FR2521045A1 - Procede d'elaboration de lingots par coulee continue double, machine pour sa mise en oeuvre et lingots ainsi obtenus - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE LA METALLURGIE. LE PROCEDE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE COMPRENANT L'ADMISSION DE METAL 5 DANS UNE LINGOTIERE 1 DISPOSEE HORIZONTALEMENT ET L'EXTRACTION DES LINGOTS 6 DANS DEUX SENS OPPOSES A TRAVERS LES EXTREMITES DE LADITE LINGOTIERE, CARACTERISE EN CE QUE LE METAL 5 EST ADMIS DANS UNE LINGOTIERE 1 FERMEE SUIVANT TOUT SON PERIMETRE, A TRAVERS UN TROU 2 REALISE DANS SA PAROI, LE MENISQUE DU METAL LIQUIDE 5 ETANT DEPORTE HORS DE LA LINGOTIERE 1 ET A UNE VITESSE EGALE A LA VITESSE INITIALE DE FORMATION DES LINGOTS 6 A L'ENDROIT OU LE METAL 5 EST ADMIS DANS LA LINGOTIERE 1. L'INVENTION PEUT ETRE UTILISEE EN PARTICULIER EN SIDERURGIE ET DANS LA METALLURGIE DES NON-FERREUX.

Description

2521045 _

La présente invention concerne le domaine de la

métallurgie et a notamment pour objet un procédé d'élabora-

tion de lingots, une machine pour sa mise en oeuvre et

les lingots obtenus par ledit procédé.

L'invention peut être appliquée avec une effica-

cité maximale dans la sidérurgie et la métallurgie des non-

ferreux. A l'heure actuelle, les procédés d'élaboration de lingots en continu et les machines pour les réaliser trouvent des applications industrielles étendues, les machines dont

l'emploi s'est le plus développé étant celles du type verti-

cal et du type en arc de cercle (courbe).

L'un des procédés connus d'élaboration de lingots prévoit l'admission du métal dans une lingotière ouverte

à ses deux extrémités et installée verticalement, et l'ex-

traction du lingot partiellement solidifié dans la direction

verticale à travers l'un des bouts de la lingotière.

La machine pour réaliser ce procédé comprend une lingotière, un mécanisme d'oscillation de la lingotière, des

dispositifs de guidage et de soutien, un mécanisme d'extrac-

tion du lingot, un équipement pour le tronçonnage et l'éva-

cuation des lingots suivant l'axe technologique vertical de la machine (cf l'ouvrage " La coulée continue " par M S.

Boitchenko, Metallurgizdat, Moscou, paru en 1957).

Par suite de la disposition verticale des organes

de la machine et de la nécessité de maintenir une forte pres-

sion métallostatique sur la gaine du lingot, ces machines ont une grande hauteur ( 30 à 40 m) et leur équipement a une grande masse, ce qui augmente les frais nécessaires à leur construction En outre, la vitesse d'extraction du lingot est limitée par la longueur métallurgique de la machine (distance du niveau du ménisque du métal dans la lingotière aux mécanismes d'extraction), ne permettant pas

d'augmenter le rendement de ces machines.

On connait aussi un procédé d'élaboration de lingots et une machine pour le réaliser, dans lesquels le métal est admis dans une lingotière en arc de cercle et l'extraction du lingot s'effectue suivant une trajectoire en arc de cercle (courbe) avec redressement subséquent du lingot en position horizontale (cf l'ouvrage " La coulée continue de l'acier dans les installations en arc de cer- cle" par V T Sladkoshteev et al éditions "Metallur Zia",

paru en 1974, pp 5 à 60).

La machine pour réaliser ce procédé comprend une lingotière, un mécanisme d'oscillation de la lingotière, Ès dispositifs de guidage et de soutien, des mécanismes

d'extraction et de redressement des lingots, un équipe-

mertt pour le tronçonnage et l'évacuation des lingots, ali-

gnés suivant l'axe en arc de cercle (courbe) de la machine.

Grâce à cette disposition des organes de la machi-

ne, sa hauteur diminue, ce qui abaisse la pression ferros-

tatique et la masse de l'équipement pour son maintien Tou-

tefois, dans ce cas, la complexité de l'équipement, de son

montage et de son réglage s'accroit et son exploitation de-

vient plus compliquée.

Sont les plus prometteurs à l'heure actuelle les procédés d'élaborati Dn de lingots et les machines pour les réaliser à disposition de l'équipement horizontale suivant

l'axe technologique de la machine.

L'un des procédés connus d'élaboration de lingots

consiste en ce que l'admission du métal à partir de la ca-

pacité réceptrice de métal s'effectue par un bout de la

lingotière horizontale et l'extraction du lingot s'effec-

tue en continu par le bout opposé de la lingotière (cf.

brevet français n O 1 269 929, cl B 22 d "Procédé et disposi-

'tif pour la coulée continue de métaux dans une lingotière

refroidie à axe horizontal ou incliné", publié en 1961).

La machine pour réaliser ce procédé comprend une

lingotière, une capacité réceptrice avec un conduit de mé-

tal, des mécanismes d'oscillation et de rotation de la lingotière conjointement avec le lingot et un mécanisme

d'extraction du lingot, disposés suivant l'axe technologi-

que horizontal de la machine Une telle disposition de l'équipement permet de diminuer la hauteur et la masse de

ces machines Toutefois, la rotation de la lingotière con-

jointement avec le lingot, nécessaire à l'amélioration

de la qualité des lingots, peut être préjudiciable à l'étan-

chéité à la jonction de la lingotière avec la capacité ré-

ceptrice de métal -

Pour améliorer les indices économiques du proces-

sus par diminution des pertes d'acier liquide, les organes

de la machine peuvent être disposés suivant un axe techno-

logique incliné.

On connait aussi un procédé d'élaboration de lin-

gots et une machine pour le réaliser, dans lesquels le mé-

tal est admis dans une lingotière horizontale ou inclinée,

raccordée à une capacité réceptrice, et le lingot est ex-

trait périodiquement de la lingotière, qui est fixe (cf.

l'ouvrage "Les installationsÈi coulée continue horizonta-

le des métaux et des alliages en URSS et à l'étranger" par Sladkoshteev V T et al, Metallurgia, paru en 1970,

pp 3 à 30).

La machine pour réaliser ce procédé comprend une

lingotière, une capacité réceptrice avec un conduit de mé-

tal, des guidages pour le lingot et un mécanisme d'extrac-

tion du lingot, disposés suivant l'axe technologique hori-

zontalement ou sous un angle faible (jusqu'à 20 ) par

rapport à l'horizontale.

Toutefois, ce procédé n'assure pas l'élaboration de lingots à haute qualité de surface, par suite de la formation de lignes de soudure circulaires (défauts de cohésion) dans la gaine du lingot La formation de ce genre de défauts à la surface du lingot est due au-fait que le' métal liquide venant contacter la céramique du conduit de métal commence à se solidifier près du bout de ce conduit en formant une peau de lingot dont l'épaisseur dépend de la durée totale du cycle d'extraction, de la température et des

propriétés physico-chimiques du métal Pour diminuer la di-

mension des défauts de surface du lingot, on choisit expé-

rimentalement les paramètres d'extraction des lingots

(vitesse, température, durée et rapport du temps d'extrac-

tion au temps d'arrêt), de façon à assurer une grande fiabi-

lité du processus et une haute qualité des lingots, ce qu'il n'est pas toujours possible d'obtenir De la sorte,

l'un des facteurs essentiels abaissant la fiabilité du pro-

cessus et la qualité des lingots est la présence à leur surface de lignes de soudure, dont l'apparition accompagne

toujours le processus périodique d'extraction des lingots.

On connait aussi un procédé d'élaboration de lingots et une machine pour le réaliser, dans lesquels l'admission dans la lingotière, réalisée en graphite avec une partie de réception chauffée et une cavité refroidie,

ainsi que l'extraction du lingot, s'effectuent en continu.

La continuité du processus est, dans ce cas, assurée par

le mouvement rectiligne alternatif de la capacité récep-

trice de métal, de la lingotière et des dispositifs de guidage (cf certificat d'auteur d'invention URSS n O 140176, cl 31 c 21, publié en 1961) Ce procédé et la machine pour le réaliser assurent l'obtention de lingots à

haute qualité de surface, grâce à la continuité des pro-

cessus d'admission du métal et de formation des lingots, permettant de supprimer l'apparition de lignes de soudure

à leur surface.

Toutefois, la basse tenue de la lingotière de

graphite en cas de coulée de lingots en acier compli-

que l'application de ce procédé à la production de lin-

gots en masse.

On connait un procédé d'élaboration de lingots

et une machine pour le réaliser, considéré comme le pro-

cédé et la machine connus les plus proches de la présente invention, dans lesquels l'admission du métal dans une lingotière disposée horizontalement s'effectue par le haut, le lingot étant extrait dans deux sens opposés à travers les extrémités de la lingotière, alternativement ou

en continu.

La machine réalisant ce procédé connu comprend une lingotière disposée horizontalement, un mécanisme d'oscillation de la lingotière, une capacité réceptrice

avec un conduit de métal, un mécanisme d'extraction des lin-

gots et des guidages pour les lingots (cf certificat d'au- teur d'invention URSS N O 869 946, cl B 22 D 11/14, publié en 1981) La lingotière de cette machine peut être réalisée en arc de cercle (courbe), ou rectiligne, ou bien être constituée de deux tronçons rectilignes assemblés sous un certain angle; le mécanisme d'osc E Lation de la lingotière

et le mécanisme d'extraction des lingots sont hydrauliques.

Dans cette machine connue, la capacité réceptrice est raccordée à la lingotière par un conduit denétal qui est

monté fixe dans le plan horizontal et débouche dans la cavi-

té de la lingotière, ouverte à sa partie supérieure, ou bien à travers un trou fait dans sa paroi, les dimensions de ce trou étant bien plus grandes que la section droite du cond&t

de métal.

Une telle conception de la machine permet d'admet-

tre le métal dans la lingotière, animée d'un mouvement rec-

tiligne alternatif par un mécanisme, à partir d'une capa-

cité réceptrice fixe Le métal est admis dans la lingotière au-dessous du niveau du ménisque du métal se trouvant dans

la lingotière.

Ce procédé connu et la machine pour sa mise en oeuvre n'assurent pas l'élaboration de lingots à haute qualité de face supérieure, celle-ci se formant dans des

conditions de processus ondulatoires agissant sur la surfa-

ce du métal dans la lingotière, et de transfert irrégulier

de la chaleur du lingot à lalingotière suivant son péri-

mètre et suivant sa longueur En outre, la formation ir-

régulière de la peau des lingots s'accompagne d'une dis-

torsion de leur profil de section droite, de l'apparition

de retirures et d'autres défauts de surface.

La présence d'un ménisque de métal liquide dans la lingotière provoque aussi la formation de plissements sur sa face supérieure, surtout en cas d'utilisation d'une lingotière courbe constituée par des tronçons droits dont

la paroi supérieure fait avec le ménisque du métal un an-

gle aigu qui provoque le refroidissement du ménisque et la formation d'inclusions de scorie à la face supérieure du lingot lors de la formation de sa gaine De la sorte, la qualité relativement peu élevée des lingots obtenus limite l'application de ce procédé et de la machine pour le

réaliser dans l'industrie métallurgique.

On s'est donc proposé de créer un procédé d'élabo-

ration de lingots et une machine pour le réaliser, qui assureraient, gràce à la conception de la machine et aux régimes de formation et d'extraction des lingots, une haute qualité des lingots extraits d'une même lingotière des deux sens opposés, tout en assurant une haute fiabilité du processus. La solution consiste en un procédé d'élaboraton

de lingots, comprenant l'admission du métal dans une lin-

gotière disposée horizontalement et l'extraction des lin-

gots à travers ses bouts dans deux sens opposés, procédé dans lequel, d'après l'invention, le métal est admis dans

une lingotière, fermée suivant tout son périmètre, à tra-

vers un trou réalisé dans sa paroi, le ménisque de métal

liquide étant déporté hors de la lingotière et à une vites-

se égale à la vitesse initiale de formation des lingots,

à l'endroit o le métal est admis dans la lingotière.

Dans la machine pour réaliser le procédé faisant l'objet de l'invention, comprenant une lingotière disposée horizontalement, montée de façon qu'elle puisse osciller dans le plan horizontal sous l'action d'un mécanisme, et

une capacité réceptrice, d'après l'invention la lingo-

tière est raccordée à la capacité réceptrice d'une maniè-

re étanche par le conduit de métal placé dans le trou réa-

lisé dans la paroi de la lingotière et disposé sensible-

ment à une même distance de ses bouts, et il est prévu

un élément séparateur monté coaxialement au trou à l'inté-

rieur de la lingotière, afin de former la zone de formation

initiale des lingots.

On sait qu'en cas d'extraction bilatérale des lingots, il y a entre eux une couche intercalaire liquide les séparant, à partir de laquelle commence la formation de la peau de chaque lingot Dans ce qui suit, cette sone

sera appelée zone de formation initiale des lingots.

Une telle combinaison des processus d'admission et

de formation des lingots, ainsi que la conception de l'en-

semble de la machine, permettent d'assurer une haute qualité des lingots élaborés, gràce au transfert uniforme dela chaleur des lingots en cours de formation à la lingotière, et au fait que le ménisque du métal liquide est déporté hors

de la lingotière.

Gràce à l'admission du métal dans la lingotière à travers un trou de sa paroi, la lingotière est réalisée fermée, ce qui assure un transfert uniforme de la chaleur des lingots en cours de formation à la lingotière et, par

cela même, une formation uniforme de la gaine des lingots.

Le fait que le trou de la paroi de la lingotière soit situé

sensiblement à une même distance de ses bouts crée les mê-

mes conditions de formation pour les deux lingots, et la stabilisation ultérieure de la zone de formation initiale

des lingots élève la fiabilité du processus.

Le fait que le ménisque de métal liquide soit déporté hors des limites de la lingotière contribue à l'élévation de la qualité de la surface des lingots se

formant à l'abri de l'atmosphère oxydante, grâce à l'abais-

sement de la pollution de la surface des lingots par les in-

clusions non métalliques.

Pour élever la fiabilité et les indices économi-

ques du procédé au stade initial, le processus de formation des lingots commence avec une vitesse d'extraction de 0,1 à 0,5 de la vitesse d'admission du métal, cette vitesse étant maintenue dans cette plage jusqu'à stabilisation de la zone de formation initiale des lingots à l'endroit o le

métal est admis dans la lingotière, puis, à la fin du pro-

cessus de formation des lingots, la vitesse d'extraction est progressivement diminuée jusqu'à une valeur de 0,1 à 0,2 de la vitesse d'admission du métal dans la lingotière en un temps égal à la durée de solidification totale du lingot Une telle réalisation du procédé permet de déporter le ménisque du métal liquide hors de la lingotière et d'éva- cuer les gaz se formant lors du remplissage de la lingotière, ainsi que l'accouplement sûr des gaines des lingots aux mannequins. Quand la vitesse d'extraction des lingots est inférieure à 0,1 de la vitesse d'admission du métal dans la lingotière, la durée du stade initial du processus de

formation du lingot augmente, ce qui provoque l'engorge-

ment du conduit de métal et l'arrêt du processus.

Quand la vitesse d'extraction des lingots est supérieure à 0,5 de la vitesse d'admission du métal dans la lingotière, on n'obtient pas un accouplement fiable des gaines des lingots avec les mannequins et la stabilisation

de la zone de formation des lingots à l'endroit o le mé-

tal est admis dans la lingotière devient plus difficile.

Il est avantageux qu'à la fin du processus de

formation des lingots la vitesse d'extraction soit progres-

sivement diminuée jusqu'à une valeur de 0,1 à 0,2 de la vi-

tesse d'admisson du métal dans la lingotière, en un temps

égal à la durée de solidification totale du lingot.

L'abaissemement de la vitesse d'extraction des lin-

gots à la fin du processus jusqu'à une valeur inférieure à

0,1 de la vitesse d'admission du métal provoque l'engorge-

ment du conduit de métal et l'interruption prématurée de l'admission du métal dans la lingotière L'achèvement du

processus d'élaboration des lingots à une vitesse d'extrac-

tion supérieure à 0,2 de la vitesse d'admission du métal dans la lingotière n'assure pas une diminution notable de

la profondeur de la phase liquide se trouvant dans les lin-

gots et en sortant quand ceux-ci sont extraits de la lingo-

tière à la fin du processus.

Il est avantageux aussi, a cours de l'extraction

des lingots au stade initial, de stabiliser la zone de for-

mation initiale des lingots à l'endroit o le métal est admis. La stabilisation de la zone de formation initiale

des lingots est assurée par changement relatif de leurs vi-

tesses d'extraction Lors de la stabilisation, le déplace-

ment de la zone de formation initiale des lingots s'effec-

tue à une vitesse proportionnelle à la différence de leurs

vitesses d'extraction Il devient ainsi possible de mainte-

nir et de régler la position de cette zone à l'endroit o

le métal est admis dans la lingotière, ce qui permet d'éle-

ver la fiabilité du processus et la qualité des lingots.

Après stabilisation de la zone de formation initia-

le des lingots, leur extraction s'effectue simultanément à des vitesses sensiblement égales Dans ce cas, la zone de formation initiale des lingots est maintenue à l'endroit o le métal est admis dans la lingotière, du fait de l'égalité des vitesses d'extraction, avec une correction insignifiante

de la vitesse d'extraction de l'un des lingots pour la sta-

bilisation de cette zone.

Après stabilisation de la zone de formation initia-

le des lingots, leur extraction peut s'effectuer alternati-

vement, à des vitesses sensiblement égales mais avec extrac-

tion simultanée des deux lingots pendant une durée de 0,1

à 0,2 fois la durée d'extraction d'un lingot.

On obtient ainsi la présence d'une couche inter-

calaire liquide dans la zone de formation initiale des

lingots, ce qui élève la qualité de leur surface.

Une durée de simultanéité de l'extraction des

lingots inférieure à 0,1 de la durée d'extraction d'un lin-

got complique notablement la structure des circuits de com-

mande des actionneurs des mécanismes d'extraction et abais-

se leur fiabilité L'augmentation du temps de simultanéité de l'extraction des lingots au-dessus de 0,2 de la durée

d'extraction des lingots au-dessus de 0,2 de la durée d'ex-

traction provoque une diminution notable de la durée de jonction, au joint des fronts de formation des gaines des lingots se formant lors de leur extraction simultanée de la lingotière.

L'extraction alternée des lingots peut aussi s'ef-

fectuer à une vitesse variant suivant une loi sinusoïdale.

Un tel régime d'extraction des lingots assure leur formation plus uniforme, avec variation progressive des contraintes

d'extension et avec glissement minimal des gaines des lin-

gots par rapport à la lingotière dans la zone de leur for-

mation initiale En outre, étant donné que l'inversion du sens d'extraction des lingots s'effectue sensiblement sans

pause (lavitesse d'extraction est nulle seulement à l'ins-

tant de l'inversion de l'extraction), la couche intermédsdre liqu b est constamment maintenue dans la zone de formation initiale du lingot Ces particularités de la formation des

gaines des lingots, quand ceux-ci sont extraits alternative-

ment à une vitesse variant suivant une loi sinusoïdale, con-

tribuent à l'élévation de la fiabilité du processus et de

la qualité des lingots.

Pour créer des conditions identiques de formation des deux lingots et pour assurer une évacuation uniforme de

la chaleur suivant le périmètre de la gaine de chaque lin-

got, il faut que le trou pratiqué dans la paroi de la lingo-

tière soit situé sensiblement à une même distance de ses bouts. Le décalage du trou vers l'un des bouts de la

lingotière modifie la longueur de ses parties dans lesquel-

les se forment es gaines des deux lingots, ce qui abaisse

la fiabilité du processus.

L'élément séparateur à l'intérieur de la lingotiè-

re est avantageusement monté coaxialement au trou ménagé dans sa paroi Un tel montage de l'élément séparateur permet d'abaisser la résistance mécanique de la gaine du lingot se formant lors du remplissage de la lingotière au début du

processus, et contribue de la sorte à la création de la zo-

ne de formation initiale des lingots à l'endroit o le mé-

tal est admis dans la lingotière, au moment o l'extraction

des lingots commence.

L'élément séparateur est une cloison constituée par des plaques métalliques entre lesquelles est placée une feuille en isolant thermique (par exemple en amiante, en carton réfractaire,En tissu de verre). On assure ainsi la protection de la paroi de la

lingotière contre l'action du jet de métal liquide, un accou-

plement plus fiable de la gaine du lingot aux mannequins et un abaissement de la résistance de cette gaine à l'endroit

o est admis le métal.

Il est nécessaire que le trou ménagé dans la paroi de la lingotière et le conduit de métal soient coaxiaux l'un à l'autre et perpendiculaires à l'axe technologique de la machine Une telle réalisation de cet ensemble permet de

simplifier sa conception et son entretien, ainsi que d'éle-

ver sa fiabilité et celle de toute la machine.

Il est avantageux de monter le conduit de métal dans le trou de la lingotière de telle façon que l'un de ses bouts fasse saillie dans la cavité de la lingotière

d'une valeur de 0,001 à 0,01 de l'épaisseur de sa paroi.

* On obtient dans ce cas une haute tenue du con-

duit de métal et des lingots de haute qualité.

Quand le conduit de métal est monté de manière à faire saillie dans la cavité de la lingotière d'une valeur supérieure à 0,01 de l'épaisseur de sa paroi, la tenue du conduit de métal diminue par suite de son usure accrue lors de l'extraction des lingots, et la qualité de la surface des

lingots s'altère.

Quand le conduit de métal est monté de manière

à faire saillie d'une valeur inférieure à 0,001 de l'épais-

seur de la paroi de la lingotière, la fiabilité du proces-

sus diminue, car la valeur de cette saillie devient compa-

rable à la valeur des défauts de l'arête du conduit de

métal se joignant à la paroi de la lingotière.

Il est nécessaire quele rapport entre la section du conduit de métal et la section de la lingotière se

situe entre 0,01 et 0,4.

Quand ce rapport est inférieur à 0,01, la proba-

bilité de l'engorgement du conduit de métal aux petites vi-

tesses d'extraction des lingots au début et à la fin du processus d'élaboration s'accroit En outre, quand le proces-

sus d'élaboration des lingots est établi, l'action délavan-

te du jet de métal liquide sur la gaine des lingots en cours de formation et sur la lingotière s'accroit, par suite des

grandes vitesses dudit jet de métal.

Quand le rapport entre la section du conduit de métal et la section de 2 a lingotière est supérieure à 0,4, la rigidité de la paroi de la lingotière dans laquelle est pratiqué le trouÈbvient insuffisante, ce qui abaisse la fiabilité de la lingotière par suite de l'éventualité d'un

gondolage (distorsion) de sa paroi percée d'un trou.

Pour réaliser l'extraction alternée des lingots à une vitesse variant suivant une loi sinusoïdale, il faut que les mécanismes d'extraction des lingots soient réalisés

sous la forme de pinces mobiles et fixes, les pinces mobi-

les étant montées sur le mécanisme d'oscillation de la lin-

gotière et le fonctionnement des pinces mobiles et fixes étant alterné selon le sens du mouvement de la lingotière conrjofrtenmt avec le lingot, lequel est maintenu du côté

opposé par les pinces fixes.

Il est avantageux que, dans la machine pourréali-

ser le procédé conforme à l'invention, la lingotière, le

mécanisme d'oscillation de la lingotière et les guidages si-

tués de part et d'autres des bouts de la lingotière soient montés horizontalement suivant l'axe technologique de la

machine.

Dans ce cas, le réglage de l'équipement de la machine s'effectue plus vite, l'entretien et les réparations

de la machine deviennent plus simples.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la

lumière de la description explicative qui va suivre de

différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement une vue d'ensemble d'une machine conforme à l'invention pour la réalisation du procédé d'élaboration de lingots faisant l'ob- jet de l'invention (coupe longitudinale); la figure 2 représente une vue d'ensemble de la lingotière avec les mannequins et l'élément séparateur avant

l'admission du métal liquide dans sa cavité (coupe longi-

tudinale); la figure 3 représente une vue en coupe suivant III-III de la figure 2;

la figure 4 représente le cyclogramme de l'ex-

traction alternée des lingots àëes vitesses sensiblement

égales(a) et à une vitesse variant suivant une loi sinusol-

dale (b);

la figure 5 représente une variante de réalisa-

tion b la machine pour l'extraction alternée des lingots à

une vitesse variant suivant une loi sinusoïdale.

Le procédé d'élaboration de lingots conforme à

l'invention est réalisé à l'aide d'une machine faisant l'ob-

jet de l'invention.

La machine réalisant le procédé conforme à l'in-

vention comprend une lingotière 1 disposée horizontalement, dans une paroi de laquelle est pratiqué un trou 2 pour

l'admission dans sa cavité, à partir d'une capacité récep-

trice 3, par un conduit de métal 4, du métal liquide 5 for-

mant les lingots 6, lesquels sont extraits suivant des gui-

dages 7 à l'aide de mannequins 8 et de mécanismes 9 d'extrac-

tion La lingotière est montée de façon qu'elle puisse effectuer un mouvement rectiligne alternatif dans le plan

horizontal, sous l'action d'un mécanisme 10 (figure 1).

A l'intérieur de la lingotière 1, coaxialemept à son trou 2, est monté un élément séparateur 11 (figure 2) se présentant sous la forme d'une cloison constituée par

des plaques métalliques avec une feuille en isolant ther-

mique entre elles.

Le trou 2 pratiqué dans la paroi de la lingotière 1

et le conduit de métal 4 sont coaxiaux entre eux et perpendi-

culaires à l'axe technologique de la machine L'un cds bouts du conduit 4 (figure 3) dépasse dans la cavité de la lingotière 1 d'une valeur h de 0, 001 à 0,01 de l'épaisseur de sa paroi. Le rapport entre la section du conduit de métal 4

et celle de la lingotière 1 est de 0,01 à 0,40.

Les mécanismes 9 d'extraction des lingots 6 peuvent être de divers types(à cylindres, à crémaillères, à pinces, etc) Les guidages 7 pour les lingots 6 peuvent eux aussi être de divers types ( à rouleaux, à poutrelles mobiles, etc) Dans la machine faisant l'objet de l'invention, la lingotière 1, le mécanisme 10 d'oscillation de la lingotière

1, les mécanismes 9 d'extraction et les guidages 7 sont mon-

tés horizontalement, suivant l'axe technologique de la machine.

La machine conforme à l'invention peut aussi réali-

ser l'extraction alternée des lingots 6 à des vitesses sen-

siblement égales (a) (figure 4) et avec extraction simultanée des lingots 6 pendant une durée de 0,1 à 0,2 de la durée ('t b) d'extraction du lingot, ou bien à une vitesse (b)

variant suivant une loi sinusoïdale.

Pour réaliser le procédé d'élaboration de lingots 6 avec extraction alternée des lingots 6 à une vitesse variant suivant une loi sinusoïdale, les mécanismes 9 ( figure 5) d'extraction sont réalisés sous la forme de pinces mobiles 12 et de pinces fixes 13, les pinces mobiles 12 étant

montées sur le mécanisme 10 d'oscillation de la lingotière 1.

Les pinces mobiles 12 et les pinces fixes 13 fonction-

nent alternativement selon le sens du mouvement conjoint de la lingotîère 1 et du lingot 6, lequel est retenu du côté

opposé parles pinces 13.

Le procédé d'élaboration de lingots conforme à

l'invention consiste en ce qui suit.

Avant de commencer l'admission du métal dans-la lingotière 1, on introduit dans sa cavité, à travers ses

bouts opposés, les mannequins 8 Entre les mannequins 8 en-

gagés dans la lingotière 1 se trouve l'élément séparateur 11 pour former la zone de formation initiale des lingots au

début du processus.

Le métal liquide 5 de la capacité réceptrice 3 est

admis par le conduit de métal 4, à travers le trou 2 prati-

qué dans la paroi de la lingotière 1 fermée suivant tout son périmètre, et arrive dans la cavité de la lingotière 1 entre les mannequins 8 La cavité de la lingotière 1 est remplie de telle façon que le ménisque du métal liquide sorte de ses limites La gaine des lingots 6 qui se forme pendant ce temps, en s'accouplant aux mannequins 8, se rompt en deux gaines à la mise en marche desnmcanismes d'extraction 9 et d'oscdljation 10 de la lingotière 1, et la zone de formation initiale des lingots se forme dans

la lingotière 1.

L'élaboration des lingots 6 commence avec une

vitesse d'extraction de 0,1 à 0,5 de la vitesse d'admis-

sion du métal, et la vitesse d'extraction est mainte-

nue dans cette plage jusqu'à stabilisation de la zone de formation initiale des lingots 6 à l'endroit o le métal est admis dans la lingotière 1 Le niveau du métal 5 est

alors amené dans la capacité réceptrice 3 au niveau pres-

crit par la méthode.

La stabilisation de la zone de formation initiale

des lingots 6 s'effectue par changement relatif des vites-

ses d'extraction des lingots, ladite zone se déplaçant alors à une vitesse qui est proportionnelle à la différence des

vitesses d'extraction des lingots.

Une fois la zone de formation initiale des lin-

gots 6 stabilisée, l'extraction des lingots 6 de la lingo-

tière 1 s'effectue en continu, à des vitesses sensiblement

égales Ceci permet de maintenir la zone de formation initia-

le des lingots dans une position stable.

Toutefois, il est possible d'opérer suivant des variantes dans lesquelles l'extraction des lingots est alternée, à des vitesses sensiblement égales, ou bien à une

vitesse variant suivant une loi sinusoïdale (figure 4).

En cas d'extraction alternée des lingots 6 à des vitesses sensiblement égales, la continuité de l'admission du métal 5 est assurée grâce à la simultanéité de l'extrac- tion des deux lingots 6 pendant une durée de 0, 1 à 0,2 de

la durée d'extraction d'un lingot La zone de formation ini-

tiale des lingots 6 se déplace alors alternativement dans

le sens du lingot en cours d'extraction à une vitesse pro-

portionnelle à sa vitesse, et pendant la période d'extrac-

tion simultanée des deux lingots 6, les zones de formation initiales des lingots se trouvent séparées l'une de l'autre par une zone intermédiaire qui se joint à la gaine du lingot

immobile Comme l'extraction des lingots 6 s'effectue alter-

nativement à des vitesses égales, leur zone de formation initiale est animée d'un mouvement rectiligne alternatif d'amplitudessensiblement égales de part et d'autre de

l'axe du conduit de métal 4 Cette variante du procédé d'é-

laboration de lingots 6 simplifie la conception de la ma-

chine pour le réaliser, élève la fiabilité du processus et la qualité du métal, mais complique quelque peu l'actionneur

et les mécanismes d'extraction des lingots 6.

L'extraction alternée des lingots 6 peut aussi

s'effectuer à une vitesse variant suivant une loi sinusolda-

le, ce qui simplifie également la conception de la machine

pour la réalisation du procédé et élève la qualité du mé-

tal. A la fin du processus d'élaboration des lingots 6, la vitesse d'extraction est progressivement diminuée jusqu'à une valeur de 0,1 à 0,2 de la vitesse d'admission du métal , en un temps égal à la durée de solidification totale des lingots 6 On obtient ainsi une diminution progressive de la profondeur de la phase liquide, laquelle sort des lingots 6 et se solidifie sous la forme de bouts triangulaires des lingots, qui constituent avec la partie creuse des lingots

6 les déchets du processus.

Le procédé d'élaboration de lingots 6 faisant

l'objet de l'invention et la machine pour le réaliser assu-

rent des conditions de formation des lingots 6 identiques

à ceux connus et permettant d'obtenir des lingots 6 répon-

dant aux prescriptions concernant leur transformation ulté-

rieure. En outre, du fait que la formation des gaines des lingots s'effectue à l'abri de l'action de l'atmosphère oxydante et des laitiers, la pollution par les inclusions non métalliques et la saturation du métal en gaz sont bien

plus basses, comparativement aux procédés connus d'élabo-

ration de lingots 6 dans les machines verticales et en arc

de cercle.

L'extraction des lingots 6 dans deux sens opposés à travers les bouts de la lingotière 1 accroit le rendement

des machines, car le débit d'admission du métal liquide aug-

mente de 1,5 à 2 fois, c'est-à-dire qu'une ligne de la ma-

chine correspond à deux lignes d'une machine d'extraction du lingot 6 dans un seul sens (par exemple d'une machine

verticale, courbe, etc).

Le procédé d'élaboration de lingots 6 conforme à l'invention et la machine pour le réaliser peuvent être appliqués à l'élaboration de lingots 6 de section carrée ou rectangulaire, y compris ceux à rapport des côtés élevé,

dans un large assortiment d'aciers et d'alliages.

Exemple de réalisation du procédé.

Le procédé d'élaboration de lingots conforme à

l'invention a été réalisé sur une machine pilote industriel-

le horizontale, coulant à partir d'une poche de 5 t des lingots d'une section de 150 x 150 et de 150 x 210 mm en aciers à carbone bas et moyen, dont des aciers alliés au

chrome, nickel, molybdène et autres éléments à un taux al-

lant jusqu'à 2,0 %.

Avant d'admettre le m&al dans la lingotière, on y introduit à travers ses bouts les mannequins avec l'élément

séparateur entre eux.

L'admission du métal dans la lingotière s'effectue

à partir de la capacité réceptrice, par le conduit de mé-

tal, avec sortie du ménisque de métal liquide hors de la lingotière; Ceci assure l'évacuation des gaz se trouvant

dans-la cavité de la lingotière.

La machine est mise en marche après remplissage de la cavité de la lingotière jusqu'au niveau prescrit La

gaine du lingot, s'étant formée pendant le début de l'admis-

sion du métal à la mise en marche des mécanismes de la machine, se rompt alors dans sa section la plus faible

( à l'endroit o se trouve l'élément séparateur) avec forma-

tion de deux gaines et de la zone de formation initiale des lingots.

Si, pous une raison quelconque, la rupture se pro-

duit à un autre endroit, par changement des vitesses d'ex-

traction des lingots on fait déplacer la zone de leur forma-

tion initiale pour la placer à l'endroit o le métal est ad-

mis dans la lingotière.

La stabilisation de cette zone au début et pendant le déroulement du processus d'élaboration des lingots est

obtenue par changement relatif de leurs vitesses d'extrac-

tion en régime automatique.

Quand la vitesse d'extraction de l'un des lingots est changée de 5, 10, 20 %, etc, ladite zone se déplace à une vitesse proportionnelle à 0,05, 0, 1, 0,2, etc, si la vitesse du lingot opposé reste constante Il est aussi possible de changer les vitesses d'extraction des lingots de telle façon que la vitesse de l'un augmente de 5, 10, %, etc, et celle de l'autre diminue respectivement de , 10, 15 %, etc Dans ce cas, la vitesse de déplacement

de la zone de formation initiale des lingots devient pro-

portionnelle à 0,1, 0,2, 0,3, etc Ce coefficient de pro-

portionnalité ne dépend que d'une manière insignifiante de

la valeur absolue des vitesses d'extraction des lingots.

Le processus de formation des lingots commence avec une vitesse d'extraction de 0,1 à 0,5 de la vitesse d'admission du métal, et cette vitesse d'extraction est A, maintenue dans la plage indiquée jusqu'à ce que la zone de formation initiale des lingots se stabilise à l'endroit o est admis le métal Le métal dans la capacité réceptrice

est alors amené au niveau requis par les conditions du pro-

cessus et la zone de formation initiale des lingots se place

à peu prèsàégaledistance des bouts de la lingotière.

Quand ces conditions sont réalisées, la vitesse d'extraction des lingots est progressivement augmentée jusqu'à la valeur normale du processus établi d'élaboration

des lingots.

A la fin du processus de formation des lingots, la vitesse d'extraction est progressivement diminuée jusui'à une vitesse de 0,1 à 0,2 de la vitesse d'admission du métal dans la lingotière en un temps égal à la durée de la solidification totale des lingots L'étendue de la phase liquide diminue alors dans les lingots jusqu'à une valeur de 0,1 à 0,2 de sa valeur dans les conditions du processus établi Cela permet de diminuer la valeur de la chute d'extrémité des lingots et, de la sorte, d'accroître le rendement en métal sain des machines réalisant le procédé

faisant l'objet de l'invention.

Claims (1)

R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé d'élaboration de lingots, comprenant l'admission de métal ( 5) dans une ltgotièe ( 1) dispose horia=- taement et l'extraction des lingots ( 6) dans deux sens oppo- sés à travers les extrémités de ladite lingotière, caractérisé en ce que le métal ( 5) est admis dans une lingo- tière ( 1) fermée suivant tout son périmètre, à travers un trou ( 2) réalisé dans sa paroi, le ménisque du métal liqui- de ( 5) étant déporté hors de la lingotière ( 1) et à une vitesse égale à la vitesse initiale de formation des lin- gots ( 6) à l'endroit o le métal est admis dans la lingo- tière ( 1). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le processus de formation des lingots ( 6) commence avec une vitesse d'extraction de 0,1 à 0,5 de la vitesse d'admission du métal ( 5), cette vitesse Mtant maintenue dans cette plage jusqu'à stabilisation de la zone de formation des lingots ( 6) à l'endroit o le métal ( 5) est admis dans la lingotière ( 1), puis, à la fin du processus de formation des lingots ( 6) , la vitesse d'extraction est progressivement diminuée jusqu'à une valeur de 0,1 à 0,2 de la vitesse d'admission du métal ( 5) dans la lingotière ( 1) pendant une durée égale à la durée de solidification tota- le du lingot ( 6). 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la stabilisation de la zone de forma- tion initiale des lingots ( 6) est assurée par changement relatif des vitesses d'extraction des lingots ( 6). 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de ladite stabilisation le déplacement de la zone de formation initiale des lingots ( 6) s'effectue à une vitesse proportionnelle à la différence de leurs vitesses d'extraction. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après stabilisation de la zone de formation initiale des lingots ( 6), leur extraction s'ef- fectue simultanément à des vitesses sensiblement égales. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après stabilisation de la zone de formation initiale des lingots ( 6), leur extraction s'ef- fectue alternativement à des vitesses sensiblement égales. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extraction alternée des lingots ( 6) s'effectue cycliquement, avec extraction simultanée des lin- gots ( 6) pendant une durée de 0,1 à 0,2 de la durée d'extraction d'un lingot ( 6). 8 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extraction alternée des lingots ( 6) s'effectue à une vitesse variant suivant une loi sinusoïdale. 9 Machine pour la mise en oeuvre du procédé fai- sant l'objet de la revendication 1, comprenant une lingotiè- re ( 1) disposée horizontalement, montée de façon qu'elle puisse osciller dans le plan horizontal sous l'action d'un mécanisme ( 10), et une capacité réceptrice ( 3) avec un con- duit de métal ( 4) pour l'admission du métal ( 5) dans la lin- gotière ( 1), un mécanisme ( 9) d'extraction des lingots ( 6) et des guidages ( 7)pour les lingots ( 6), caractérisée en ce que la lingotière ( 1) est raccordée d'une manière étanche à la capacité réceptrice ( 3) par le conduit de métal ( 4) qui est placé dans un trou ( 2) réalisé dans la paroi de la lingotière ( 1) et disposé sensiblement àunemême distance de ses extrémités, et en ce qu'il est prévu un élément séparateur ( 11) monté coaxialement au trou ( 2) à l'intérieur de la lingotière ( 1) afin de former une zone de formation initiale des lingots ( 6). Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément séparateur ( 11) se présen- te sous forme d'une cloison constituée par des plaques mé- talliques entre lesquelles est placée une feuille d'isolant thermique. 11 Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que le trou ( 2) et le conduit de métal( 4) sont coaxiaux et perpendiculaires à l'axe technologique de la machine 12 Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'une des extrémités du conduit de métal ( 4) fait saillie dans la cavité de la lingotière ( 1) d'une valeur de 0,001 à 0,01 de l'épaisseur de paroi de la lingotière ( 1), et en ce que le rapport de la section du conduit de métal ( 4) à celle de la lingotière ( 1) est de 0,01 à 0,4. 13 Machine selon l'une des revendications 9 à 12, pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de la revendication 8, caractérisée en ce que pour l'extraction alternée des lingots ( 6) chaque mécanisme ( 9) d'extraction des lingots ( 6) est réalisé sous la forme de pinces mobiles ( 12) et de pinces fixes ( 13), les pinces mobiles ( 12) étant montées sur le mécanisme ( 10) d'oscillation de la lingotiè- re ( 1) et le fonctionnement des pinces mobiles ( 12) des deux mécanismes ( 9) étant alterné selon le sens du mouve- ment conjoint de la lingotière ( 1) et du lingot ( 6), lequel est maintenu par les pinces fixes ( 13)du c Oté oppo- sé. 14 Machine selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisée en ce que la lingotière ( 1), le mécanisme ( 10) d'oscillation de la lingotière et les guidages ( 7) sont montés horizontalement suivant l'axe technologique de la machine. Lingots caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé faisant l'objet de l'une des revendications

1 à 8.