FR2649340A1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS CASTING BETWEEN CYLINDERS OF THIN METAL PRODUCTS FOR DIRECT COLD ROLLING - Google Patents
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Abstract
Description
1 26493401 2649340
PROCEDE ET DISPOSITIF DE COULEE CONTINUE ENTRE METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS CASTING BETWEEN
CYLINDRES DE PRODUITS METALLIQUES MINCES APTES CYLINDERS OF THIN METAL PRODUCTS
AU LAMINAGE A FROID DIRECTDIRECT COLD ROLLING
La présente invention concerne la coulée entre cylindres de produits métalliques minces, tels que notamment des bandes ou feuilles d'acier. Ce type de coulée est destiné à l'obtention par coulée de produits de faible épaisseur qui peuvent être ensuite directement The present invention relates to casting between rolls of thin metal products, such as in particular strips or sheets of steel. This type of casting is intended to obtain by casting thin products which can then be directly
laminés à froid.cold rolled.
Dans les installations de coulée entre cylindres, le métal liquide est déversé dans un espace de coulée défini par les portions des parois cylindriques des cylindres situées au-dessus du plan passant par les axes parallèles desdits cylindres, et par des parois d'extrémités encore appelées petites faces ou parois latérales, généralement fixes, sensiblement perpendiculaires aux axes des cylindres. Lors de la coulée, le métal liquide se solidifie progressivement au contact de parois cylindriques refroidies des cylindres en formant des peaux solidifiées qui sont entraînées par les cylindres en rotation et se rejoignent au niveau du col, c'est-à-dire - au niveau dudit plan passant par les axes des cylindres, pour former In roll casting installations, the liquid metal is poured into a casting space defined by the portions of the cylindrical walls of the rolls located above the plane passing through the parallel axes of said rolls, and by end walls also called small faces or side walls, generally fixed, substantially perpendicular to the axes of the cylinders. During casting, the liquid metal gradually solidifies on contact with cooled cylindrical walls of the rolls forming solidified skins which are driven by the rotating rollers and meet at the neck, that is to say - at the said plane passing through the axes of the cylinders, to form
le produit fini qui est extrait en continu vers le bas. the finished product that is continuously extracted down.
Dans certains cas, ces installations comportent également une sorte de rehausse fixe constituée de deux parois longitudinales en contact étanche avec les cylindres et deux parois frontales prolongeant vers le haut lesdites petites faces ou faisant partie intégrante de celles-ci. Cette rehausse sera par la suite désignée par le terme de "masselotte" par analogie avec la partie surmontant la lingotière ou le moule et destinée à- contenir la masselotte de retrait In some cases, these installations also include a kind of fixed riser consisting of two longitudinal walls in sealing contact with the cylinders and two end walls extending upwards said small faces or being integral parts thereof. This extension will subsequently be designated by the term "flyweight" by analogy with the portion overcoming the mold or mold and intended to contain the withdrawal weight.
dans les installations de coulée en lingotière fixe ou de moulage. in fixed mold casting or casting plants.
Cette "masselotte" a notamment pour fonction, dans le cas de la coulée entre cylindres, de délimiter la surface de cylindre sur laquelle s'effectue la solidification du métal coulé, et ainsi d'assurer la régularité de cette solidification, quelque soit le niveau du métal dans la masselotte. De plus le ménisque du métal liquide n'est pas en contact avec les parois des cylindres et le risque d'entraînement des This "flyweight" has the particular function, in the case of casting between cylinders, to delimit the cylinder surface on which the solidification of the cast metal takes place, and thus to ensure the regularity of this solidification, whatever the level metal in the weight. In addition, the meniscus of the liquid metal is not in contact with the walls of the cylinders and the risk of entrainment of the
impuretés flottant sur le ménisque est ainsi considérablement réduit. impurities floating on the meniscus is thus greatly reduced.
Quel que soit le cas, de nombreux problèmes subsistent quant à l'obtention d'un produit pouvant être ultérieurement directement laminé à froid. En effet une des caractéristiques souhaitée pour un produit plat destiné à être laminé à froid est de présenter un léger bombé transversal. Il est connu que ce bombé initial, par exemple de l'ordre de quelques dizaines de micromètres pour une tôle de quelques millimètres d'épaisseur, permet d'obtenir après laminage une tôle d'épaisseur constante ou tout au moins de section adéquate alors qu'une ébauche plane ou en creux n'est pas acceptable par les lamineurs. Le problème principal que se propose de résoudre la présente invention se résume donc à obtenir un produit issu de coulée qui In any case, many problems remain in obtaining a product that can be subsequently directly cold rolled. Indeed one of the desired characteristics for a flat product to be cold rolled is to present a slight transverse bulge. It is known that this initial bulge, for example of the order of a few tens of micrometers for a sheet of a few millimeters thick, makes it possible to obtain, after rolling, a sheet of constant thickness or at least of adequate cross-sectional area. a flat or hollow blank is not acceptable by the laminators. The main problem that the present invention proposes to solve is therefore to obtain a product resulting from casting which
présente ce bombé.present this bulge.
Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un procédé de coulée continue entre cylindres selon lequel on coule du métal liquide entre deux cylindres d'axes parallèles entraînés en rotation en sens With this object in view, the subject of the invention is a process for continuous casting between rolls in which liquid metal is poured between two cylinders of parallel axes driven in rotation in direction.
contraire et dont les parois sont refroidies. opposite and whose walls are cooled.
Selon l'invention ce procédé est caractérisé en ce que on utilise au moins un cylindre dont la génératrice est curviligne et dont le diamètre est légèrement plus faible dans sa partie axialement médiane que vers ses extrémités, et on maintient le.métal au contact de la paroi dudit cylindre sur un arc plus long dans ladite partie According to the invention, this method is characterized in that at least one cylinder whose generator is curvilinear and whose diameter is slightly smaller in its axially median part than at its ends, and the metal is maintained in contact with the wall of said cylinder on a longer arc in said portion
médiane que vers lesdites extrémités. median only towards said ends.
Comme on l'aura compris, le procédé consiste à augmenter le temps de contact du métal avec la paroi refroidie du cylindre dans la zone axialement médiane de celui-ci par rapport au temps de contact dans les zones d'extrémité, de manière à former une peau solidifiée plus épaisse vers le milieu que sur ses bords et donc à obtenir au niveau du col entre les cylindres un produit solidifié dans toute sa section transversale et présentant le léger bombé recherché, ce bombé As will be understood, the method consists in increasing the contact time of the metal with the cooled cylinder wall in the axially median zone thereof with respect to the contact time in the end zones, so as to form a solidified skin thicker towards the middle than on its edges and thus to obtain at the level of the neck between the cylinders a solidified product in all its transverse section and having the desired slight bulge, this curved
correspondant par ailleurs au "creux" de la surface du cylindre. corresponding to the "hollow" of the surface of the cylinder.
Les inventeurs ont en effet constaté expérimentalement que le temps de contact, et donc la longueur de l'arc de contact, du métal sur le cylindre a une influence considérable sur l'épaisseur de la peau solidifiée. Ainsi par exemple pour un produit coulé de 2 mm d'épaisseur finale et une longueur d'arc de contact de 600 mm, toutes choses étant égales par ailleurs, une variation de 50 mm de cette longueur d'arc peut induire une variation d'épaisseur de la peau solidifiée d'environ 50g m. Les inventeurs ont donc imaginé de se servir de cette propriété pour obtenir le bombé recherché en adaptant la longueur de l'arc de contact entre cylindre et métal à une certaine distance du plan médian vertical perpendiculaire aux axes des cylindres, en fonction de l'épaisseur du produit recherchée à cette distance mesurée à partir de l'axe longitudinal du produit, ou The inventors have indeed found experimentally that the contact time, and therefore the length of the contact arc, of the metal on the cylinder has a considerable influence on the thickness of the solidified skin. Thus, for example, for a cast product having a final thickness of 2 mm and a contact arc length of 600 mm, all things being equal, a variation of 50 mm of this arc length can induce a variation of solidified skin thickness of about 50g m. The inventors have therefore imagined using this property to obtain the desired bulge by adapting the length of the contact arc between the cylinder and the metal at a certain distance from the vertical median plane perpendicular to the axes of the rolls, depending on the thickness. the product sought at that distance measured from the longitudinal axis of the product, or
autrement dit, en fonction du "creux" de la surface des cylindres. in other words, depending on the "hollow" of the surface of the rolls.
L'invention a aussi pour objet un dispositif de coulée entre cylindres comportant.deux cylindres ayant des parois refroidies et une masselotte dont le bord inférieur des parois longitudinales est sensiblement en contact avec les parois desdits cylindres, au-dessus du col entre ceux-ci. Ce dispositif est caractérisé en ce que au moins un des cylindres a une génératrice curviligne et un diamètre légèrement plus faible dans sa partie médiane qu'à ses extrémités, et en ce que la ligne de contact du bord inférieur de la paroi longitudinale de la masselotte avec ce cylindre est courbe de manière que la longueur de l'arc de la surface de ce cylindre entre ladite ligne et ledit col soit plus importante vers le milieu de ladite paroi The invention also relates to a cylinder casting device comprising two cylinders having cooled walls and a flyweight whose lower edge of the longitudinal walls is substantially in contact with the walls of said cylinders, above the neck between them. . This device is characterized in that at least one of the cylinders has a curvilinear generatrix and a slightly smaller diameter in its median part than at its ends, and in that the line of contact of the lower edge of the longitudinal wall of the flyweight with this cylinder is curved so that the length of the arc of the surface of this cylinder between said line and said neck is greater towards the middle of said wall
longitudinale que sur ses bords.longitudinal only on its edges.
Selon une'disposition particulière de l'invention, ladite paroi longitudinale de la masselotte est généralement plane et comporte à son bord inférieur un chanfrein plus accentué vers le milieu de ladite According to a particular disposition of the invention, said longitudinal wall of the weight is generally flat and has at its lower edge a chamfer more accentuated towards the middle of said
paroi que vers ses bords.wall only towards its edges.
Selon une autre disposition, ladite paroi longitudinale de la masselotte présente une concavité dirigée vers l'intérieur de 'la masselotte. Ainsi qu'on l'aura sans doute déjà compris ces dispositions permettent d'assurer de manière simple et pratique la mise en oeuvre du procédé selon l'invention décrit ci-dessus, dans la mesure bien sûr o, lors de la coulée on maintient le niveau de métal liquide au According to another arrangement, said longitudinal wall of the weight has a concavity directed towards the inside of the weight. As will probably have already been understood, these arrangements make it possible to ensure in a simple and practical manner the implementation of the method according to the invention described above, to the extent of course when the casting is maintained the level of liquid metal at
dessus de ladite ligne de contact masselotte-cylindre. above said contact line flyweight-cylinder.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et The invention will be better understood and other characteristics and
avantages ressortiront à la lecture de la description qui va être benefits will emerge from reading the description that is going to be
faite à titre d'exemple d'un dispositif conforme à l'invention. as an example of a device according to the invention.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure lest une représentation schématique en perspective, partiellement en arraché, d'un dispositif de coulée entre cylindres avec masselotte; -les figures 2a et 2b sont des sections perpendiculaires aux axes des cylindres respectivement aux extrémités et au milieu du dispositif; - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1 dans le cas d'une variante; les figures 4a et 4b sont des sections du produit obtenu respectivement dans le cas de l'utilisation de deux et d'une seule paroi de la masselotte conformée selon l'invention. Il est précisé que sur les figures les "creux" des cylindres et les bombés du produit obtenu ont été volontairement exagérés pour faciliter la compréhension de l'invention, étant bien noté que dans la réalité ces creux et bombés sont de l'ordre de la dizaine de Reference is made to the accompanying drawings in which: - the figure is a schematic representation in perspective, partially torn off, of a casting device between rolls with flyweight; FIGS. 2a and 2b are sections perpendicular to the axes of the cylinders respectively at the ends and in the middle of the device; - Figure 3 is a view similar to that of Figure 1 in the case of a variant; Figures 4a and 4b are sections of the product respectively obtained in the case of the use of two and a single wall of the shaped weight according to the invention. It is specified that in the figures the "hollows" of the cylinders and the bulges of the product obtained have been deliberately exaggerated to facilitate the understanding of the invention, being well noted that in reality these hollows and bulges are of the order of ten
micromètres.micrometers.
A la figure 1 est représentée une installation de coulée continue entre cylindres comportant deux cylindres 1 et 2 surmontés FIG. 1 shows a continuous casting installation between cylinders comprising two cylinders 1 and 2 surmounted
d'une masselotte 3.a feeder 3.
Les cylindres 1, 2 sont légèrement en "creux", c'est à dire que leurs génératrices 11, 12 ne sont pas absolument rectilignes mais légèrement courbées,- avec une flèche correspondant sensiblement à la valeur du bombé souhaité pour le produit coulé. Ils sont entraînés en rotation en sens contraire, selon les flèches 13, et leurs parois sont refroidies. Il est précisé que le creux des cylindres à froid peut être légèrement différent, en général supérieur, dudit bombé souhaité du produit, ceci afin de compenser à chaud leur éventuelles variations de diamètre dues à la dilatation, lors de'la mise en régime thermique en début de coulée, dilatation dont les effets ne sont en général pas The cylinders 1, 2 are slightly in "hollow", that is to say that their generatrices 11, 12 are not absolutely straight but slightly curved, - with an arrow corresponding substantially to the value of the curved desired for the cast product. They are rotated in the opposite direction, according to the arrows 13, and their walls are cooled. It is specified that the hollow of the cold rolls may be slightly different, generally greater, than said desired convex product, in order to compensate hot their possible diameter variations due to the expansion, during''staging thermal regime. beginning of casting, dilation whose effects are not generally
parfaitement identiques sur toute la longeur des cylindres. perfectly identical throughout the length of the cylinders.
La masselotte en matériau réfractaire comporte deux parois longitudinales 31 parallèles aux axes des cylindres et dont le bord inférieur 33. est maintenu au contact des cylindres avec un jeu fonctionnel le plus réduit possible, et deux parois frontales 32 qui constituent également dans l'exemple représenté les parois d'extrémité obturant l'espace de coulée 4 délimité par ailleurs par la portion des surfaces des cylindres au-dessus du col 5 situé au niveau du plan The feeder made of refractory material comprises two longitudinal walls 31 parallel to the axes of the rolls and whose lower edge 33 is kept in contact with the rolls with the least possible functional clearance possible, and two end walls 32 which also constitute in the example shown the end walls closing the casting space 4 further defined by the portion of the surfaces of the rolls above the neck 5 located at the plane
horizontal P passant par les axes desdits cylindres. horizontal P passing through the axes of said cylinders.
Conformément à l'invention, le bord inférieur desdites parois longitudinales 31 comporte un chanfrein 34 d'importance croissante à partir des extrémités vers le milieu desdites parois longitudinales 31. De ce fait la ligne de contact 35 de chaque paroi longitudinale avec le cylindre correspondant est courbe et le chanfrein 34 est donc concave. Ce chanfrein est bien visible sur les dessins de la figure 2 -5 o la figure 2a montre une section de la paroi longitudinale 31 à une de ses extrémités et la figure 2b une section de cette paroi vers son milieu. On voit clairement que l'arc 6 sur lequel le métal coulé est en contact avec la paroi refroidie du cylindre vers son milieu, est plus long que l'arc correspondant 7 vers ses extrémités. Lors de la coulée, le métal liquide est déversé dans la maselotte et remplit l'espace de coulée 4. Le niveau de métal liquide est régule pour être maintenu au dessus de la ligne de contact 35 entre masselotte et cylindre. Lors de la rotation des cylindres, et du fait de ces différences de longueur d'arc de contact, le temps de contact du métal avec la paroi du cylindre est supérieur vers son milieu, ce qui conduit à une épaisseur de peau solidifiée plus importante au centre du produit que sur ses bords. Les peaux se rejoignent au niveau du col 5 et forment le produit final ayant le bombé recherché, tel que représenté à la figure 4a. Sur cette figure le produit 8 a été représenté comme constitué de deux zones bombées 8', 8" issues chacune des peaux formées respectivement sur chaque cylindre. Il sera bien sûr compris qu'il n'y a pas de réelle According to the invention, the lower edge of said longitudinal walls 31 comprises a chamfer 34 of increasing importance from the ends towards the middle of said longitudinal walls 31. As a result, the line of contact 35 of each longitudinal wall with the corresponding cylinder is curve and the chamfer 34 is concave. This chamfer is clearly visible in the drawings of FIG. 2 -5 where FIG. 2a shows a section of the longitudinal wall 31 at one of its ends and FIG. 2b a section of this wall towards its center. It is clearly seen that the arc 6 on which the cast metal is in contact with the cooled wall of the cylinder towards its center, is longer than the corresponding arc 7 towards its ends. During casting, the liquid metal is poured into the maselotte and fills the casting space 4. The level of liquid metal is regulated to be maintained above the contact line 35 between the flyweight and cylinder. During the rotation of the rolls, and because of these differences in contact arc length, the contact time of the metal with the cylinder wall is greater towards its middle, which leads to a greater solidified skin thickness at center of the product only on its edges. The skins meet at the neck 5 and form the final product having the desired bulge, as shown in Figure 4a. In this figure, the product 8 has been represented as consisting of two convex zones 8 ', 8' ', each coming from the skins formed on each cylinder, and it will of course be understood that there is no real
discontinuité entre ces deux zones dans le produit fini. discontinuity between these two areas in the finished product.
A la figure 4b, on a représenté de manière similaire une coupe du produit issu d'une installation selon un autre mode de réalisation de l'invention dans laquelle un seul cylindre est en creux et seule la paroi longitudinale de la masselotte adjacente à ce cylindre présente le chanfrein décrit précédemment, le deuxième cylindre ayant alors des génératrices rectilignes et la paroi longitudinale correspondante de la masselotte étant plane jusqu'à la ligne de contact avec ledit deuxième cylindre. Dans ce cas, la peau 9' formée sur ce deuxième cylindre est d'épaisseur constante sur toute sa largeur, seule la peau 9" présentant une surépaisseur vers son milieu. Du fait du faible bombé réel, cette asymétrie n'aura pratiquement pas d'influence sur le produit fini 9 qui présentera un bombé équivalent au produit 8, dans la mesure bien sûr o le "creux" du premier cylindre et le chanfrein correspondant de la paroi longitudinale de la masselotte auront été augmentés en conséquence, c'està-dire sensiblement doublés. Ce mode de réalisation présente l'avantage de n'avoir à réaliser un usinage en creux que sur un seul cylindre, ainsi que le chanfrein sur une seule FIG. 4b similarly shows a section of the product resulting from an installation according to another embodiment of the invention in which only one cylinder is recessed and only the longitudinal wall of the counterweight adjacent to this cylinder presents the chamfer described above, the second cylinder then having rectilinear generatrices and the corresponding longitudinal wall of the flyweight being flat to the line of contact with said second cylinder. In this case, the skin 9 'formed on this second cylinder is of constant thickness over its entire width, only the skin 9 "having an extra thickness towards its middle. <br /> <br /> <br /> Because of the small real crown, this asymmetry will have practically no impact. influence on the finished product 9 which will present a convex equivalent to the product 8, to the extent of course o the "hollow" of the first cylinder and the corresponding bevel of the longitudinal wall of the weight have been increased accordingly, that is- This embodiment has the advantage of having to perform hollow machining only on a single cylinder, as well as the chamfer on a single cylinder.
paroi Longitudinale de la masselotte. Longitudinal wall of the weight.
Théoriquement le bord inférieur 33 de la paroi longitudinale 31 devrait aussi avoir une courbure correspondant au "creux" du cylindre pour maintenir un jeu fonctionnel constant sur toute sa longueur entre ladite paroi et le cylindre. Toutefois ce "creux" étant pratiquement très faible, même si ledit bord inférieur est rectiligne, ce qui S facilite la fabrication de la masselotte, il y a peu de risques d'infiltrations du métal liquide par le dit jeu. Par contre, comme cela a déjà été expliqué, la variation d'épaisseur solidifiée nécessaire pour assurer le bombé voulu du produit coulé et la solidification uniforme du produit au niveau du col 5, nécessite une variation importante de la longueur de l'arc de contact sur laquelle Theoretically the lower edge 33 of the longitudinal wall 31 should also have a curvature corresponding to the "hollow" of the cylinder to maintain a constant functional clearance over its entire length between said wall and the cylinder. However, this "hollow" is virtually very low, even if said lower edge is straight, which S facilitates the manufacture of the weight, there is little risk of infiltration of the liquid metal by the said game. has already been explained, the variation of solidified thickness required to ensure the desired curvature of the cast product and the uniform solidification of the product at the neck 5, requires a significant variation in the length of the contact arc on which
s'effectue la solidification des peaux. the skin is solidified.
A titre d'exemple, sont données ci-dessous des valeurs de chanfreins, dans une installation expérimentale pour la coulée de bande de 2 mm nécessaires pour obtenir un bombé de la bande de l'ordre As an example, are given below chamfer values, in an experimental installation for the 2 mm band casting necessary to obtain a curvature of the band of the order
de 50/ m.50 / m.
Chanfrein sur deux Chanfrein sur une seule parois paroi Longueur moyenne de 300 mm 600 mm 300 mm 600 mm l'arc de contact Valeur du chanfrein 12,2 mm 24,4 mm 24,7 mm 49,4 mm L'invention n'est pas limitée au dispositif décrit ci-dessus à titre d'exemple. On pourra également utiliser une masselotte telle que représentée à la figure 3, dont les parois longitudinales 31' présentent une concavité dirigée vers l'espace de coulée régulière sur toute la hauteur desdites parois. Autrement dit dans cette variante, les parois longitudinales de la masselotte ne -présentent pas de chanfrein à leurs bords inférieurs, mais c'est la courbure générale de Chamfer on two Chamfer on a single wall Wall length 300 mm 600 mm 300 mm 600 mm contact arc Chamfer value 12.2 mm 24.4 mm 24.7 mm 49.4 mm The invention is not not limited to the device described above by way of example. We can also use a feeder as shown in Figure 3, the longitudinal walls 31 'have a concavity directed towards the even casting space over the entire height of said walls. In other words, in this variant, the longitudinal walls of the flyweight do not have a chamfer at their lower edges, but it is the general curvature of
ces parois qui détermine une ligne courbç 35' de contact masselotte- these walls which determines a curved line 35 'contact flyweight
cylindre et donc la variation de la longueur d'arc de contact recherchée. cylinder and thus the variation of the desired arc length of contact.
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