des dits conduits, ou de plusieurs fentes adjacentes, et les conduits comportent, au moins dans la zone des dits orifices débouchant en regard de la surface du cylindre, un matériau poreux.
Préférentiellement encore, le dispositif comporte des moyens d'asservissement de la position du capotage par rapport à la surface du cylindre. Ces moyens, comprenant par exemple des capteurs de position liés au capotage et mesurant les variations de distance de la surface des cylindres par rapport au dit capotage, et des vérins de réglage de la position du capotage par rapport au châssis du dispositif, permettent de maintenir les conduits et surtout les moyens d'étanchéité par perte de charge à distance sensiblement constante de la surface des cylindres, lorsque celle-ci se déforme par dilatation thermique, de manière que la perte de charge entre les conduits reste sensiblement constante et aussi élevée que possible.
Selon d'autres dispositions encore :
  • le capotage comporte à l'intérieur un bouclier thermique en matériau réfractaire reliant les deux parois tout en autorisant le passage d'une busette d'alimentation et séparant l'espace de coulée d'une chambre supérieure du capotage, et des orifices sont ménagés dans le dit bouclier pour mettre en communication l'espace de coulée et la dite chambre supérieure ;
  • le dispositif comporte des moyens de réglage pour régler de manière indépendante la pression et/ou la nature du gaz amené dans chaque canal ;
  • le dispositif comporte des moyens d'étanchéité dynamique entre le capotage et des parois d'obturation latérale de l'espace de coulée ;
  • le dispositif comporte des moyens d'étanchéité dynamique entre le capotage et les chants des cylindres.
D'autres caractéristiques et avantages apparaítront dans la description qui va être faite d'une installation de coulée continue entre cylindres de bandes minces en acier.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue schématique partielle d'un dispositif selon l'invention en coupe transversale,
  • la figure 2 est une vue en coupe partielle selon la ligne II - II de la figure 1,
  • la figure 3 est une vue en coupe transversale de l'installation de coulée continue,
  • la figure 4 est une vue de détail de la zone de contact du capotage avec un cylindre,
  • la figure 5 est une représentation des circuits d'alimentation en gaz des conduits ménagés dans les parois du capotage.
Sur le dessin des figures 1 et 2, on a représenté de manière schématique, en coupe selon un plan perpendiculaire aux axes des cylindres, la zone d'alimentation en métal en fusion d'une installation de coulée continue. Cette installation comprend deux cylindres 1, 2 de coulée dont la paroi externe 3, classiquement constituée d'une virole, est énergiquement refroidie. Les cylindres 1 et 2 sont entraínés en rotation selon la flèche F. Un capotage 4 d'inertage et d'isolation thermique est situé au-dessus de l'espace de coulée 5 défini entre les deux cylindres. Le capotage est relié à un répartiteur 6 contenant le métal en fusion, sur lequel est fixé une busette d'alimentation 7 qui s'étend verticalement jusque dans l'espace de coulée 5. Des moyens d'obturation 8, tels que par exemple un système à tiroir de type connu en soi, sont placés sur le répartiteur, pour pouvoir obturer la busette 7. Le capotage 4 est relié de manière étanche à ce système à tiroir par des moyens d'étanchéité 9, entourant la busette, par exemple, tel que représenté sur les figures 1 et 2, un système à joint de sable ; ces moyens d'étanchéité autorisent un léger décalage éventuel entre le répartiteur et l'installation de coulée, tout en conservant l'étanchéité requise, et de ce fait, permettent d'assurer simultanément l'inertage de la busette.
Le capotage 4 est maintenu sur l'installation par des moyens de support 10 réglables, en particulier en hauteur, de manière que des parois longitudinales 41 du capotage soient maintenues au-dessus des viroles 3 des cylindres, à faible distance de leurs surfaces. Les parois longitudinales 41 s'étendent donc parallèlement aux axes des cylindres 1, 2, sur toute la largeur des viroles, et portent sur leur face dirigée vers l'intérieur du capotage, un revêtement de protection thermique constitué par exemple par des éléments réfractaires 42 qui s'étendent vers le bas en-dessous des dites parois longitudinales 41 jusqu'à proximité des surfaces des cylindres, de manière à protéger les dites parois du rayonnement thermique du métal en fusion contenu dans l'espace de coulée.
Un capot étanche 43 assure la liaison entre les parois longitudinales 41 et les moyens d'étanchéité 9. Pour assurer l'étanchéité de l'espace de coulée vers les extrémités des cylindres, le capot 43 comporte des parois frontales 44 qui s'étendent verticalement jusqu'aux parois d'obturation latérales 11, placées classiquement contre les chants des cylindres pour obturer l'espace de coulée vers les dites extrémités des cylindres. On rappelle que ces parois d'obturation, connues par ailleurs, comportent généralement un carter métallique 12, dont seule la partie supérieure est représentée figure 2, qui supporte un revêtement réfractaire 13 appliqué contre les chants des viroles 3. Des moyens d'étanchéité dynamiques 14 sont prévus entre les extrémités inférieures des parois frontales 44 du capotage et les dites parois d'obturation latérale 11, ces moyens d'étanchéité dynamique étant préférentiellement constitués d'un système d'étanchéité à chicanes, qui permet d'assurer une étanchéité par perte de charge sans contact direct entre le carter 12 et le capotage 4. Ainsi, une étanchéité satisfaisante peut être obtenue malgré les déplacements des parois d'obturation latérales 11, inévitables en cours de coulée.
Des moyens d'étanchéité de type similaires, non représentés, sont par ailleurs prévus entre les bords d'extrémités des parois longitudinales 41, et les dites parois d'obturations latérales 1.
Chaque paroi longitudinale 41 du capotage comporte deux conduits 45, 46 parallèles entre eux et s'étendant au voisinage direct de la paroi des cylindres et sur toute la largeur de ceux-ci. Chacun de ces conduits débouche latéralement, par des orifices respectifs 47, 48 réalisés sous forme de fentes longitudinales, à la surface inférieure 49 de la paroi 41, en face de la surface du cylindre. Entre les deux conduits, et donc entre leur fentes respectives, dans la zone 22 délimitée par la surface inférieure de la paroi et la surface du cylindre, sont aménagés des moyens d'étanchéité par perte de charge, formés par exemple simplement par une partie 50 de la paroi, en saillie vers le cylindre par rapport aux dits conduits. Cette partie en saillie est conformée de manière à créer une perte de charge importante pour des gaz amenés entre la paroi et la surface du cylindre. Dans l'exemple représenté figure 1, les fentes 47, 48 débouchent selon une direction inclinée par rapport à la surface des cylindres, l'inclinaison des fentes 47 du conduit 45 situé le plus en amont par rapport au sens de rotation du cylindre 1 étant dirigée vers l'extérieur du capotage, de manière qu'un flux de gaz sortant de ces fentes est dirigé pratiquement exclusivement vers l'extérieur, alors que les fentes 48 du conduit 46, situé vers l'aval, sont préférentiellement dirigées vers l'espace de coulée. Ainsi, lorsqu'un gaz inerte sous pression est introduit dans le conduit 45, il est dirigé par les fentes 47, vers la surface du cylindre 1, et à contre sens de la rotation de celui-ci, pour s'opposer à la pénétration de l'air extérieur dans l'espace de coulée. En complément, une brosse 51, ou un système équivalent, est située contre la face extérieure de la paroi 41 pour limiter la quantité d'air amené sous la paroi longitudinale du fait de la rotation des cylindres, et en particulier protéger la dite paroi des courants d'air chauds ascendants générés par la rotation. Des moyens de soufflage 52 sont disposés encore en amont de la brosse 51, pour diriger un jet de gaz vers la surface du cylindre 1, également à contre sens de la rotation de ce dernier.
De ce qui précède, on aura déjà compris que le conduit 45 et les fentes 47 permettent d'amener à l'interface entre la paroi longitudinale 41 du capotage 4 et le cylindre un flux de gaz dirigé vers l'extérieur du capotage, et qui, en combinaison avec les moyens de soufflage 52 et la brosse 51, s'oppose au passage de l'air, entraíné avec le cylindre en rotation, vers l'espace de coulée, alors que le conduit 46 permet d'amener directement contre la surface du cylindre un gaz d'inertage ou un mélange gazeux de caractéristiques prédéterminées, qui peuvent être adaptées en fonction des conditions de coulée, et la faible distance entre la partie en saillie 50 et la surface du cylindre créant une perte de charge suffisante dans la zone 22 entre les deux conduits pour assurer entre ceux-ci la meilleure étanchéité possible.
On cherchera donc à minimiser autant que possible la distance entre la surface du cylindre et la partie en saillie 50, notamment en réalisant cette partie 50 de manière que sa surface soit plus proche du cylindre que celle des parties de paroi situées de part et d'autres des conduits.
Sur les dessins des figures 3 et 4, on a représenté une variante de réalisation du dispositif de coulée continue, dont on ne décrira que les éléments qui la différencie du dispositif décrit précédemment. Dans cette variante, les parois longitudinales 41 sont surmontées d'un cadre 53 auquel elles sont liées, ce cadre étant également revêtu intérieurement d'un réfractaire de protection thermique 54. Les moyens de support 10 du capotage sont fixés sur ce cadre et reposent par l'intermédiaire de vérins 55 sur des traverses 56 de l'ossature de l'installation. Les traverses 56 portent également des systèmes coupe-vent 57 comprenant une lèvre 58 disposée au plus près de la surface des cylindres mais sans contact, ces coupe-vent ayant pour but de protéger les parois longitudinales 41 des courants d'air chaud qui enveloppent les cylindres en cours de coulée. Entre les éléments réfractaires 42, est placé un bouclier thermique 59 constitué d'une plaque en matériau réfractaire s'étendant sensiblement horizontalement et reliant les dits éléments 42, un orifice 60 étant prévu dans cette plaque pour le passage de la busette 7.
Le cadre 53 est surmonté du capot 43, qui est relié au tiroir 8 du répartiteur par un moyen d'étanchéité présentant une certaine souplesse et ayant une hauteur ajustable, tel que le soufflet 61. Le capot peut de plus comporter divers accessoires tels que hublot d'observation 62, ou supports d'appareils de mesure du niveau de métal dans l'espace de coulée, etc.
Des capteurs 63 de mesure de distance sans contact, de type connu, par exemple des capteurs capacitifs, sont placés sur les parois longitudinales 41, à proximité des cylindres, pour mesurer en permanence la distance des dites parois 41 par rapport à la surface des cylindres, et commander les vérins 55 pour maintenir cette distance constante. Ces capteurs pourraient être remplacés par tout autre moyen permettant d'assurer l'asservissement de la position du capotage par rapport à la position de la surface des cylindres dans la zone voisine des conduits 45, 46.
Les conduits 45 et 46 comportent préférentiellement un matériau poreux permettant d'homogénéiser la répartition du gaz amené dans ces conduits sur toute leur longueur. Dans l'exemple représenté figure 4, des tubes 72, 73 en un tel matériau poreux sont placés à cet effet respectivement dans les conduits 45, 46, le gaz étant amené à l'intérieur de ces tubes et se répartissant de manière homogène sur la longueur des conduits lors de son passage à travers le dit matériau poreux.
Le principe de l'étanchéité entre la paroi longitudinale 41 et le cylindre sera mieux compris au vue de la figure 4 qui représente cette paroi en coupe à échelle agrandie.
Le gaz alimenté dans le conduit 45, situé le plus en amont par rapport au sens de rotation du cylindre, s'échappe de ce conduit par les orifices 47 en créant un courant gazeux laminaire (flèches F1) à contresens de la rotation du cylindre (flèche F) qui constitue un barrage pour la pellicule d'air entraíné par la rotation du cylindre 2.
Le gaz alimenté dans le conduit 46, situé plus en aval, s'échappe de ce conduit par les orifices 48 en créant un autre courant laminaire (flèches F2) dans le même sens que la rotation du cylindre. Il en résulte notamment une forte dilution de l'oxygène contenu dans la couche limite d'air adhérente aux cylindres, qui a pu franchir le barrage du flux gazeux issu du conduit 45.
Les deux courants gazeux (F1, F2) sont, à l'interface entre la paroi 41 et la surface du cylindre, séparés par une cloison gazeuse pratiquement stationnaire retenue dans la zone 22 par les chicanes que forment les rainures 64 réalisées à la surface inférieure de la paroi 41, entre les deux conduits 45, 46, et parallèlement à ceux-ci. On comprendra aisément que cette cloison gazeuse, génératrice de perte de charge entre les débouchés des conduits à la surface inférieure 49 de la paroi 41, ne peut produire son effet que si la distance entre cette surface 49 et la paroi du cylindre est suffisamment faible, ce qui nécessite de pouvoir conserver cette faible distance en cours de coulée, malgré les déformations de dilatation du cylindre, en agissant sur les vérins 55 de positionnement en hauteur du capotage. A titre d'exemple, la distance j1 entre le cylindre et la surface inférieure 49 de la paroi 41, en amont du conduit 45 est préférentiellement inférieur ou égale à 2 mm, la distance correspondante j2, en aval du conduit 46 est inférieure ou égale à 2,5 mm, et la distance j3, au niveau de la zone 22, est inférieure ou égale à 1,5 mm.
Outre l'effet de dilution d'oxygène déjà mentionné, le courant de gaz d'inertage issu du conduit 46 a deux autres effets principaux, qui vont être précisés ci-dessous.
Pratiquement, le débit de gaz qui pénètre dans l'espace de coulée se répartit en un débit Q1 qui reste dans la couche limite accrochée au cylindre, pénètre entre la surface du cylindre et le métal coulé et intervient donc dans l'échange thermique entre ces derniers, et un débit Q2 qui passe au-dessus de la surface du bain de métal coulé et assure son inertage. un troisième débit Q3 s'échappe vers la partie supérieure du capotage, à travers des orifices 65 réalisés à cet effet dans le revêtement réfractaire 42 et/ou le bouclier thermique 59, pour éviter qu'un trop grand débit ne parvienne sur le ménisque de métal coulé, ce qui pourrait conduire à une saturation en gaz du dit métal et provoquer son refroidissement.
Pour que les gaz, ou mélanges gazeux, alimentés respectivement dans les conduits 45, 46 puissent assurer les différents effets décrits ci-dessus, il est nécessaire de pouvoir contrôler leur alimentation, tant en débit et pression qu'en nature, dans le cas de mélanges gazeux. A cette fin, le dispositif comporte des moyens de réglage et de contrôle placés sur des circuits indépendants d'alimentation des conduits 45, 46, représentés sur le dessin de la figure 5.
Un premier circuit d'alimentation 81 est raccordé sur les conduits 45 des deux parois 41, et un deuxième circuit similaire 82 alimente simultanément les conduits 46.
Chaque circuit comprend une chambre de mélange 83 reliée aux réseaux d'alimentation de différents gaz d'inertage (par exemple argon, azote, etc) par des vannes 84 réglables pour ajuster la composition du mélange formé dans la chambre, et un circuit de distribution comportant successivement : une vanne tout ou rien commandée à distance 85, un manomètre 86 et un thermomètre 87, un réchauffeur de gaz 88, un deuxième ensemble de manomètre 89 et thermomètre 90, un débitmètre 91, un détendeur 92 pour régler la pression du gaz ou mélange gazeux dans les conduits 45, et un manomètre 93.
Les deux circuits 81 et 82 peuvent être complétés par un troisième circuit similaire d'injection directe de gaz d'inertage dans le capotage.

Claims (10)

  1. Dispositif de coulée continue entre cylindres comprenant deux cylindres (1, 2) contra-rotatifs d'axes parallèles définissant entre eux un espace de coulée (5), et un capotage (4) placé au dessus de l'espace de écoulé et comportant deux parois longitudinales (41) qui s'étendent respectivement le long de la surface de chaque cylindre et qui sont pourvues de conduits d'amenée de gaz comportant des orifices débouchants vers les dites surfaces, caractérisé en ce que chaque paroi (41) comporte des moyens d'étanchéité par perte de charge (50, 64), pour créer une perte de charge dans une zone (22) située entre la dite paroi et la surface du cylindre correspondant et entre deux des dits conduits (45, 46), de manière que le flux de gaz apporté par le conduit (45) se trouvant en amont, par rapport au sens de rotation du cylindre, soit dirigé vers l'extérieur du capotage, et le flux de gaz apporté par le conduit (46) situé en aval soit dirigé vers l'espace de coulée (5).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dits moyens d'étanchéité par perte de charge sont formés par une saillie (50) de la paroi s'étendant entre les dits conduits jusqu'à proximité directe de la surface du cylindre.
  3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les dits moyens d'étanchéité par perte de charge comportent des rainures longitudinales (64), parallèles aux dits conduits.
  4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les dits conduits (45, 46) sont forés dans les dites parois (41) et comportent, au moins dans la zone des dits orifices débouchant en regard de la surface du cylindre, un matériau poreux.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la paroi (41) porte sur sa face extérieure une brosse (51) appliquée contre la surface du cylindre.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'asservissement (63, 55) de la position du capotage (4) par rapport à la surface du cylindre.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le capotage (4) comporte à l'intérieur un bouclier thermique (59) en matériau réfractaire reliant les deux parois tout en autorisant le passage d'une busette d'alimentation (4) et séparant l'espace de coulée d'une chambre supérieure du capotage, et des orifices (65) sont ménagés dans le dit bouclier pour mettre en communication l'espace de coulée et la dite chambre supérieure.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage (84, 92) pour régler de manière indépendante la pression et/ou la nature du gaz amené dans chaque conduit (45, 46).
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité dynamique (14) entre le capotage (4) et des parois (11) d'obturation latérale de l'espace de coulée.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité dynamique entre le capotage et les chants des cylindres.
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