FR2590188A1 - CONTINUOUS CASTING LINGOTIERE WITH HOT HEAD - Google Patents

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Abstract

In their upper part the walls comprise an insert (3) consisting of a thin deposit of a refractory material of low heat conductivity, which has a good resistance to thermal shocks and intended to slow down the heat exchanges, at the meniscus, between the cast metal and the ingot mould. The deposit of refractory material is obtained by spraying with a detonation gun and is made of alumina, zirconia, boron nitride or chromium carbide.

Description

LINGOTIERE DE COULEE CONTINUE A TETE CHAUDECONTINUOUS CASTING LINGOTIERE WITH HOT HEAD

L'invention concerne une lingotière de coulée continue, en cuivre ou alliage de cuivre, à tête chaude, c'est-à-dire dans laquelle les échanges thermiques, au niveau du ménisque, entre le métal coulé et la lingotière sont ralentis de manière à atténuer  The invention relates to a continuous casting ingot mold, made of copper or copper alloy, with a hot head, that is to say in which the heat exchanges, at the meniscus, between the cast metal and the ingot mold are slowed down so to mitigate

les rides d'oscillation sur le produit coulé.  oscillation wrinkles on the cast product.

On connaÂt, par exemple par les documents FR-A-2 528 738 et FR-A-2 540 409, une telle lingotière, dont les parois comportent à leur partie supérieure un insert métallique d'acier inoxydable, dont la conductivité thermique est inférieure à celle du métal constituant les parois de la lingotière. De la sorte, le métal est moins refroidi au voisinage du ménisque, ce qui permet de diminuer la profondeur des rides d'oscillation et la longueur de la corne solidifiée qui accompagne leur formation. On sait que de telles rides constituent des points sensibles o naissent préférentiellement des criques de surface préjudiciables à la  We know, for example from documents FR-A-2 528 738 and FR-A-2 540 409, such an ingot mold, the walls of which have at their upper part a metal insert of stainless steel, the thermal conductivity of which is lower. to that of the metal constituting the walls of the mold. In this way, the metal is less cooled in the vicinity of the meniscus, which makes it possible to reduce the depth of the oscillation wrinkles and the length of the solidified horn which accompanies their formation. It is known that such wrinkles constitute sensitive points where preferential surface cracks are created which are detrimental to the

qualité du produit fini.quality of the finished product.

La mise en place de cet insert métallique, dont l'épaisseur moyenne peut être de quelques millimètres (l'épaisseur peut être uniforme, ou bien décroître du haut en bas de l'insert), se fait selon une technique coûteuse (en général placage par explosion) en raison de la nécessité d'obtenir un contact parfait entre l'insert métallique et la paroi de la lingotière. Cette nécessité résulte notamment du fait que toute résistance thermique de contact non nulle introduit une donnée non prédéterminée et non reproductible dans la résistance thermique globable de la lingotière. D'autre part, ces lingotières comportent souvent un revêtement superficiel d'usure en nickel destiné à éviter la formation de criques en étoile dans le produit coulé: l'addition d'une résistance thermique de contact risque de conduire le nickel à une température proche de sa limite d'emploi autour de 600 C (température du métal au voisinage de la paroi: environ  The installation of this metal insert, the average thickness of which can be a few millimeters (the thickness can be uniform, or even decrease from top to bottom of the insert), is done using an expensive technique (generally plating by explosion) due to the need to obtain perfect contact between the metal insert and the wall of the mold. This necessity results in particular from the fact that any non-zero contact thermal resistance introduces non-predetermined and non-reproducible data into the overall thermal resistance of the mold. On the other hand, these ingot molds often include a surface wear coating of nickel intended to avoid the formation of star cracks in the cast product: the addition of a thermal contact resistance risks bringing the nickel to a close temperature. its use limit around 600 C (temperature of the metal near the wall: approximately

1540 C).1540 C).

Le but de l'invention est de proposer un nouveau type d'insert pour lingotière à tete chaude, qui ne présente pas les  The object of the invention is to propose a new type of insert for a hot-headed ingot mold, which does not have the

inconvénients précités.aforementioned drawbacks.

Selon l'invention, l'insert est constitué par un mince dépôt d'un matériau réfractaire à faible conductivité thermique,  According to the invention, the insert consists of a thin deposit of a refractory material with low thermal conductivity,

ayant une bonne tenue aux chocs thermiques.  having good resistance to thermal shock.

Dans le domaine considéré, les matériaux réfractaires résistent à des températures d'environ 1800 C. Leur conductivité thermique est de préférence inférieure à W.m 1l 1, à comparer à des conductivités de l'ordre de , 100 et 300 W.m 1K-1 respectivement pour des inserts en  In the field under consideration, refractory materials resist temperatures of around 1800 C. Their thermal conductivity is preferably less than Wm 1l 1, to be compared to conductivities of the order of, 100 and 300 Wm 1K-1 respectively for inserts in

inox, nickel et alliage cuivre-argent.  stainless steel, nickel and copper-silver alloy.

Les faibles épaisseurs envisagées sont avantageusement comprises entre 2 et 5/10 de mm, à comparer aux quelques  The small thicknesses envisaged are advantageously between 2 and 5/10 of mm, to compare with the few

millimètres d'épaisseur des inserts métalliques.  millimeters of thickness of the metal inserts.

Les matériaux réfractaires sont notamment l'alumine (température de fusion: 2040aC; conductivité thermique s'échelonnant entre 2 W.m- 1K1 et des valeurs supérieures selon le traitement subi), la zircone (température de fusion: 27000C; conductivité thermique: I W.m-l K), le nitrure de bore, ou, de manière préférée, le carbure de chrome (température de fusion: 1800 ; conductivité thermique: 7,5  The refractory materials are in particular alumina (melting temperature: 2040aC; thermal conductivity ranging between 2 Wm- 1K1 and higher values depending on the treatment undergone), zirconia (melting temperature: 27000C; thermal conductivity: I Wm- l K), boron nitride, or, preferably, chromium carbide (melting temperature: 1800; thermal conductivity: 7.5

W.m 1K1).W.m 1K1).

Le dépôt du matériau s'obtient par projection de matière pulvérulente à chaud, par exemple au moyen d'une torche à plasma ou de préférence d'un canon à détonation (selon la technique commercialisée par la société "Union Carbide Corporation"), suivi d'un polissage. Cette technique permet d'obtenir un accrochage excellent entre le support et le matériau d'apport, et un  The deposition of the material is obtained by spraying hot powdery material, for example by means of a plasma torch or preferably a detonation gun (according to the technique marketed by the company "Union Carbide Corporation"), followed polishing. This technique provides excellent bonding between the support and the filler material, and a

revêtement homogène exempt d'aspérité.  homogeneous coating free of roughness.

Le dépôt est pratiqué dans un évidement de la paroi de la lingotière, de profondeur égale à l'épaisseur du dépôt, pratiqué soit dans le cuivre de la paroi, soit dans le revêtement  The deposit is made in a recess in the wall of the ingot mold, of depth equal to the thickness of the deposit, made either in the copper of the wall, or in the coating

superficiel de nickel ou de chrome s'il en est prévu un.  surface of nickel or chromium if one is provided.

Les dessins annexés illustrent deux modes particuliers de réalisation de l'invention. Les figures 1 et 2 représentent des coupes partielles à travers une paroi de lingotière conforme à  The accompanying drawings illustrate two particular embodiments of the invention. Figures 1 and 2 show partial sections through a mold wall according to

l'invention, respectivement sans et avec revêtement superficiel.  the invention, respectively without and with surface coating.

Sur la figure 1, la paroi I en cuivre comporte un évidement 2 de 3/10e mm d'épaisseur et d'une quinzaine de centimètres de hauteur couvrant la région du ménisque compte tenu des oscillations d'une part et des éventuelles variations de niveau moyen. L'évidement 2 est comblé par un dépôt 3 de Cr3C2 obtenu par projection au canon à détonation,suivi  In FIG. 1, the copper wall I has a recess 2 3 / 10th mm thick and about fifteen centimeters high covering the region of the meniscus taking into account the oscillations on the one hand and possible level variations way. The recess 2 is filled with a deposit 3 of Cr3C2 obtained by projection with a detonation gun, followed

d'un polissage.polishing.

Sur la figure 2, l'évidement 2' est pratiqué à partir du revêtement de chrome 4, de 0,3 mm d'épaisseur, couvrant la paroi 1' de la lingotière. Le matériau 3' affleure la surface interne  In Figure 2, the recess 2 'is made from the chrome coating 4, 0.3 mm thick, covering the wall 1' of the mold. The material 3 'is flush with the internal surface

de la lingotière.of the mold.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Lingotière de coulée continue, en cuivre ou alliage de cuivre, dont les parois comportent à leur partie supérieure un insert, réalisé en un matériau de conductivité thermique inférieure à celle du cuivre ou de l'alliage de cuivre, destiné à ralentir les échanges thermiques, au niveau du ménisque, entre le métal coulé et la lingotière, caractérisée en ce que ledit insert est constitué par un mince dépôt d'un matériau réfractaire (3, 3') à faible conductivité thermique, ayant une bonne tenue aux chocs  1. Continuous casting ingot mold, of copper or copper alloy, the walls of which have at their upper part an insert, made of a material with thermal conductivity lower than that of copper or copper alloy, intended to slow down exchanges thermal, at the meniscus, between the cast metal and the mold, characterized in that said insert is constituted by a thin deposit of a refractory material (3, 3 ') with low thermal conductivity, having good impact resistance thermiques.thermal. 2. Lingotière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur du dépôt est d'environ 2 à 5 dixièmes de millimètres.  2. Ingot mold according to claim 1, characterized in that the thickness of the deposit is approximately 2 to 5 tenths of a millimeter. 3. Lingotière selon l'une quelconque des revendications  3. Ingot mold according to any one of claims précédentes, caractérisée en ce que le matériau réfractaire (3, 3') a une température de fusion supérieure à environ 18000 C.  above, characterized in that the refractory material (3, 3 ') has a melting temperature above about 18000 C. 4. Lingotière selon l'une quelconque des revendications  4. Ingot mold according to any one of claims précédentes, caractérisée en ce que le matériau réfractaire (3, 3') a une conductivité thermique inférieure à environ 10 W.m -1-1  above, characterized in that the refractory material (3, 3 ') has a thermal conductivity of less than about 10 W.m -1-1 5. Lingotière selon l'une quelconque des revendications  5. Ingot mold according to any one of claims précédentes, caractérisée en ce que le matériau réfractaire (3, 3') est choisi dans le groupe suivant: alumine, zircone, nitrure  above, characterized in that the refractory material (3, 3 ') is chosen from the following group: alumina, zirconia, nitride de bore, carbure de chrome.boron, chromium carbide. 6. Lingotière selon l'une quelconque des revendications  6. Ingot mold according to any one of claims précédentes, caractérisée en ce que le dépôt de matériau réfractaire (3, 3') est obtenu par projection de matière  above, characterized in that the deposit of refractory material (3, 3 ') is obtained by spraying material pulvérulente à chaud.hot powdery. 7. Lingotière selon la revendication 6, caractérisée en ce  7. Ingot mold according to claim 6, characterized in que le dépôt est réalisé au moyen d'un canon à détonation.  that the deposit is made by means of a detonation cannon.
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