LU86551A1 - Dispositif de coulee en continu d'une bande metallique mince,et son procede d'utilisation - Google Patents

Description

1 ' 1 ' l » C 2339/8508.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique) .

Dispositif de coulée en continu cl*une bande métallique mince, et son procédé d'utilisation.

La présente invention concerne un dispositif de coulée en continu d'une bande métallique mince, en particulier d'une bande en acier.

Le procédé de coulée en continu connaît actuellement une très large expansion, notamment pour la production de masse de produits en acier de qualité courante. Cette évolution s'explique par les avantages qu'offre ce mode de coulée par rapport aux méthodes antérieures de coulée en lingotières. Ces avantages portent principalement sur la réduction des coûts de production, la régularité et l'homogénéité des propriétés des produits coulés et la diminution des défauts internes et superficiels. Ce dernier avantage se traduit par l'obtention d'un état de surface amélioré, qui rend possible le laminage en une chaude d'une quantité de plus en plus importante de produits .

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Les installations actuelles pour la coulée en continu de l'acier présentent généralement des caractéristiques comprises dans les limites suivantes : - épaisseur du produit coulé : 100 - 300 mm? - vitesse de coulée : 1,5 - 3 m/min.; - largeur maximum du produit : 3000 mm.

, - En raison de leur épaisseur, les produits coulés en continu sont d'abord laminés à chaud dans un train dégrossisseur jusqu'à une épaisseur intermédiaire, puis ils sont envoyés au train finisseur où ils sont amenés à leur épaisseur finale.

L'opération de laminage à chaud au train dégrossisseur est extrêmement coûteuse, elle consomme d'importantes quantités d'énergie, elle exige des installations énormes et par conséquent des investissements très élevés.

La présente invention propose un dispositif permettant de supprimer cette opération de laminage à chaud au train dégrossisseur, et de produire, par coulée en continu, des bandes utilisables directement au train finisseur.

Dans le domaine de la fabrication de bandes métalliques par coulée en continu, on connaît notamment le dispositif "Hazelett", dans lequel le moule est constitué de deux bandes métalliques mobiles;le métal est coulé entre ces deux bandes qui se déplacent avec lui en provoquant son refroidissement et donc sa solidification. Ce dispositif est cependant limité à la coulée de bandes d'environ 10 mm à 50 mm d'épaisseur. En effet, en raison de la souplesse des bandes constituant le moule, la bande coulée présente souvent des variations relatives d'épaisseur inacceptables.

i - 3 - i i i r D'autre part, des bandes coulées de forte épaisseur, par exemple supérieure à 50 mm, présentent des poids élevés qui nécessitent des moyens de support importants et de fortes épaisseurs des bandes du moule.

On connaît par ailleurs un dispositif constitué essentiellement d'un cylindre refroidi tournant à grande vitesse, sur le-t- quel on laisse tomber l'acier liquide. Avec ce dispositif, on -produit des bandes ayant une épaisseur comprise entre 0,025 mm et 0,1 mm et une largeur ne dépassant pas 150 mm, à une vitesse comprise entre 900 et 1800 m/min. Cette technique est utilisée pour la fabrication de bandes très minces destinées à des applications électriques. En raison de la vitesse extrêmement élevée de refroidissement de l'acier au contact du cylindre rotatif, les bandes obtenues présentent un état vitreux et non cristallin inapte à une mise en oeuvre industrielle par déformation.

La présente invention a pour objet un dispositif de coulée en continu d'une bande métallique mince, d'une épaisseur de 0,3 mm à 5 mm, qui peut être soit utilisée directement à l'état brut de coulée soit être envoyée au laminoir à froid.

Un autre objectif de la présente invention est de procurer un dispositif de production de bandes métalliques minces permettant de supprimer les opérations et par conséquent les installations de laminage à chaud.

Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer un dispositif permettant de produire des bandes métalliques minces présentant une structure cristalline qui les rend aptes à subir les déformations liées à leur mise en oeuvre.

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Le dispositif de coulée en continu d'une bande métallique mince, qui fait l'objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte un premier cylindre pouvant tourner autour de son axe longitudinal sensiblement horizontal, un deuxième cylindre adjacent au premier cylindre, pouvant tourner autour de son axe longitudinal disposé parallèlement à l'axe longitudinal du dit premier cylindre et définissant avec celui-ci un plan incliné d'environ 45° par rapport au plan vertical passant par l'axe longitudinal du dit premier cylindre, et un troisième cylindre, adjacent au premier cylindre, pouvant également tourner autour de son axe longitudinal disposé parallèlement à l'axe longitudinal du dit premier cylindre et définissant avec celui-ci un plan sensiblement horizontal passant par l'axe longitudinal du dit premier cylindre, des premiers moyens de réglage pour faire varier l'écartement entre le premier et le deuxième cylindre, des deuxièmes moyens de réglage, pour faire varier l'écartement entre le premier et le troisième cylindre, des premiers moyens de refroidissement pour refroidir le premier cylindre, des deuxièmes moyens de refroidissement pour refroidir le deuxième, respectivement le troisième cylindre, ainsi que des troisièmes moyens de refroidissement situés entre le deuxième et le troisième cylindre, pour refroidir la bande métallique mince coulée en continu.

Selon une réalisation préférée de l'invention, le dit premier cylindre est un cylindre creux, entourant un arbre intérieur spatialement fixé, autour duquel il peut tourner. Le diamètre du dit arbre intérieur est sensiblement plus petit que le diamètre intérieur du cylindre creux, de façon à ménager entre ceux-ci un certain espace. Le cylindre.creux prend appui sur le dit arbre intérieur par l'intermédiaire d'organes disposés dans le dit espace et fixés de préférence à cet arbre intérieur.

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Egalement selon l'invention# les dits premiers et deuxièmes moyens de réglage comprennent des organes d'appui constitués par des paliers à film d'huile supportant intérieurement le dit premier cylindre creux. Une modification de la pression d'huile dans ces paliers permet de faire varier la distance entre le cylindre creux et son arhre intérieur. Dans ce cas# les deuxième et troisième cylindres sont de préférence fixes dans l'espace.

Selon une autre forme de réalisation, les dits premiers et deuxièmes moyens de réglage sont constitués par des appareils permettant, de déplacer les deuxième et troisième cylindres par translation de leur axe respectif dans le plan que cet axe forme avec l'axe du premier cylindre, le dit premier cylindre étant dans ce cas fixe dans l'espace.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les dits premiers moyens de refroidissement comprennent des gicleurs disposés dans l'espace ménagé entre le cylindre creux et le dit arhre intérieur, et projetant un agent réfrigérant sur la paroi interne du dit cylindre creux, au moins dans la région de ce cylindre qui est en contact avec le produit coulé.

Pour favoriser le refroidissement, le dit cylindre creux est avantageusement réalisé en un matériau hon conducteur de la chaleur, par exemple en cuivre.

Toujours selon l'invention, les dits deuxièmes moyens de refroidissement comprennent une enveloppe d'agent réfrigérant couvrant au moins une partie de la surface latérale du deuxième, respectivement du troisième cylindre.

Selon encore une autre particularité de l'invention, les dits troisièmes moyens de refroidissement comprennent des gicleurs situés en face de la portion de la surface extérieure du pre t - 6 - 4 mier cylindre comprise entre le deuxième et le troisième cylindre.

Le dispositif de l'invention et son procédé de mise en oeuvre seront à présent exposés de façon détaillée en se4référant au mode de réalisation préféré illustré par les dessins annexés, dans lesquels la Figure 1 montre, en coupe transversale, la disposition relative des cylindres et la trajectoire de la bande coulée, et la Figure 2 illustre l'évolution de l'épaisseur de métal solidifiée dans la bande, en fonction du temps.

Faisant référence en premier lieu à la figure 1, - un premier cylindre creux 1 en cuivre, d'un diamètre extérieur de 1300 mm, prend appui sur un arbre intérieur 2 par l'intermédiaire de paliers à film d'huile 3 et 4 non jointifs. Ce cylindre 1 tourne dans le sens dextrorsum. Pour la clarté du dessin, on n'a représenté que deux paliers à film d'huile 3 et 4, mais on comprend que de tels paliers sont montés sur toute la surface latérale de l'arbre 2 couverte par le cylindre creux 1. De part et d'autre de chacun de ces paliers 3 et 4 sont disposés des gicleurs 5 permettant d'assurer le refroidissement désiré du cylindre creux 1 par projection d'eau sur sa paroi interne.

Un deuxième et un troisième cylindre 6 et 7, pourvus chacun d'une enveloppe d'eau de refroidissement, respectivement 8 et 9, sont disposés parallèlement au cylindre creux 1; les axes de ces deux cylindres 6 et 7, spatialement fixes, définissent avec l'axe du cylindre creux deux plans faisant entr'eux un angle de 45° et l'axe du troisième cylindre 7 se trouve dans le plan horizontal passant par l'axe du cylindre creux 1.

Dans le présent exemple, les deux cylindres 6 et 7 ont un diamètre de 600 mm? ils tournent dans le sens senestrorsum.

Une série de gicleurs 10 sont montés entre les deuxième et troisième cylindres 6 et 7, de façon à assurer le refroidissement de la bande coulée.

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Dans ce dispositif, l'acier liquide 11 est déposé sur le cylindre creux 1 en amont du deuxième cylindre 6. Il s'écoule dans l'espace compris entre le cylindre creux 1 et ce deuxième cylindre 6; cet espace peut être modifié au moyen des paliers à film d'huile 3, de façon à obtenir une répartition uniforme de la veine 12 d'acier liquide suivant la longueur des cylindres. Les couches extérieures de la veine d'acier, en contact avec les surfaces métalliques des cylindres 1 et 6, se refroidissent rapidement, de sorte qu'à la sortie de l'emprise formée par les cylindres 1 et 6, ces couches extérieures de la veine sont solidifiées. La veine se déplace avec le mouvement • \ du cylindre 1 et gagne la région située entre les cylindres 6 et 7; dans cette région, l'intrados de la veine continue à se refroidir par contact avec le cylindre 1, tandis que l'extrados est refroidiau moyen des gicleurs 10. L'épaisseur de la partie solidifiée de la veine augmente ainsi au cours du temps. Le refroidissement se poursuit pendant le mouvement de la veine entre les cylindres 6 et 7, de telle façon que le produit, en l'occurrence la bande d'acier, soit complètement solidifié lorsqu'il atteint l'emprise formée par les cylindres 1 et 7.

La valeur de l'écartement entre les cylindres 1 et 7 est réglée au moyen des paliers à film d'huile 4, de façon à obtenir, à la sortie de cette emprise, une bande d'acier 13 présentant le profil d'épaisseur désiré. Le couple nécessaire à cette opération est de préférence appliqué par le cylindre 7.

La figure 2 représente le profil de solidification d'une bande d'acier d'une épaisseur de 1 mm, se déplaçant avec le cylindre 1 à une vitesse de 1 m/s.

L'instant O correspond à la veine d'acier entièrement liquide, avant son entrée dans l'emprise entre les cylindres 1 et 6.

A la sortie de cette emprise (t = 0,1 s), la bande est solidifiée en peau et l'épaisseur des couches solidifiées va aug- i - 8 - ΐ t menter jusqu'à atteindre la totalité de la section à l'entrée dans l'emprise entre les cylindres 1 et 7 (t = 0,6 s).

La zone hachurée représente la partie solidifiée de la bande.

A la sortie du dispositif, le refroidissement de la bande 13 peut se poursuivre, par exemple au moyen d'un système de refroidissement - non représenté - par projection d'eau semblable à 10.

Après le refroidissement, la bande peut être laminée de façon usuelle pour être portée à son épaisseur finale. En particulier, elle peut être laminée à froid, sans décapage préalable, en utilisant des lubrifiants solides suivant une proposition antérieure du même demandeur.

Une bande d'acier coulée dans le dispositif de la présente invention présente une- structure cristalline fine qui lui permet de subir ultérieurement des opérations de formage.

Claims (7)

1. Dispositif de coulée en continu d'une bande métallique mince, caractérisé en ce qu'il comporte un premier cylindre pouvant tourner autour de son axe longitudinal sensiblement horizontal, un deuxième cylindre, adjacent au premier cylindre, pouvant tourner autour de son axe longitudinal disposé parallèlement à l'axe longitudinal du dit premier cylindre et définissant avec celui-ci un plan incliné d'environ 45° par rapport au plan vertical passant par l'axe longitudinal du dit premier cylindre, et un troisième cylindre, adjacent au premier cylindre,pouvant également tourner autour de son axe longitudinal disposé parallèlement à l'axe longitudinal du . dit premier cylindre et définissant avec celui-ci un plan sensiblement horizontal passant par l'axe longitudinal du dit premier cylindre, des premiers moyens de réglage pour faire varier l'écartement entre le premier et le deuxième cylindre, des deuxièmes moyens de réglage pour faire varier l'écartement entre le premier et le troisième cylindre, des premiers moyens de refroidissement pour refroid ir le premier cylindre, des deuxièmes moyens de refroidissement pour refroidir le deuxième, respectivement le troisième cylindre, ainsi que des troisièmes moyens de refroidissement, situés entre le deuxième et le troisième cylindre, pour refroidir la bande métallique mince coulée en continu.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dit premier cylindre est un cylindre creux, entourant un arbre intérieur spatialement fixe, autour duquel il peut tourner, en ce que le diamètre du dit arbre intérieur est sensiblement plus petit que le diamètre intérieur du cylindre creux, de façon à ménager entre ceux-ci un certain espace, et en ce que le dit premier cylindre prend appui sur cet arbre par l'intermédiaire d'organes fixés au dit arbre. X r - 10 - ‘ « , I «

3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les dits premiers et deuxièmes moyens de réglage comprennent des paliers à film d'huile supportant intérieurement le dit premier cylindre creux.

4. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les dits premiers moyens de refroidissement comprennent des gicleurs disposés dans l'espace ménagé entre le cylindre creux et le dit arbre intérieur et projetant un agent réfrigérant sur la paroi interne du dit cylindre creux, au moins dans la région de ce cylindre qui est en contact avec le produit coulé.

5. Dispositif suivant l'une ou l’autre des revendications 1 à 4, caractérisé' en ce que les dits deuxièmes moyens de refroidissement comprennent une enveloppe d'agent réfrigérant couvrant au moins une partie de la surface latérale du deuxième, respectivement du troisième cylindre.

6. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les dits troisièmes moyens de refroidissement comprennent des gicleurs situés en face de la portion de la surface extérieure du premier cylindre comprise entre le deuxième et le troisième cylindre.

7. .Procédé de coulée en continu d'une bande métallique mince à l'aide d'un dispositif faisant l'objet de l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on coule le métal liquide dans une fente formée par un premier et un deuxième cylindre refroidis tournant en sens inverse l'un par rapport à l'autre, de façon à former une veine métallique en ce que l'on refroidit le métal entre ces cylindres de façon à provoquer la solidification des couches extérieures de la dite veine métallique, en ce que l'on poursuit le refroidissement de la dite veine métallique après qu'elle ait 1 < - 11 - « quitté l'emprise formée par les premier et deuxième cylindres précités, en ce qu'après solidification complète de la dite veine métallique, on l'introduit dans une seconde emprise formée par le dit premier et un troisième cylindre refroidis, tournant en sens inverse l'un par rapport à l'autre, et en ce que l'on donne, dans cette seconde emprise, le profil d'épaisseur désiré à la dite veine métallique. r ~