FR2497130A1 - Moule pour coulage en continu de l'acier - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN MOULE 6 DE COULAGE EN CONTINU, DONT L'EPAISSEUR DE PAROI 61 DE CHACUNE DES PARTIES CORRESPONDANT A UN POINT OU L'ACIER A L'ETAT FONDU 70 COMMENCE A SE SOLIDIFIER PENDANT LE COULAGE EST LOCALEMENT INFERIEURE A CELLE DES AUTRES PARTIES DU MOULE. DES OSCILLATIONS DE HAUTE FREQUENCE SONT APPLIQUEES AUX PARTIES D'EPAISSEUR LOCALEMENT PLUS PETITE DE FACON A LES FAIRE VIBRER A UNE AMPLITUDE SUFFISANTE POUR EVITER LE GRIPPAGE D'UNE PIECE EN ACIER COULE, DU A LA CHALEUR, DE FACON A AMELIORER LA QUALITE DE SURFACE.

Description

La présente invention concerne un moule de coulage en continu pour métaux, et plus particulièrement, un moule du type ouvert vers le haut permettant de couler verticalement des métaux en continu.

Les procédés de coulage en continu ont été récemment de plus en plus utilisés, r en particulier dans les aciéries pour la mécanisation de procédés de solidification de l'acier, pour l'amélioration du rendement et pour la réduction des coûts de fabrication. Cependant, il existe divers problèmes restant à résoudre, entre autres, l'amélioration de la qualité de surface des pièces coulées.

Pendant un coulage, une pièce d'acier a tendance à gripper dans le moule par suite de la chaleur. Il peut se produire alors une crique lorsque la partie grippée est tirée par des rouleaux de pincement à partir du dessous. Ensuite, le métal à l'état fondu pourra jaillir par la crique, ce qui peut provoquer un accident grave. Pour éviter un tel grippage, on a procédé jusqu'ici soit à l'utilisation d'un agent anti-grippage entre la pièce en acier et le moule, soit à la mise en vibration du moule en plus de l'application de l'agent anti-grippage.

Cependant, dans le cas où l'on fait vibrer le moule, la pièce en acier a tendance à présenter des amorces de crique en surface qui abaissent le rendement. Le problème ainsi soulevé par le procédé classique sera clairement compris à la description suivante faite en liaison avec les dessins d' accompagnement
Selon le procédé classique de coulage en continu de l'acier, qui est représenté en figure '. des dessins d'accompagnement, l'acier l'état fondu 101 qui provient d'un convertisseur, ou analogue, est mis dans une poche de coulée ou théière 2 et est versé dans un entonnoir de coulée 4 par l'intermédiaire d'une buse 3.L'acier à l'état fondu ainsi versé circule dans un tube 5 jusqu ' à un moule 6 qui est refroidi par de l'eau traversant une boite de refroidis- sement 21. L'acier à l'état fondu 70 con-tenu par le moule 6 se trouve aire débarrassé de sa chaleur à cause de la basse température du moule 6 et commence à se solidifier en un point 8, comme cela est représenté dans la figure Puis, un couche solidifiée 71 commence à se former à cet endroit. L'acier à l'état de fusion continue à descendre alors qu'il est tré par des rouleaux de support ou de pincement 9 et par d'autres rouleaux 10.La température de l'acier à l'ëtat fondu 71 continue à diminuer pendant sa descente. La ouche solide 71 augmente ainsi jusqu a ce que la Partie fluide de l'acier disparaisse et que la totalité de l'acier e solidifie pour constituer une pièce. Cependant, la couche solidifiée 71 ar- rive à gripper dans le moule o par suite de sa chaleur au point où l'acier commence à se solidifier et par conséquent devient difficile à séparer du moule 6.La figure 2 des dessins d'accompagnement est une vue à grande échelle de la partie supérieure du moule 6 et d'une zone située autour de cette partie représentant un cas de grippage avec les ennuis en résultant. Comme indiqué dans ce qui précède, l'acier à l'état fondu 70 déversé par le tube est débarrassé de sa chaleur lorsqu'il arrive en contact avec le moule 6 au point 8.

L'acier 70 commence alors à se solidifier immediatement. Cependant, la couche de solidification a tendance à comporter une partie grippée 75 sur la surface du moule. Lorsque l'acier solidifié se trouvant grippé est extrait a partir du dessous par les rouleaux de pincement 9, s'il y a une partie de faible épaisseur 76 dans la couche de solidification 71, ii une crique 77 est alors produite. L'acier à l'état fondu 70 viendra alors à jaillir à partir de l'intérieur par la crique 77. Le procédé de coulage en continu exécuté dans de telles conditions n'est plus possible et l'acier -à l'état fondu éclabousse les installations et peut provoquer un grave accident.

Pour éviter un tel accident, il faut soit éliminer le risque d'un tel grippage 75, soit arrêter la traction à partir des rouleaux de pincement 9. Cependant, l'action de traction exercée par les rouleaux de pincement 9 est absolument nécessaire pour que l'acier à l'éat fondu qui est versé successivement à partir du dessus soit extrait à partir du dessous sous forme de pièce en acier 12, et cela de manière continue. Les rouleaux de pincement 9 ne peuvent pas par conséquent être arrêtés. Dans le procédé classique de coulage en continu, deux mesures préventives sont donc prises
10) Une troisième substance 14 est formée sur la surface de la couche en solidification 71 afin d'éviter que cette couche ne vienne directement en contact avec le moule 6 comme cela est représenté en figure 3.

20) Des vibrations verticales 16 sont communiquées au moule 6 comme représenté en figure 4, de façon à éviter que la couche en solidification 71 n'ait une durée suffisante pour produire un grippage sur le moule 6.

D'autres détails de ces deux mesures permettant d'éviter le grippage sont les suivants
Dans la premiere mesure qui est représentée en figure 3, une poudre fine 13 (appelée ci-après poudre) est répartie sur la surface supérieure de l'acier à l'état de fusion à l'intérieur du moule 6. La poudre 13 s'écoule par un interstice situé entre l'acier à l'état de fusion 70 et le moule 6, et recouvre la surface de l'acier 70 pour former un revêtement 14 lorsque l'acier 70 commence à se solidifier.

On évite alors que les atomes en surface de la couche 71 en cours de solidification ne viennent se lier aux atomes en sur face du moule 6.

Dans la seconde mesure qui est représentée en figure 4, des vibrations verticales 16 sont mécaniquement communiquées au moule 6. Grâce à ces vibrations on produit un mouvement vertical relatif entre la couche 71 en cours de solidification et le moule 6 de façon à éviter qu'un point du moule 6 ne soit longtemps en contact avec un point de la couche 71. Si l'on suppose que A est un point de la surface du moule 6 auquel les vibrations verticales sont communiquées, le point A est en contact avec un point Ao de la couche 71 à un moment donné. Puis le point de la couche 71 en contact avec le point A se déplace vers le haut et passe aux points Al,
A2, A3... selon le mouvement vertical du moule 6 par rapport à la couche 71.Inversement, lorsque le moule 6 se déplace vers le bas par rapport à la couche 71, le point de la couche 71 en contact avec le point A du moule 6 passe aux points Al',
A2', A3'... En d'autres termes, les points de contact du moule 6 et de la couche 71 en cours de solidification varient toujours. Cet agencement ne permet pas ainsi au moule 6 et à la couche 71 en cours de solidification de se lier, de sor te qu'un grippage peut être effectivement empêché.

Comme cela a été décrit dans ce qui précède, le grippage entre le moule 6 et la couche 71 en cours de solidi fication,du à la chaleur a pu être évité par l'utilisation de la poudre 13 en combinaison avec l'application de vibrations mécaniques 16 au moule 6. Cependant, dans ces deux mesures, l'application de vibrations mécaniques 16 au moule 6 présente le problème que ces vibrations ont tendance à produire des amorces de crique dans la surface de la pièce 12 en acier et par conséquent ont tendance à faire diminuer le rendement car : les vibrations étant appliquées, il se produira des évidements 20 sur la surface de la pièce en acier coulé à des intervalles réguliers 26 dans le sens longitudinal représentés dans la photographie de la figure 1o. Les intervalles 26 de ces évidements 20 sont déterminés par la fréquence des vibrations mécaniques 16, et par la vitesse de démoulage de l'opération de coulage en continu. Ce manque d'uniformité est appelé "fleur" d'oscillation. La "fleur" d'oscillation indique que la peau se solidifiant est formée par intermittence à des intervalles périodiques qui colncident avec la fréquence des vibrations mécaniques verticales du moule.La profondeur de l'évidement est déterminée conjointement par la viscosité et la température de fusion de la poudre utilisée, par la quantité de poudre ajoutée, par la vitesse de fusion, par la vitesse de démoulage de la pièce en acier coulé, par la fréquence des vibrations du moule, par l'amplitude des vibrations, etc. La formation des fleurs d'oscillation montre ainsi que la surface de la pièce coulée n'est pas uniforme.

Le fait que la poudre ait tendance à être enfermée dans la pièce en acier coulé aux évidements pose un problème particulièrement sérieux. En outre, étant donné que les conditions de refroidissement sont différentes entre une partie en saillie et une partie évidée, cette différence a tendance à provoquer des criques. La figure 5 représente un exemple. de poudre enfermée dans une partie évidée d'une pièce en acier coulé. Une crique se produit parfois à partir de ce point.

Une fois qu'une crique s'est produite, elle est rarement re ferme par la pression exercée sur elle pendant un processus de laminage ultérieur, et reste sous forme d'amorce de crique dans le produit. De telles criques abaissent le rendement de la production dans des proportions importantes.En outre, dans le cas de produits où l'état de surface doit être soumis à un contrôle sévère, meme si la poudre 13 reste simplement emprisonnée sur la surface sans causer aucune crique,on doit souvent envisager de faire fondre la totalité de la surface d'une telle pièce coulee de façon à enlever la couche con tenant la poudre, car : si la poudre reste dans cet état, il y a une forte probabilité pour qu'un produit ainsi obtenu firasse par présenter des éraflures ou des motifs ressemblant à des bandes qui se traduiront par une dégradation de la qualité. Par conséquent, cela a quelquefois pour effet d'abaisser le rendement d 'une valeur pouvant atteindre 2 %.

Un objet général de la présente invention est par conséquent de prévoir un moule de coulage en continu qui per mette d'éliminer les inconvénients cités 9 dessus des dispositifs de l'art antérieur grâce à un nouvel agencement dans lequel chacune des parties du moule correspondant à un point où l'acier à l'état fondu commence à se solidifier pendant son coulage en continu est telle que l'épaiesent de sa paroi est localement amincie, et est par conséquent plus fine que les autres parties du moule; et des escillations à haute fré- quence sont appliquées à la partie du moule d épaisseur plus fainble de façon à éviter le grippage d'une pièce en acier coulée par suite de sa chaleur et à améliorer la qualité de surface de la pièce en acienr coulée ainsi obtenue.

Selon la présente invention, le grippage est évité en prevouant chaque partie du moule ce le grippage se sproduira des plus vraisemblalement moins épaisess que les autres parties du moule, la partie mons épaisse étant située en un
Point où l'acier à l'état fonde commende à se solidifiex et dans son voisinage, par esemple dans une partie située à moin de 300 um de l'extrémité supérieure du mouie et en appliquant des oscillations à haute fréquence à la partie du monle de plus faible épasisseur.

La présente invention sera bien comprise lors de in description suivante faite en liaison avec les dessins cijoints dans lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique d'un système classique de coulage en continn de l'acier;
La figure 2 est une représantation schématique d'un grippage se produisant par suite de la chaleur en un point où l'acier à l'etat fondu commence à se solidifier; et d'une crique provenant du grippage;
La figure 3 est une repréesntation schémtique d'un procédé de formation d'une matière évitant le grippage entre une couche d'acier en solidification et un moule;
La figure 4 est une repésentation schématique du procédé classique d'application de vIbrations au moule;
La figure 5 est une représentation de l'emprisonne- ment de poudre à une "fleur" d'oscillation;
La figure 6(a) est une vue en plan schématique d'un moule du type assemblé selon un mode de réalisation de la présente invention, dans le cas où sa surface va être mise en vibration sur les côtés en regard du métal en cours de coulée, avec application d'oscillations de haute fréquence;
La figure 6(b) est une vue en coupe du moule représenté en figure 6(a);;
La figure 7 est un diagramme d'une relation entre position et amplitude d'une pièce en acier;
La figure 8 est une représentation schématique des vibrations du moule de la figure 6, avec application d'oscillations à haute fréquence;
La figure 9 est une représentation, à titre d'exemple, d'un agencement où une plaque. de transmission des vibrations est formée dans le fond d'une partie nervurée disposée de façon à être en saillie, et d'un oscillateur fixé à celle-ci;
La figure 10 (a) est un graphique représentant la relation entre la position horizontale du moule de la figure 9 et son amplitude lorsque des oscillations d'une fréquence de 15 KHz, avec une puissance d'entrée de 500 watts, sont appliquées; ;
La figure 10 (b) est un autre graphique représentant la relation entre la position verticale de ce même moule et 11 amplitude;
La figure 11 est une représentation d'un exemple où un oscillateur est fixé directement au fond d'une partie nervurée du moule;
Les figures 12(a-), (b), (c), (d), (e) et (f) sont des représentations schématiques d'un mode de réalisation de la présente invention appliquées à un système de coulage en continu du type incurvé utilisant un moule en cuivre du type à refroidissement par eau, ouvert vers le haut;
La figure 13 est une représentation schématique d'un côté long d'un agencement de moule classique à des fins de comparaison avec 1 'agencement de moule selon la présente invention;
La figure 14 est une représentation schématique d'un long côté du moule selon la présente invention;;
La figure 15 est une vue schématique représentant un agencement d'essai comprenant le moule de la presente invention et le moule classique à des fins de comparaison; et
La figure 16 est une photographie représentant la "fleur" d'oscillation.

Comme cela est bien connu, il est difficile-de faire vibrer un corps lourd de manière stable à haute fréquence. Comme représenté en figure 1, le moule 6 devant être utilisé pour le coulage continu de l'acier forme une même unité avec une boîte de refroidissement 21 qui est fixée solidement à l'arrière du moule par des boulons. De plus, l'eau de refroidissement qui n'est pas représentée circule à l'intérieur de la boite 21. Le poids du moule assemblé qui est agencé de cette manière atteint 15 à 20 tonnes. I1 n'est guère possible de faire vibrer ce moule à haute fréquence dans de telles conditions.Cependant, lorsque l'épaisseur de la paroi du moule 6 est réduite en partie comme cela est représente en figure 6, la partie de faible épaisseur ayant pour référence 22, cette partie 22 de faible épaisseur peut être mise en vibration par application au moule dloscilla- tions à haute fréquence, alors que d'autres parties 221 et 222 du moule vibrent peu en réponse aux oscillations de haute fréquence.En d'autres termes, comme cela est représenté en figure 10(b), l'énergie des oscillations appliquées est limitée à la partie de faible épaisseur 22 et n'est pas transmise aux parties de fotte épaisseur 221 et 222. Par conséquent, seule une partie du moule 6 vibre à haute fréquence.

Par conséquent, comme représenté en figure 6(b), la partie du moule 6 en regard de l'acier 70 à l'état de fusion, c'est-à-dire la partie située dans le voisinage d'un point où l'acier commence à se solidifier, est moins épaisse que les autres parties du moule. Un effet anti-grippage pouvant être obtenu avec un agencement où l'oscillation à haute fréquence 18 à la partie de faible épaisseur du moule 6 se produit dans une direction perpendiculaire à la surface 61 du moule est le suivant : en liaison avec la figure 8 qui est une vue à grande échelle de la partie B de faible épaisseur représentée en figure 6a, la face 61 de la paroi intérieure du moule 6 se trouve en un point neutre 180 lorsque le moule 6 ne vibre pas. Mais, lorsque les oscillations sont appliquées au moule 6, la face 61 est animée d'un mouvement répétitif de va-etvient entre les positions 181 et 182.Lorsque la face 61 du moule 6 se déplace de la position 182 à l'autre position 181 dans la direction de la couche en cours de solidification 71 de l'acier, la couche 71 qui est en contact avec la face 61 du moule a un mouvement de contraction de même direction que la face 61 du moule. Inversement, lorsque la face 61 du moule 6 se déplace de la position 181 à la position 182 dans la direction de dilatation, le poids important de la couche 71 ne permet pas à la couche de suivre la face 61. Par con séquent, lorsque le moule 6 vibre à haute fréquence, la couche 71 à l'intérieur du moule 6 n'a pas le même mouvement que le moule 6, mais prend une forme 711 qui suit approximativement la position que prend la face 61 du moule lorsque son mou -vement de vibration arrive au point le plus à l'intérieur.

En conséquence, la couche 71 en cours de solidification est amenee à être en contact avec la face 61 du moule 6 pendant seulement le très ccurt laps de temps avant et après que la face 61 prenne la position 181 à l'amplitude maximum de sa vibration. A l'exception de ce laps de temps, la couche 71 se tient éloignée du moule 6 pendant la plupart du temps restant. Cette brève période de contact empêche le risque de grippage 75 dû à la chaleur.

Comme cela a été indiqué dans ce qui précède, une crique de surface a tendance à être induite par une fleurs d'oscillation. Cela est dû au fait que le mouvement relatif entre le moule 6 et la couche 71 en cours de solidification provenant de la vibration verticale de basse fréquence 16 du moule 6 a pour effet que la poudre 13 reste irrégulièrement dans un état partiellement concentré sur la surface de la cou che en cours de solidification. Cet état de la poudre 13 provient du fait que : la circulation de la poudre 113 dans l'interstice situé entre le moule 6 et l'acier à l'état fondu 70 se produit en synchronisme avec l'opération d'oscillation du moule 6.Par conséquent, la vibration de basse fréquence 16, de plusieurs cycles par seconde, provoque inévita blement une répartition inégale de la poudre sur la surface de la pièce en acier coulé 12
Alors que, selon la présente invention, le moule est amené à vibrer à une fréquence de très loin supéreieure à ia basse fréquence citée ci-dessus. Par conséquent, temps d'écoulement de la poudre est virtuellement unifomrisé.

La poudre 18 est donc répartie uniformément sur la surface de a riece coulée 12 dans si section chyltudinale.

L'emplacement de la partie dans laquelle l'épaisseur du moule est réduite selon la présente invention est celui où se font sentir l'effet des escillations dee haute fréquence pour empêcher le grippage 75 et la réduction du nonbre d'amorces de criques dans la surface de la pice en acier coué, Cet effet des oscillations à haute fréquence varie avec l'emplacement de la partie du moule de faible épaisseur.Etant donné que les ocourrences d'amorces de criquer dans la surface de la piéce en acier coulé peuvent étre minimisees en s'arrangeant pour que la poudre 13 circule uniformément vers le bas à l'intérieur de l'interstice 15 entre le moule 6 et l'acier 70 à l'état de fusion, les vibrations doivent se produire dans le voisinage au niveau de la surface du bain de fusion
En outre, étant donné que le grappage du à la chaleur peut être évité pendant le laps de temps où la couche 71 en cours de solidification se trouve en contact avec la face 61 de la paroi intérieure du moule 6, raccouci par les oscillations à haute fréquence, l'effet le plus grand peut te obtenu par application des oscillations En un point où les vibrations se produisent des plus facilement à I 'intérieur de la coucne 71. Par ailleurs comme cela été indiqué pour les systèmes de l'art antérieur, la couche 71 commence à se former en un point 8 proche du niveau de la surface du bain,et 1 1épaisseur de la couche augmente et sa température diminue pendant sa descente. Par conséquent, une partie plus élevée de la couche en cours de solidification se déplace plus facilement qu'une partie inférieure.Lorsque les oscillations sont appliquées dans les mêmes conditions, la répartition de l'amplitude de la couche en cours de solidification est représentée schématiquement en figure 7.

Selon la présente invention, les oscillations à haute fréquence sont appliquées au moule de préférence dans une direction perpendiculaire à la face de sa paroi intérieure, bien qu'elles n'aient pas à être perpendiculaires à cette face.

L'effet anti-grippage a été décrit dans ce qui précède, comme pouvant être obtenu avec des oscillations appliquées perpendiculairement à la face 61 de la paroi intérieure du moule. -Dans ce cas, les vibrations de la face 61 sont constituées principalement d'une composante perpendiculaire à cette face et de très faibles composantes dans les autres directions en supposant qu'elles existent. Comme il apparaîtra d'après ce qui précède, avec le moule de la présente invention, des oscillations sont appliquées de préférence dans une direction autre que la direction verticale.Cependant, il est également efficace d'appliquer les oscillations dans la direction verticale comme on le comprendra d'après la description suivante : pour que la poudre 13 amenée dans l'état partiellement concentré de façon inégale par le mécanisme cité en liaison avec la "fleur" d'oscillation, un laps de temps d'au moins 0,1 seconde environ est nécessaire. Alors que, selon la présente invention, le moule 6 est amené à vibrer à une haute fréquence qui dépasse cette vitesse de réponse. Par conséquent, même lorsque les vibrations se produisentdans la direction verticale, la couche de solidification 71 et la poudre 13 ne sont pas autorisées à avoir une durée de deplacement suffisante, de sorte que la poudre se trouve empêchée d'avoir des parties concentrées localement.

En outre, il est préférable que les oscillations hautes fréquences du moule 6 varient dans un cycle donné. Si les oscillations exercées sur le moule 6 à partir de l'extérieur se trouvent dans un état stable, tel que des ondes si nusoldales, les vibrations qui se produisent à la face 61 de la paroi intérieure du moule 6 deviendront des ondes stationnaires.En d'autres termes, lorsque la face 51 se trouve à une crête de l'onde (position 188 représentée en figure 8), une partie de la couche 71 en cours de solidification qui vient en contact avec la crête est fortement soumise à l'effet de la présente invention alors qu'une autre partie de la couche 61 qui vient en contact avec le creux de l'onde (position 189 de la figure 8) est soumise légèrement à l'effet. La surface de la pièce coulée 12 comporte ainsi certaines parties qui sont fortement soumises à L'effet de la présente invention alors que d'autres parties le sont faiblement. Ces parties influencées fortement et faiblement, apparaissent sous forme d'un motif ressemblant à des bandes verticales a des intervalles d'une demi-longueur d'onde stationnaire.Cela peut être évité soit en faisant varier continuellement la fréquen- ce de l'oscillation à haute fréquence appliquée au moule 6 dans une plage donnée, soit en faisant varier, dans un cycle donné, une condition de limitation imposée à la partie de plus faible épaisseur du moule 6 de façon à changer les emplacements des crêtes et des creux des ondes stationnaires se produisant sur la face 61 de la paroi intérieure du moule.

Avec l'épaisseur de paroi du moule Q réduite en partie et avec les oscillations de haute fréquence appliquées à la partie de faible épaisseur selon la présente invention,les vibrations du moule sont limitées à cette partie de faible épaisseur. Cela sera compris à la description suivante d'un exemple faite en liaison avec la figure 9; un moule en cuivre 6 mesurant 65 mm d'épaisseur est utilisé. Une gorge 22 est pratiquée dans un coté extérieur du moule 6, l'épaisseur de paroi à cette gorge 22 étant réduite à 20 mm. Une boîte de refroidissement 21 est fixée au moule par de nombreux boulons, non représentés, serrés en des endroits autres que la partie nervuré ou partie de faible épaisseur.La partie de faible épaisseur se prolonge jusqu'à l'extérieur de façon à former une plaque de transmission de vibration 30 dont l'épaisseur est inférieure à celle de la partie d'épaisseur réduite. Un oscil lateur 31, disposé de façon à osciller dans le sens vertical, est relié à la plaque 30 de transmission de vibration. L'oscillateur 31 est mis en oscillation avec une puissance d'entrée de 500 watts et une fréquence de 15 KHz. Alors que le moule vibre comme indiqué dans les figures 10(a) et lO(b), lesquelles représentent l'amplitude des vibrations du moule 6 dans la direction de la gorge et dans la direction perpendiculaire à la gorge.Comme il apparaîtra d'après ces illustrations, la partie rainurée ou partie de faible épaisseur vibre à une amplitude de 3 à 5 m, alors que la vibration décrolt jusqu'a une amplitude inférieure à 1 m dans les autres parties du moule. Cela indique clairement que les vibrations induites sont limitées à la partie nervurée. On a confirmé, grâce à des expériences, que des résultats simila ires aux résultats précédents peuvent être obtenus dans une plage d'oscillation comprise entre 10 et 30 KHz.

Selon la présente invention, le moule 6 peut être mis en vibration à partir de sa partie nervurée en faisant appel à diverses méthodes. Dans le cas de l'exemple donné dans ce qui précède, les vibrations sont communiquées par la plaque de transmission de vibration 30. Dans un autre procédé qui est représenté en figure 11, les mêmes vibrations peuvent être obtenues avec utilisation d'un agencement 32 à entrée directe. Dans ce cas, une gorge 22 mesurant 25 mm de profondeur est formée dans un moule 6 ayant une épaisseur de 40 mm.

Un oscillateur 31 est fixé directement à la partie nervurée 22. Dans cet agencement, des oscillations ayant une fréquence de 18 KHz sont appliquées.

La partie de faible épaisseur ou partie nervurée du moule selon la presente invention a de préférence la forme suivante et est de préférence disposée aux emplacements suivants : l'épaisseur de la partie nervurée est comprise entre 5 et 30 mm. Comme cela a été indiqué dans ce qui précède, de bons résultats peuvent être obtenus avec une épaisseur de la partie nervurée comprise entre 15 et 20 mm. Une épaisseur inférieure à 5 mm n'est pas pratique, parce que : la transmission de la chaleur varie beaucoup avec l'emplacement; l'usinage devient très difficile et la durée de vie en service devient plus courte étant donné le peu de place laissée au meulage. Inversement, une épaisseur supérieure à 30 mm pré sente un degré d'amplitude moindre, et comn e cela a été confir- me par des essais, ne donne pas effet désiré.Compte tenu de ce qui prédede, l'épaisseur de la partie nervurée du moule est de préférence comprise entre 5 et 30 mm. En outre, la partie nervurée peut comporter une ou plusieurs nervures de ren forcement gui sont disposées soit dans la direction de la gorge soit dans la direction perpendiculaire à celle-ci.

La gorge est placée de préfér de l'extrémité supérieure du moule. Alors que, à la lumière du principe de base de la présente invention. la gorge doit être formée dans la direction horzontale, l'emplacement ayant la préférence est à moins de 300 mm de la partie supérieure du moule car . sur l e plan qualitatif, L'effet maximum des vibra- tions est cbtenii dans le voisinage du point de départ 8 de le solidification Cependant, si l'in juge d'après les résultats d'essais conduits dans le bu5t de déterminer la répartition de la température dans les directions verticales du moule, le point de départ 8 de la solidification semble être situé entre 150 et 250 mm de la partie supérIeure du moule. Par ailleurs la position de la surface du bin à l'état de fusion peut être contrôlée dans une plage de # 10 mm. Par conséquent, comte tenu des tolérances, on pense que l'emplacement de la gcrge doit être compris à 300 rnm de la partie supérieure du moule. En outre, la gorge est formée soit dans chacun des longs côtés seulement du moule: soit à la fois dans les ces courts et es côtés longs du moule.

La largeur de la gorge est de préférence comprise entre 50 et 150 mm. Des essais ont été conduits avec deux mou
Les différnts en cuivre qui avaient tous deux une épaisseur de 32 nm. Un moule comportait une gorge mesurant 10 mm de large, alors que la largeur de la gorge de l'autre moule était de 80 nua. Au moyen de l'agencement du type oscillateur-plaque de transmission des vibrations, des oscillations de 18 KHz, 150 watts, ont été appliquées à ces moules. Les amplitudes ob tenues dans les deux cas étaient comprises entre 15 m et 20 m et ne présentaient aucune différence notable.Cependant, dans le cas où la largeur de la gorge est inférieure à 50 mm, la gorge risque de se trouver à l'extérieur de la plage de variation du niveau du bain. D'autre part, dans le cas où la largeur de la gorge dépasse 150 mm, l'énergie des vibrations est par trop dispersée pour qu'elles donnent un effet suffisant.

S'agissant de la fréquence des vibrations, il n'y a pas de limite supérieure particulière. Cependant, avec une fréquence supérieure à 30 KHz, la technique actuelle des oscillateurs ne permet pas d'obtenir une amplitude suffisante pour une application pratique.D'autre part, une fréquence in férieure à 10 KHz produirait un bruit gênant pour les ouvriers.

Un fonctionnement avec une fréquence inférieure à 10 KHz n'est pas, par conséquent, souhaitable.

Les caractéristiques et les avantages de la présente invention apparaîtront davantage à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de la présente invention.

Les figures 12(a), (b), (c), (d), (e) et (f) représentent un moule selon la présente invention destiné à être utilisé dans un système de coulage en continu du type incurvé, disposé de façon à utiliser un moule en cuivre du type à refroidissement par eau, à ouverture dirigée vers le haut.

Comme cela est représenté en figure 12(f), le moule de la présente invention est d'un type comportant quatre cotés assemblés, constitué d'une paire de parois latérales longues 312 en regard et d'une paire de parois latérales courtes 313 en regard. Le moule est réalisé avec une plaque de cuivre 303 mesurant 60 mm x 60 mm, et d'une plaque de renforcement 306 en acier. Dans l'intérieur du moule, on a prévu des canaux d'eau de refroidissement 304, chaque canal comportant un orifice d'alimentation en eau 301 à une extrémité et un orifice de sortie d'eau à son autre extrémité.

Une partie 307 de faible épaisseur est prévue en un endroit situé à 100 mm au-dessous de l'extrémité supérieure de la plaque en cuivre 303, la partie 307 ayant une largeur de 120 mm dans la direction verticale.Un oscillateur 311 est fixé à la partie 307 par l'intermédiaire d'une plaque de base 308 avec une vis 309.Une garniture 305 est placée entre la plaque en cuivre 303 et la pla cue de renforcement 306 et entre l'oscillateur 311 et la paroi d'un trou pratique dans la plaque de renforcement. Le tableau I donne les résultats d'une comparaison entre le moule de la présente invention et un moule classique.

TABLEAU I
Agencement structurel et dimensions du moule

<tb> Moule <SEP> classique <SEP> - <SEP> Moule <SEP> de <SEP> la <SEP> présente. <SEP>
<tb>

<SEP> te <SEP> invention
<tb> Type <SEP> de <SEP> moule <SEP> : <SEP> du <SEP> type <SEP> a <SEP> quatre <SEP> du <SEP> type <SEP> à <SEP> quatre
<tb> <SEP> côtés <SEP> assemblés <SEP> côtes <SEP> assemblés
<tb> <SEP> 1. <SEP> Forme <SEP> du <SEP> côté
<tb> <SEP> long <SEP> du <SEP> moule: <SEP>
<tb> <SEP> Longueur <SEP> 1900 <SEP> mm <SEP> 1900 <SEP> mm
<tb> <SEP> Hauteur <SEP> 800 <SEP> mm <SEP> 800 <SEP> mm
<tb> <SEP> Epaisseur <SEP> de <SEP> la
<tb> <SEP> plalque <SEP> de <SEP> refroi
<tb> <SEP> dissement <SEP> en
<tb> <SEP> cuivre <SEP> la <SEP> 60 <SEP> mm <SEP> 60 <SEP> mm
<tb> <SEP> Epaisseur <SEP> de
<tb> <SEP> partie <SEP> de <SEP> faible
<tb> <SEP> épaisseur <SEP> - <SEP> 15 <SEP> mm
<tb> <SEP> Largeur <SEP> de <SEP> la
<tb> <SEP> partie <SEP> de <SEP> faible
<tb> <SEP> épaisseur <SEP> - <SEP> 120 <SEP> mm
<tb> <SEP> Longueur <SEP> de <SEP> la
<tb> <SEP> partie <SEP> de <SEP> faible
<tb> <SEP> épaisseur <SEP> - <SEP> 1700 <SEP> mm
<tb> <SEP> Canal <SEP> d'eau <SEP> de <SEP> Plaque <SEP> en <SEP> cuivre <SEP> Partie <SEP> de <SEP> faible
<tb> <SEP> refroidissement <SEP> nervurée <SEP> nervure <SEP> épaisseur <SEP> sans <SEP> fen
<tb> <SEP> mesurant <SEP> 5 <SEP> x <SEP> 45mm <SEP> te,canal <SEP> d'eau <SEP> de
<tb> <SEP> 2 <SEP> mm
<tb> <SEP> 2.<SEP> Forme <SEP> du <SEP> côté
<tb> <SEP> court <SEP> du <SEP> moule:
<tb> <SEP> Longueur <SEP> 250 <SEP> mm <SEP> 250 <SEP> mm
<tb> <SEP> Hauteur <SEP> 800 <SEP> mm <SEP> - <SEP> 800 <SEP> mm
<tb> <SEP> Epaisseur <SEP> de <SEP> la
<tb> <SEP> plaque <SEP> de <SEP> re
<tb> <SEP> froidissement <SEP> en
<tb> <SEP> cuivre <SEP> 60 <SEP> mm <SEP> 60 <SEP> mm
<tb>
TABLEAU I (Suite)

<tb> <SEP> Epaisseur <SEP> de <SEP> la
<tb> <SEP> partie <SEP> de <SEP> faible
<tb> <SEP> épaisseur <SEP> 15 <SEP> mm <SEP>
<tb> j <SEP> Largeur <SEP> de <SEP> la
<tb> <SEP> partie <SEP> de <SEP> faible
<tb> épaisseur <SEP> 120 <SEP> <SEP> ~ <SEP> mm
<tb> <SEP> Longueur <SEP> de <SEP> la
<tb> <SEP> partie <SEP> de <SEP> faible
<tb> <SEP> épaisseur <SEP> - <SEP> 190 <SEP> mm
<tb> <SEP> Canal <SEP> d'eau <SEP> de <SEP> Identique <SEP> au <SEP> côté <SEP> Identique <SEP> au <SEP> côté <SEP>
<tb> <SEP> refroidissement <SEP> | <SEP> long <SEP> long
<tb> 3. <SEP> Fixation <SEP> de <SEP> la <SEP> i <SEP> Vissage <SEP> à <SEP> la <SEP> plaque <SEP> Fixation <SEP> à <SEP> la
<tb> <SEP> tige <SEP> d'oscilla- <SEP> en <SEP> cuivre <SEP> partie <SEP> de <SEP> faible
<tb> <SEP> tion <SEP> | <SEP> épaisseur <SEP> par
<tb> <SEP> l'intermédiaire
<tb> <SEP> de <SEP> la <SEP> plaque <SEP> de
<tb> base
<tb>
Des expériences ont été conduites avec les deux moules précédents. Dans chacune des expériences, la surface du bain à l'état de fusion était toujours à 150 mm audessous de l'extrémité supérieure du moule.L'opération de coulage a été cxéoutée avec application d'oscillations de haute fréquence dans les conditions indiquées dans le tableau II. L'état de surface de chaque brame ainsi obtenu a été déterminé par le taux de l'aire nécessitant un meulage en surrace. Les resultats sont représentes dans le tableau II.

TABLEAU II
Pourcentage de brames nécessitant un meulage en surface

<SEP> ----------------------------------------------------------------------
<SEP> Indice <SEP> de <SEP> qualité <SEP> Procédé <SEP> classique <SEP> Procédé <SEP> selon <SEP> la
<tb> <SEP> de <SEP> surface <SEP> x <SEP> Présente <SEP> invention
<tb> ---------------------------------------------------------------------
<tb> <SEP> 1 <SEP> 90 <SEP> %- <SEP> - <SEP> 10 <SEP>
<tb> <SEP> 2 <SEP> | <SEP> 8 <SEP> | <SEP> 0
<tb> <SEP> 3 <SEP> | <SEP> 2 <SEP> | <SEP> 0
<tb> ---------------------------------------------------------------
Conditions d'entrée en haute fréquence : fréquence
de 18 KHz
Côté long : 1,8 KW/côté x 2 côtés
Côté court: 0,5 KW/côté x 2 côtés x Notes :Indice 1 : Taux d'aire nécessitant un meulage
en surface inférieur à 1 %
2 : Taux d'aire nécessitant un meulage en
surface compris entre 1 et 5 %
3 : Taux d'aire nécessitant un meulage en
surface supérieur à 5 %.

Pour obtenir une nouvelle confirmation des effets donnés par la présente invention, un coté long du moule de 7a présente invention a été prépare comme indique en figure 14, et un côté long d'un moule classique a également été préparé comme inidqué en figure 13, à titre de comparatson,
Ces cótés ont été disposés dans un ensemble représenté des moules la figure 15. Ensuite, des oscillations ont été appliquée de à la plaque de transmission de vibraion de chacun des mesurant à une fréquence de 15 KHz, avec une puissance d'entrée de 500 watts, de façon à obtenir une brame en acier mesurant 200 mm x 1980 mm.Les oscillations ne sont appliquées qu'aux côtés longs et non aux cótés courts de l'ensemble. à l'exeptio de la forme du moule, le coulage a été effectué dans les mémes conditions que dans une opération de coulage classique.

Le tableau III représente l'état de surface de la pièce coulée ainsi obtenue et l'amplaitude à la surface du moule, en un point correspondant au point de départ de la solidification de l'acier à l'état fondu, pour le moule de la présents unvention (représenté par un côté M en figure 15) par comaraison avec un moule classique (représenté par un côté S en figure 15)
TABLEAU III

<tb> Moule <SEP> côté <SEP> Amplitude <SEP> (gam- <SEP> Taux <SEP> dess <SEP> oc
<tb> <SEP> | <SEP> des <SEP> saleurs <SEP> currences
<tb> me <SEP> de <SEP> pointe) <SEP> d'amorce <SEP> de
<tb> <SEP> crique <SEP> en <SEP> sur
<tb> d'aire <SEP> néces
<tb> <SEP> sitant <SEP> un <SEP> meu
<tb> lage <SEP> en <SEP> surfa@
<tb> ce) <SEP> %
<tb> Moule <SEP> de <SEP> la <SEP> N <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> um <SEP> 0,3
<tb> <SEP> présente <SEP> in
<tb> <SEP> vention <SEP>
<tb> <SEP> Moule <SEP> classi- <SEP> S <SEP> Non <SEP> détectable <SEP> 5.1
<tb>
Comme il apparaîtra d'après les résultats des expériences ci-dessus, la brame en acier obtenue avec le moule de la présente invention a une excellente qualité en surface.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 - Moule pour coulage en continu d'un métal à l'état fondu, caractérisé en ce qu'il comprend des éléments qui ont des parties d'épaisseur localement plus petite, parties situées au point de départ de la solidification du métal à l'état fondu et un moyen pour appliquer des oscillations aux parties d'épaisseur localement plus petite.

2 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de chacune des parties d'épaisseur localement plus petite est comprise entre 5 et 30 mm d'épaisseur.

3 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des parties d'épaisseur localement plus petite s'étend dans la direction horizontale et a une largeur comprise entre 50 mm et 150 mm dans sa direction perpendiculaire.

4 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'application des oscillations à la partie d'épaisseur localement plus petite est fixé directement à chacune des parties d'épaisseur localement plus petite.

5 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'application des oscillations est fixé à chacune des parties d'épaisseur localement plus petite par l'intermédiaire d'un organe de transmission de vibration.

6 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des parties d'épaisseur plus petite est située à moins de 300 mm de l'extrémité supérieure du moule.

7 - Moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties d'épaisseur localement plus petite sont prévues sur les côtés longs en regard formant le moule.

8 - Procédé de coulage en continu d'un métal à l'état fondu,caractérisé en ce qu'il utilise un moule défini par les revendications 1 à 7, des oscillations d'une fréquence comprise entre 10 KHz et 30 KHz étant appliquées au moule.