FR2568153A1 - Procede et dispositif ameliores pour le coulage horizontal et continu du metal - Google Patents
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Abstract
LORS DE LA COULEE HORIZONTALE CONTINUE DE METAL, UN ENDROIT SUPERIEUR DE CONTACT ET UN ENDROIT INFERIEUR DE CONTACT DU CORDON DE METAL SE DEPLACENT HORIZONTALEMENT L'UN PAR RAPPORT A L'AUTRE DANS LA PAROI INTERNE DU MOULE TUBULAIRE REFRIGERE, DE SORTE QUE LE POINT INFERIEUR DE CONTACT EST DISPOSE EN AVAL DU POINT SUPERIEUR DE CONTACT.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF AIELIORES
POUR LA COULEE HORIZONTALE ET CONTINUE DU MTAL
La présente invention se rapporte à un procédé et un _ dispositif améliorés de coulée horizontale et continue de métal, particulièrement des métaux légers, tels l'aluminium et autres alliages. Pour la coulée horizontale en continue, la fabrication d'un lingot allongé s'effectue de la façon suivante. Le métal en fusion est introduit dans un panier de coulée o il sejourne. Il passe ensuite à travers un tunnel réfractaire pour atteindre un moule tubulaire réfrigéré disposé à l'horizontale et abaissé à de très basses températures. Le métal en fusion est refroidi dans le moule tubulaire réfrigéré de sorte que la surface externe du métal en fusion forme une croûte solidifiée. Le cordon de métal en fusion présentant cette croûte solidifiée est détaché en continu du moule tubulaire réfrigéré pendant le refroidissement, par injection
directe d'un réfrigérant, par exemple de l'eau, sur le métal.
Pendant cette séparation continue, la solidification poursuit sa route jusqu'au centre du cordon. Le lingot ainsi produit peut être cylindrique, rectangulaire, en forme de colonne ou bien creux selon la
forme du moule.
La coulée continue horizontale pose inévitablement des problèmes de par son principe de base. Le premier problème rencontré est celui de la position horizontale du moule. Le métal en fusion séjournant dans le moule repose contre la partie inférieure de la paroi du moule par un phénomène de gravité, d'o un refroidissement non homogène, c'est-à-dire que la partie inférieure du moule est bien réfrigérée ce qui n'est pas le cas de la partie supérieure. A cause de ce refroidissement non homogène, le centre de la pellicule concave ou convexe séparant liquide et solide, là o la solidification se
termine, est soumis à un phénomène de distorsion verticale.
- 2 -
Dans ce cas, le cordon perd de son homogénéité.
Le second problème rencontré provient du lubrifiant injecté depuis la paroi périphérique interne du moule au niveau de l'entrée pour éviter que le métal en fusion ne s'accroche au moule. Si le lubrifiant est injecté uniformément depuis la paroi périphérique interne du moule au niveau de l'entrée, il risquera de couler vers le bas, en partant de la portion périphérique supérieure de la paroi du
moule, d'o une surface de lubrification non homogène.
La troisième difficulté vient également de la position horizontale du moule. Puisque le métal en fusion est en contact étroit avec la partie inférieure de la paroi du moule par un phénomène de gravité, il semblerait que le lubrifiant n'ait pas assez de place pour couler librement entre la paroi du moule et la croûte solidifiée. Si la lubrification est insuffisante, la croûte solidifiée se cassera et le métal en fusion non solidifié jaillira de la fissure. La coulée de métal en fusion, appelée "percée de creuset", est très grave et, dans
des cas extrêmes, peut conduire à l'arrêt de la coulée.
Plusieurs suggestions ont été élaborées pour résoudre les
problèmes posés par la coulée horizontale en continu.
Le brevet japonais (Kokoku), No. 39-23710 -
(USP No 2.996.771) propose de loger l'orifice de remplissage du moule
sous l'axe médian pour une meilleure alimentation du métal en fusion.
Le brevet japonais No. 45-41509 (USP No.-....
3.455.369) propose d'ajouter un mandrin annulaire au niveau de
l'orifice de remplissage du moule.
Les suggestions citées dans les deux brevets japonais ci-dessus reviennent à diriger vers le bas le courant de haute température du métal en fusion arrivant par l'orifice de remplissage du moule, réduisant ainsi le refroidissement intervenant à la partie inférieure du moule. Ces propositions vont dans le sens de l'alignement du point de solidification, point le plus éloigné de
l'orifice de remplissage du moule, vers l'axe médian du moule.
Néanmoins, ces suggestions ne résolvent pas le problème de l'accrochage, décrit ci-dessus, entre le métal en fusion et la partie inférieure du moule. Ces suggestions ne permettent par conséquent pas
d'obtenir une structure homogène de la coulée.
-3- Le brevet japonais No. 46-28889 (USP No. 3.556.197) met l'accent sur une répartition non uniforme du lubrifiant sur les parties inférieures et supérieures de la paroi du moule. Cette méthode ne permet cependant pas d'obtenir une surface homogène de lubrification, même si l'on applique une grande quantité de lubrifiant à la paroi du moule. En outre, la répartition non homogène du lubrifiant peut produire des défauts de la coulée, appelés '"plis de graisse" lorsque l'on se trouvera en présence d'un endroit beaucoup
plus lubrifié que les autres.
L'objet de la présente invention consiste à proposer un Drocédé amélioré destiné 'à la coulée horizontale en continu parant aux difficultés rencontrées ci-dessus, à savoir le refroidissement non homogène d'un métal au niveau des parties inférieures et supérieures à l'intérieur du moule tubulaire réfrigéré et une mauvaise lubrification
au niveau de la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré. -
Le procédé' selon la présente invention comprend les tapes suivantes: séjour du métal en fusion dans le panier de coulée muni d'une sortie; alimentation en continu du métal en fusion depuis la sortie du panier de coulée dans un moule tubulaire réfrigéré aux extrémités ouvertes, avec une paroi interne et dont l'axe médian est pratiquement horizontal; transfert du métal en fusion à travers une matrice de refoulement située entre le panier de coulée et le moule tubulaire réfrigéré, et disposant d'un canal de transition vers le moule tubulaire réfrigéré; séjour du métal en fusion à I'intérieur du moule tubulaire réfrigéré pour produire un cordon de métal creux ou en forme de colonne; récupération de la chaleur dégagée par le métal en fusion au niveau des points de contact avec la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré pour refroidir le cordon de métal; formation d'une surface de lubrification sur la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré, au moins sur les points de contact avec le cordon de métal; découpe d'un lingot solidifié ou bien partiellement solidifé, formé dans le moule tubulaire réfrigéré, sortant par une extrémité ouverte située en aval; -4- et déplacement horizontal d'un point supérieur de contact par rapport à un point inférieur de contact du cordon de métal avec la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré, de sorte que le point inférieur de contact se trouve en aval du point supérieur de contact, ce qui supprime le refroidissement de la partie inférieure par rapport à la
partie supérieure.
Le dispositif selon la présente invention comprend les éléments suivants:un panier de coulée pour le métal en fusion, avec un orifice; un moule tubulaire réfrigéré aux extrémités ouvertes, l'une d'elles communiquant avec la sortie du panier de coulée, l'axe étant pratiquement horizontal, et une paroi interne; matrice réfractaire de refoulement située entre le panier de coulée et le moule tubulaire réfrigéré, muni d'un canal de transition vers le moule tubulaire réfrigéré; et un système de déplacement horizontal d'un point supérieur de contact par rapport à un point inférieur de contact du métal en fusion avec la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré de sorte que le point inférieur de contact se trouve en aval du
point supérieur.
Le point inférieur de contact mentionné ci-dessus se trouve sous
le plan horizontal traversant l'axe médian.
La figure 1 présente une vue transversale d'un équipement de la coulée horizontale en continu tel que le prévoit la présente invention; La figure 2 montre un segment agrandi de l'équipement présenté figure 1 au niveau du.moule et de ses dispositifs annexes; Les figures 3A à 3E illustrent diverses formes de couvercles réfractaires et calorifuges prévus par la présente invention; La figure 4 est une vue transversale d'un équipement de la coulée horizontale continue permettant la fabrication d'un cordon arrondi, selon la présente invention; La figure 5 présente un schéma similaire à la figure 2, par rapport à l'équipement de la-figure 4; La figure 6 montre une vue latérale du moule, axe A-A' de la figure 4; -5- La figure 7 présente une vue latérale de la tôle réfractaire de la figure 4, côté adjacent au moule; La figure 8 montre les parties principales de l'équipement de la coulée horizontale en continu permettant la fabrication d'un cordon arrondi; tel que le prévoit la présente invention; La figure 9 est une vue latérale de la tôle réfractaire de la figure 8, côté adjacent au moule; La figure 10 est un schéma semblable à la figure 9 et montre que les gouttières ont été modifiées par rapport à la figure 8; La figure llA est une vue transversale de l'équipement de la coulée horizontale en continu destiné à la fabrication d'un cordon carré, tel que le prévoit la présente invention; et La figure llB présente une vue latérale de la tôle réfractaire
de la figure llA, côté adjacent au moule.
Le "cordon" utilisé ici renvoit au métal sortant du moule tubulaire réfrigéré sous une forme prédéterminée. Le cordon de métal peut être en fusion, solide ou partiellement solidifié avec une
croûte solidifiée au niveau de la surface externe.
Le lingot fabriqué selon le procédé proposé par la présente - invention sert principalement à l'extrusion ou à l'étirage en cazette d'un lingot cylindrique, que l'on appelera billette, et au laminage en cazette d'un lingot rectangulaire, que l'on appelera brame. Le lingot peut être creux et en forme de colonne. Un tel lingot sert de
matériau de base à la fabrication d'un tube.
Selon la présente invention, le point inférieur de contact du cordon de métal se trouve en aval du point supérieur. Un tel agencement a pour but d'empêcher que le cordon de métal ne vienne en contact avec la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré à proximité- immédiate du coin formé par la matrice de refoulement et le
moule tubulaire réfrigéré.
L'agencement mentionné ci-dessus peut être obtenu en formant, en bas de la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré, un revêtement réfractaire et calorifuge allant du coin du moule tubulaire réfrigéré et à la matrice réfractaire de refoulement vers le
bas du moule tubulaire réfrigéré.
- 6 - Le revêtement réfractaire et calorifuge peut provenir de la matrice réfractaire de refoulement ou bien s'accrocher à la matrice réfractaire de refoulement. Eventuellement, le matériau réfractaire destiné à la coulée peut être appliqué et collé à la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré pour former le revêtement réfractaire et calorifuge. En outre, le feutre flexible réfractaire et calorifuge peut être monté solidement sur la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré. L'agencement mentionné ci-dessus peut également être obtenu à l'aide d'une matrice réfractaire de refoulement allant vers l'intérieur jusqu'à la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré pour former un évidement autour de la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré et en injectant du gaz dans la partie inférieure de
l'évidement par rapport à l'axe médian du moule tubulaire réfrigéré.
Le gaz utilisé peut être de l'air, de l'azote, de l'argon ou autre gaz inerte. Il est préférable de sécher le gaz avant de l'employer. On peut injecter le gaz par une fente, des fines porosités, des réfractaires poreux, du carbone poreux, un matériau réfractaire à base de carbure de silice profitant du liant en nitrure de silice et autres. Les dimensions de la fente doiventêtre telles que le métal en fusion ne puisse sortir. Le gaz injecté peut être dirigé vers une ou plusieurs parties de l'évidement. Plus spécialement, une pluralité de fentes ou autres, peuvent être dirigées vers l'évidement ou bien une fente unique peut être dirigée vers l'évidement. En cas de plusieurs fentes ou éléments similaires, il conviendrait de les placer à égale distance les uns des autres. En cas de fente unique, ou élément similaire, elle sera de préférence dirigée
vers la partie inférieure du moule, surtout si le lingot est arrondi.
La figure 1 représente principales parties de l'équipement de la coulée horizontaleen continu selon la présente invention, ainsi que
le métal en fusion et le lingot.
Un moule tubulaire réfrigéré 1 (désigné ci-après moule 1) est
fait d'alliage d'aluminium de forme annulaire.
-7 - Le moule 1 comporte un espace interne annulaire, c'est-à-dire une chemise d'eau réfrigérante 2. Une paroi cylindrique interne 3 du moule est réfrigérée à l'aide de l'eau située dans la chemise d'eau
réfrigérante 2.
L'alliage l'aluminium en fusion sort d'un four de fusion et de maintien à température élevée (n'apparaissant pas),passe, si besoin est, par un four de dégazage et de dessablage, pour arriver au panier
de coulée 10..
L'alliage d'aluminium en fusion est maintenu à une certaine température dans le panier de coulée 10. L'alliage d'aluminium en fusion est d'abord repoussé vers une sortie 11 pratiquée dans le panier de coulée, un conduit réfractaire 10' et un canal de transition 8 de la matrice réfractaire de refoulement 7 vers le moule 1. Le conduit réfractaire 10' est recommandé, mais non indispensable. L'alliage aluminium en fusion maintenu à température et non solidifié dans le moule 1 'est indiqué en 9. La circonférence extérieure de l'alliage d'aluminiumen fusion est en contact avec la paroi interne cylindrique
du moule 1 puis réfrigérée pour former la croûte solidifiée.
L'épaisseur de la croûte solidifiée augmente au fur et à mesure que l'alliage d'aluminiumen fusion 9 se détache du moule 1 vers le bas. La peau du lingot solidifié 14 est indiquée en 15. Le cordon de métal est directement réfrigéré par l'eau de refroidissement 11 injectée par la chemise d'eau réfrigérante 2 pour former le lingot solidifié 14,
l'exemple ci-dessous décrit un cordon cylindrique.
Le lubrifiant sort successivement d'un conduit d'alimentation a, passe par un conduit annulaire de distribution 5b pour arriver aux
fentes 5c vers la paroi cylindrique interne 3 du moule 1.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, la partie in-
fârieure de l'alliage d'aluminium en fusion se dzplace vers le bas par rap-
W0 port à la partie supérieure en sortant par l'oreille du chassis 6 constitue d'un matériau réfractaire et calorifuge. L'oreille 6 est située sous l'axe médian du moule l et rattachée à la matrice réfractaire de refoulement
7 sur le côté dirigé vers le bas.
--8 Conséquence de la présence de l'oreille 6, la croûte solidifiée de la partie inférieure de l'alliage aluminium en fusion 9 commence à se former vers le bas par rapport à la croûte solidifiée située sur la partie supérieure de l'alliage aluminium en fusion 9. La distance horizontale séparant les points de formation de la croûte solidifiée dépend des caractéristiques de température et de solidification de l'alliage d'aluminium en fusion, du diamètre du lingot solidifié 14 et
de l'équilibre thermique des unités du moule.
La figure 2 est un agrandissement du moule 1. La matrice réfractaire de refoulement 7 compose un ensemble intégré usiné sous la forme présentée figure 2, c'est-à-dire la partie oreille et la partie en contact avec le moule 1. Un matériau réfractaire en vente dans le
commerce sous la marque déposée Marinite Johns Manville Ltd, E.U.
entre dans la composition de la matrice réfractaire de refoulement 7.
La Marinite résiste à l'humidification et à la corrosion provoquée par
l'alliage aluminium en fusion 9.
La matrice réfractaire de fusion 7 est rattachée au moule 1 pour former un passage 16 laissant pénétrer le lubrifiant sans que le métal ne sorte. Cet orifice est généralement de l'ordre'de N/10 mm à N/100 mm (N étant un entier compris entre 1 - 9). Le lubrifiant sortant du conduit d'alimentation 5a, passant par le conduit annulaire de distribution 5b et les fentes 5c, pourra alors pénétrer par le passage 16 pour se répartir sur la paroi cylindrique interne 3. La paroi
cylindrique interne 3 est humidifiée vers le bas par le lubrifiant.
Le passage 16 (figure 2) est superflu si le lubrifiant peut parvenir à la paroi interne cylindrique 3 par un autre moyen. On pourra par exemple disposer des gouttières horizontales (n'apparaissant pas) parallèlement au moule 1 ou à la matrice réfractaire de refoulement 7, ou bien aux deux simultanément, situés l'un à côté de l'autre sans intervalle, les gouttières horizontales
communiquant avec le conduit d'alimentation 5b.
Les formes les plus appropriées du revêtement réfractaire et
calorifuge sont décrites en référence aux figures 3a à 3E.
-9- Les schémas supérieurs et inférieurs des figures 3A à 3E représentent respectivement les vues transversales longitudinales et horizontales. Le plan horizontal traversant l'axe médian du moule est
indiqué en la.
Comme le montrent les figures 3A à 3E, l'épaisseur du revêtement réfractaire et calorifuge indiqué en 17 décroit de façon linéaire figures (3a,3E)ou bien suit une courbe figure(3B, 3C, 3D)dans la direction allant de l'amont à l'aval du moule. L'extrémité du revêtement réfractaire et calorifuge 17, voir vue en plan, est de forme rectangulaire (figures 3A, 3B), triangulaire avec le sommet sur l'axe médian la (figure 3C) ou recourbée reliant les deux extrémités de la matrice réfractaire de refoulement 1 (figure 3D, 3E) avec une
pointe sur l'axe médian la.
En présence de moule cylindrique, la préférence ira à un revêtement réfractaire et calorifuge 17 dont l'extrémité sera dirigée vers le bas 17a et recourbée, comme le montre la vue en plan, la pointe de la courbe étant disposée sur l'axe médian la du moule (figures 3D, 3E). En présence d'un moule rectangulaire, la préférence ira à un revêtement réfractaire et calorifuge 17 dont l'extrémité descendante 17a sera de forme rectangulaire comme le montre la vue en
oltn (figure 3A, 3B).
La figure 4 illustre un autre exemple de l'équipement de la coulée horizontale en continu selon la présente invention. Les mêmes numéros
de référence de la figure 1 renvoient aux mêmes unités.
L'évidement pratiqué autour de la paroi interne 3 du moule 1 est indiqué en 26 et utilise à la fois la paroi interne 3 et la matrice réfractaire de refoulement 7. Le gaz est injecté dans une partie de l'évidement 26 en dessous de l'axe médian la du moule 1. La pression du gaz produite dans cet évidement par l'injection permet le
déplacement horizontal d'une partie inférieure du métal en fusion 10.
La figure 5 est un schéma semblable à la figure 2. Les mêmes numéros de référence renvoient aux mêmes unités. Le gaz, c'est-à-dire, l'air comprimé pris dans cet exemple, arrive d'une source (n'apparaissant pas ici) pour-être projeté contre l'évidement
26 décrit ci-dessous.
- 10 -
La pression et le débit de l'air comprimé sont contrôlés à l'aide d'un instrument (n'apparaissant pas) permettant d'injecter le gaz dans l'évidement à une pression prédéterminée 26. L'air comprimé passe successivement par le conduit d'injection de gaz 5d, le conduit à faible section 5dl, et la fente 5d2. La fente 5d2 est formée par les surfaces adjacentes du côté amont du moule 1 et du côté aval de la matrice réfractaire de refoulement 7. L'air comprimé venant de la fente 5d2 est alors injecté sur l'évidement 6 pour former un espace au
niveau de l'évidement 26, comme le montre la figure 5.
La pression idéale du gaz est déterminée de façon empirique.
Pour plusieurs alliages aluminium, la pression du gaz devra correspondre à la pression hydrostatique de l'alliage aluminium en fusion, dont la pression sera déterminée par la hauteur prise depuis le fond de la paroi interne 3 jusqu'au-niveau lOa de l'alliage aluminium en fusion séjournant dans le panier de coulée. Dans le cas de l'alliage AA 4032, et d'autres alliages similaires, la pression du
gaz devra de préférence être inférieure à la pression hydrostatique.
Le gaz sera alimenté en continu pour maintenir la pression du gaz.
Selon une observation faite par les inventeurs du présent procédé, le gaz coule vers le bas depuis l'évidement 26. Le passage du gaz peut se situer entre la paroi interne 3 et la croûte solidifiée
ou la peau du lingot 14.
La pression du gaz produite dans l'évidement 26 augmentera avec le débit du gaz. Cette progression sera limitée au moment o la pression du gaz sera égale à la pression hydrostatique. Une pression de gaz sensiblement supérieure à la pression hydrostatique risque fortement de provoquer une percée de creuset. En outre, la peau de fonderie 15 pourra également présenter des rides ou des accrochages, probablement parce que l'écoulement du gaz venant de l'évidement vers le bas attaque la surface périphérique de l'alliage aluminium en fusion 9 pour briser la croûte solidifiée qui en est encore au stade de développement dans le moule 1. Dans une autre perspective, le gaz pourra partir vers le haut pour s'écouler à travers un passage formé par la partie supérieure de la paroi interne 3 et l'alliage aluminium
en fusion 9.
- il -
Dans ce cas, le processus de refroidissement est malheureusement supprimé au niveau de la partie supérieure de l'alliage aluminium en
fusion 9.
Le débit et la pression du gaz sont déterminés de façon empirique. Le débit idéal et ia pression idéale du gaz injecté sont fonction de la nature, de la température et de la résistance à la solidification de l'alliage aluminium en fusion, de la coupe transversale et du diamètre du lingot 14 et de l'équilibre thermique
des unités du moule.
La figure 6 est une vue latérale du moule 1, en suivant la ligne A-A'. Comme on le voit, la fente 5d communique avec le coin interne au fond du moule 1. Le gaz passe par le conduit d'injection 5d et applique une certaine pression sur le cordon de métal au niveau le plus bas du moule 1. Les deux conduits d'injection de lubrifiant 5a communiquent avec le conduit annulaire de distribution 5d, respectivement au niveau le plus élevé et au niveau le plus bas du moule 1. Le lubrifiant est injecté de façon homogène depuis les fentes
pour être réparti sur toute la circonférence interne du moule.
Suivant la figure 7, montrant la matrice réfractaire de refoulement 7 du côté du moule, l'espace rempli par le gaz injecté sous pression est indiqué en 6'. L'espace gazeux 6' se forme au niveau
le plus bas du moule.
La figure 8 illustre un autre exemple d'application suggéré par la présente invention. La matrice-réfractaire de refoulement est munie de gouttières 16. Les gouttières 16 partent de la matrice réfractaire de refoulement 7 pour dépasser d'une portion de l'évidement 26 au-dessous de l'axe médian la. Le gaz injecté par la fente 5d2 est maintenu sous les gouttières 16 pour former l'espace gazeux au niveau
de l'évidement 26, empêchant ainsi la remontée du gaz.
- Figure 9, o l'on voit la matrice réfractaire de refoulement 7 du côté du moule, l'espace gazeux 6' se forme dans la partie concave de la matrice réfractaire de refoulement 7, délimitée par les
gouttières 16.
-12 - Ainsi l'évidement, au niveau duquel un espace gazeux est produit par la pression du gaz injecté, est déterminé par le profil de la matrie réfractaire de refoulement pour former les oreilles 16. Cette agencement peut s'obtenir facilement en retirant le fond, c'est-à-dire un disque de Marinite.
Selon les figures 8 et 9, l'espace gazeux 6' peut être défini.
En outre, on pourra empêcher la remontée de cet espace gazeux 6'.
On aura ainsi une pression constante du gaz.
La figure 10 montre des gouttières de meilleure conception que celles de la figure 9. Les gouttières 16 dépassent pour être projetées vers le bas 17 à leur extrémité frontale. La projection 17 est dirigée vers la paroi 3 du moule 1. La projection 17 contribue également à empêcher la remontée de l'espace gazeux. L'espace gazeux 6' se formera dans la zone entourée par la matrice réfractaire de
refoulement 7, les gouttières 16 et la projection 17.
Les figures llA et 11B présentent un équipement de la coulée horizontale en continu destiné à la fabrication d'un lingot rectangulaire en forme de colonne, particulièrement les oreililes 16, auxquelles on aura donné la préférence pour la qoulie d'un cordon rectangulaire en forme de colonne. L'espace gazeux 6', formé par le gaz injecté, va jusqu'au niveau le plus bas et jusqu'à une partie des faces latérales du lingot 1 parce que les gouttières 16 délimitent
l'évidement 6 de par sa configuration montrée figure llB.
Les exemples suivants expliqueront mieux la présente
invention.
Exemple 1
Le dispositif présenté aux figures 1 et 2 servait à la coulée continue de lingots de 5 et de 20 cm de diamètre, fait d'alliages aluminium AA 6061. La fabrication de ces lingots ne posait pas de problèmes, telles les fuites de coulée, et ils présentaient une peau lisse et uniforme sur toute leur circonférence, les qualités
métallurgiques internes étant homogènes et excellentes.
Exemple 2
L'équipement présenté figure 4 servait à la fabrication de
lingots de 5 cm de diamètre, fait d'un alliage aluminium AA 2218.
- 13 -
La fabrication des lingots ne posait pas de problèmes, telles les percées de creuset, et ils présentaient une peau lisse et uniforme sur toute leur circonférence, les qualités métallurgiques internes étant
homogènes et excellentes.
Exemple 3
L'équipement présenté figure 8 servait à la coulée continue de
lingots de 20 cm de diamètre, fait d'alliages aluminium AA 6061.
La fabrication de ces lingots ne posait pas de problèmes, telles les percées de creuset, et ils présentaient une peau lisse et uniforme sur toute leur circonférence, les qualités métallurgiques internes
étant homogènes et excellentes.
Exemple 4
L'équipement présenté figure 10 servait à la coulée continue de
lingots de O10 cm de diamètre, fait d'alliages aluminium AA 4032.
La fabrication de ces lingots ne posait pas de problèmes, telles les percées de creuset, et ils présentaient une peau lisse et uniforme sur toute leur circonférence, les qualités métallurgiques internes
étant homogènes et excellentes.
Le tableau 1 présente les conditions de la coulée de ces quatre
exemples.
- 14 -
Exemple no 1 1 1 1 A. Désignation de l'alliage AA 606F3 AA 2218 AA 6061 AA 4032 B. Composition (poids %) Si 0,5 Cu 4,0 Si 0,5 Si 11,7 Mg 0,9 Mg 1, 5 Mg 0,9 Mg 1,0 Cr 0,1 Ni 2,1 Cr 0,1 Cu 0,8 Cu 0,3 Fe 0,3 Cu 0,3 Ni 0,8 Fe 0,3 Si 0,2 Fe 0,3 Fe 0,4
A1 Bal. A1 Bal. A1 Bal. A1 Bal.
C. Température de l'alliage en fusion-C 680 670 680 630 D. Coupe transversale du moule;- colonne colonne colonne -colonne diamètre 5 cm 5 cm 5 cm 5 cm E. Equipement de -la coulée Fig. 1,2 Fig. 4 Fig. 8 Fig. 10 (oreilles 6-5 mm hor.) F. Vitesse de la coulée mn/min. 600 600 150 400 G. Lubrifiant Castor Castor Castor Castor H. Température de l'eau réfrigérante 14 15 15 15 I. Débit de l'eau réfrigérante 1/min. 30 30 150 80 J. Gaz injecté Néant Air Azote Air K. Débit du gaz 1/min Néant 500 500100 L. Pression de gaz par mm d'eau Néant 420 570 275 M. Degré du métal (H; mm H20) dans le panier de coulée 480 480 580 480 N. Surface des billettes Lisse Lisse Lisse Lisse
- 15 -
Exemple 5 (exemple comparatif) Les lingots mentionnés exemple 1 étaient fabriqués à l'aide d'un équipement conventionnel de coulée horizontale continue, sans gouttières ni utilisation de gaz. La peau des lingots présentait des accrochages très net en leur partie inférieure. En outre, le centre de solidification des lingots se trouvait rejeté vers le haut. La
structure métallurgique interne n'était pas homogène.
Ce qui précède montre que la pierre angulaire de la présente invention réside dans la suppression du refroidissement du cordon de métal en sa partie inférieure par rapport à la partie supérieure comme on le voit sur un plan horizontal traversant l'axe médian du moule
tubulaire réfrigéré. Les avantages sont alors les suivants.
-A. La peau du lingot est uniforme et lisse sur toute sa circonférence, l'épaisseur de peau qui devait être retirée auparavant i5 pour permettre le travail plastique du lingot s'en trouve donc réduite. B. Le point final de solidification ne s'écarte pas de l'axe médian du moule tubulaire réfrigéré, la structure du lingot est donc
homogène sur toute sa coupe transversale.
C. Le refroidissement est uniforme et la répartition du lubrifiant homogène, ce qui élimine ainsi tout problème de fabrication, telle la percée de creuset due à l'accrochage, d'o une
meilleure productivité et une réduction des coûts de production.
- 16 -
Claims (11)
1. Procédé de coulée horizontale en continu de métal caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes: maintien du métal en fusion dans un panier de coulée (10) muni d'un orifice de sortie (11); alimentation en continu du métal en fusion depuis la sortie (11) du panier de coulée (10) dans un moule tubulaire réfrigéré (1) présentant des extrémités ouvertes, une paroi interne (3) et un axe médian (la) s'étendant pratiquement horizontalement; passage du métal en fusion à travers une matrice réfractaire de refoulement (7) disposée entre ledit panier de coulée (10) et ledit moule tubulaire réfrigéré (1) et communiquant par un pasage (8) avec le moule tubulaire réfrigéré (1); maintien du métal en fusion à l'intérieur dudit moule tubulaire réfrigéré (1) pour former un cordon de métal creux ou en forme de colonne; refroidissement du métal aux points de contact avec la paroi interne (3) du moule tubulaire réfrigéré (1); formation d'une surface de lubrification sur la paroi interne (3) du moule tubulaire réfrigéré (1) au moins sur les points de contact du cordon de métal; évacuation par le bas d'un lingot solidifié ou partiellement solidifié (14) formé dans le moule tubulaire réfrigéré (1) par l'extrémité; et déplacement horizontal d'un point de contact supérieur par rapport à un point de contact inférieur du cordon de métal avec la paroi interne (3) du moule tubulaire réfrigéré (1), de sorte que ledit point inférieur de contact est disposé en aval dudit point supérieur de contact, supprimant ainsi le refroidissement dudit point inférieur de contact par rapport audit point supérieur de contact, ledit point inférieur de contact étant situé sous un plan horizontal traversant
l'axe médian (1).
-17-
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit déplacement horizontal provient de la formation, au niveau inférieur de la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré (1), d'un revêtement réfractaire calorifuge (17) allant d'un coin dudit moule tubulaire réfrigéré (1) et de la matrice réfractaire de refoulement (7) vers le
bas du moule tubulaire réfrigéré (1).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la matrice réfractaire de refoulement (7) recouvre l'intérieur de la paroi interne (3) du moule tubulaire réfrigéré (1) pour former un 13 évidement (26) autour de ladite paroi interne (3) du moule tubulaire r5frigér6 (1) et ledit déplacement horizontal survient à la suite de l'injection du gaz au niveau inférieur dudit évidement (26) par rapport
audit axe du moule tubulaire réfrigéré (11.
4. Dispositif destiné à la coulée horizontale de métal en continu, caractérisé en ce qu'il comprend les éléments suivants: un panier de coulée (10) pour contenir le métal en fusion avec un orifice de sortie (11); un moule tubulaire réfrigéré (1) présentant (a) des extrémités, une d'elles communiquant avec l'orifice de sortie (11) du panier de coulée (lO) (b) un axe (la) s'étendant pratiquement horizontalement; et (c) une paroi interne (3); une matrice réfractaire de refoulement (7) disposée entre ledit panier de coulée (10) et ledit moule tubulaire réfrigéré (1), munie d'un canal de transition (8) communiquant avec le moule tubulaire réfrigéré (1), et un système de déplacement horizontal d'un point supérieur de contact-par rapport à un point inférieur du métal en fusion avec la paroi interne (3) du moule tubulaire réfrigéré (1), de sorte que ledit point inférieur de contact est placé en aval dudit point supérieur de contact, ledit point inférieur de contact étant situé sous la plan horizontal traversant l'axe médian (la).-'
2568 15-3
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit système de déplacement horizontal fait appel à un revêtement réfractaire et calorifuge (17) formé au niveau inférieur de la paroi interne du moule tubulaire réfrigéré et s'étendant d'un coin dudit moule tubulaire réfrigéré (1)et de ladite matrice réfractaire de refoulement (7) en
aval du moule tubulaire réfrigéré (1).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit revêtement réfractaire calorifuge (7) est d'une épaisseur allant
décroissante du haut vers le bas du moule tubulaire réfrigéré (1).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6,
caractérisé en ce que ledit moule tubulaire réfrigéré (1) est une paroi cylindrique et ledit revêtement réfractaire calorifuge (17) est dirigé vers le bas et qui, comme le montre le plan de masse, est recourbé, présentant une pointe disposée sur l'axe médian (la) du moule tubulaire
réfrigéré (1).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6,
caractérisé en ce que ledit moule tubulaire réfrigéré (1) est un moule rectangulaire et ledit revêtement réfractaire calorifuge (17) est dirigé
vers le bas et de forme rectangulaire.
9. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite matrice réfractaire de refoulement (7) recouvre l'intérieur de la paroi interne (3) du moule tubulaire réfrigéré (1) pour former un évidement (26) autour de ladite paroi interne (3) du moule tubulaire réfrigéré (1) et ledit système de déplacement horizontal permet (5) d'injecter du gaz au niveau inférieur dudit évidement (26) par rapport audit axe
(la) du moule tubulaire réfrigéré (1).
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite matrice réfractaire de refoulement (7) est munie de gouttières (16)
dépassant d'une portion de l'évidement situé au-dessous de l'axe médian.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les-
dites gouttières (16) ont en leur extrémité frontale une saillie dirigée
vers le bas (17).
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