WO1987000099A1 - Procede et machine de coulee continue d'un produit metallique mince - Google Patents

Abstract

Procédé et machine de coulée en continu de produits métalliques minces notamment en acier. Selon l'invention, on donne à l'espace interne (13) de coulée de la lingotière (1) une section transversale en forme sensiblement de fuseau ménageant une partie centrale (17) de large épaisseur (L) permettant l'introduction du jet de métal fondu dans des conditions normales, et ayant sur ses côtés (18) une épaisseur mince (1) correspondant à celle du produit à former (53) et, dans une cage de réduction d'épaisseur (2) placée immédiatement à la sortie de la lingotière (1), on aplatit progressivement la partie centrale (17) du produit jusqu'à une épaisseur (1) égale à celle des côtés en exerçant sur toute la surface du produit une pression uniformément répartie de façon à réaliser un redressement continu des parois longitudinales du produit qui s'achève en même temps que le processus de solidification à la sortie de la cage de réduction d'épaisseur.

Description

Procédé et machine de coulée continue d'un produit me allique mince.

L'invention a pour objet un procédé et une machine pour la coulée en continu de produits minces métalliques sous forme de bandes, notamment en acier, Depuis assez longtemps maintenant, on a proposé divers procédés permettant de couler en continu des produits métalliques mais par comparaison avec la coulée d'alliages non ferreux, la coulée en continu de l'acier est particulièrement difficile. Le procédé utilisé normalement consiste à couler l'acier dans une lingotiere en forme de moule sans fond à parois refroidies limitant un espace tubulaire interne dans lequel se forme le produit, ce dernier étant constitué d'un coeur liquide entouré par une enveloppe constituée d'une peau superficielle solidifiée. Ce produit est évacué en continu par un orifice placé à la sortie de la lingotiere, celle-ci ayant généralement un axe vertical , et le produit passe ensuite dans un dispositif de refroidissement secondaire dans lequel s'achève la solidification du produit et qui comporte donc des moyens de maintien et des mqyens de refroidissement des faces solidifiées du produit, l'ensemble étant placé à l'intérieur d'un châssis qui forme une sorte de corset tubulaire entourant le produit jusqu'à l'achèvement de la solidification.

D'autre part, pour assurer la continuité de la coulée, le métal , apporté à l'état fondu dans une poche de coulée est déversé dans un récipient intermédiaire qui permet d'assurer la continuité de la coulée pendant le remplacement de la poche et qui est lui-même muni d'un trou de coulée dont le débit est réglé de façon classique par une busette et par lequel le métal est déversé à l'intérieur de la lingotiere. Généralement, on utilise une busette à immersion comprenant un tube de coulée qui pénètre à l ' intérieur de la lingotiere et plonge dans le bain pour protéger l 'acier liquide de l 'oxydation et pour orienter son écoulement dans la 1 ingoti re .

Ce procédé est maintenant bien au point pour la coulée en continu de produits de dimensions variées, et en particulier de barres appelées souvent "billettes" ou de plaques appelées "brames". Dans ce cas, l 'espace tubulaire interne de la lingotiere a une forme rectangulai e limitée par deux parois larges et deux parois étroites correspondant respectivement aux grands et aux petits côtés du produit. Cependant, pour que la coulée s'effectue dans de bonnes conditions et en particulier pour permettre l 'introduction de la busette tubulaire dans la lingotiere, il faut que cette dernière ait une largeur minimale qui conditionne l'épaisseur de la brame. A ce jour, l 'épaisseur minimale de brame coulée industriellement est de l 'ordre de 150 mm.

Le problème de la coulée continue de produit mince, c'est-à-dire d'épaisseur assez réduite pour passer directement dans un train de laminage a été étudié depuis longtemps et même depuis le début des études sur la coulée continue. Cependant, les différents procédés proposés jusqu'à présent reposent généralement sur des techniques nouvelles, par exemple des systèmes à roue ou à bande refroidie et n'ont pas encore débouché sur une utilisa ion industrielle.

On a également proposé d'utiliser ces machines du type classique adaptées à la coulée de bande mi nce . Par exemple, dans le brevet des Etats- Unis 2.564.723, on propose d'utiliser une lingoti re dont la partie inférieure a une section rectangulaire aplatie correspondant à celle que l'on désire donner au produit et dont la partie supérieure s'évase en forme de trémie, de façon à ménager une partie centrale élargie permettant l'introduction du tube de coulée.

Une telle disposition résoud le problème de l'introduction du tube de coulée mais ne permet pas de couler l'acier en continu de façon industrielle. En effet, depuis l 'époque du dépôt du brevet, on a constaté qu'il était nécessaire d'animer la lingotiere, pendant la coulée, de mouvements d'oscillation verticale permettant d'éviter l'adhérence de la croûte solidifiée sur les parois de la lingotiere. Or, la disposition décrite dans le brevet 2.564.723 ne permet pas de tels mouvements d'oscillation. Pour résoudre ce problème des oscillations, le brevet français 1.505.630 prévoit également une lingotiere en forme de trémie mais dont les parois larges convergentes vers le bas se composent de secteurs d'enveloppe cylindrique permettant un mouvement d'oscillation circulaire. Une telle disposition est difficile à mettre en oeuvre et suppose, comme la précédente, que le produit soit complètement formé à la sortie de la lingotiere. Il en résulte un risque de blocage par effet de coin avec des efforts de traction s'exerçant dans une zone particulièrement sensible de l' installation.

L'invention a pour objet un nouveau procédé et une machine permettant de réaliser des produits minces en conservant les avantages des machines classiques, c'est-à-dire, d'une façon générale, la formation de la croûte solidifiée dans une lingotiere à parois cylindriques à génératrice parallèle à l'axe de coulée, et le maintien d'un coeur de métal fondu à l'intérieur du produit à la sortie de la lingoti re, la solidification complète étant réalisée dans un dispositif de refroidissement secondaire comprenant des moyens de refroidissement et de maintien au moins des grandes faces du produit jusqu'à solidification complète.

Pour permettre l'introduction du tube de coulée dans la lingotiere, cette dernière comporte comme dans les dispositions décrites précédemment, une partie centrale élargie se rétrécissant vers les côtés jusqu'à une épaisseur égale à celle du produit mince à couler. Cette section est conservée jusqu'à la sortie de la lingotiere, celle-ci ayant des parois larges cylindriques à génératrices parallèles à l 'axe de coulée et d'oscillations.

Conformément à l'invention, on réalise un aplatissement progressif de la partie centrale du produit jusqu'à une épaisseur égale à celle, des bords dans une cage de réduction d'épaisseur placée immédiatement après l'orifice de sortie de la lingotiere et comportant deux surfaces de guidage et de redressement, respectivement des deux grandes faces du produit, dont le profil de réduction est déterminé en fonction de la vitesse de coulée et des conditions de refroidissement de façon à exercer une pression uniformément répartie sur toute la surface, en provoquant et en contrôlant sur chacune des grandes faces les déplacements symétri ques ^• de deux zones de redressement depuis le bord vers l'axe, à une vitesse dont les composantes, respectivement axiale et radiale sont sensiblement constantes et accordées à la vitesse de coulée de façon à réaliser un redressement des parois longitudinales du produit jusqu'à solidification complète. De façon préférentielle, on donne à la lingoti re un profil interne tel que les grandes faces du produit se raccordent sur leur bord aux petites faces, suivant des parties extrêmes placées dans des plans parallèles à la ligne de coulée et coupant perpendiculairement les petites faces du produit et, dans la cage de réduction d'épaisseur, on réalise un redressement de la partie centrale avec élargissement progressif des parties extrêmes planes en maintenant celles-ci perpendiculaires aux petites faces.

Selon une autre caractéristique avantageuse, le profil des surfaces de maintien des faces longitudinales du produit est déterminé en fonction de la vitesse de coulée et des conditions de refroidissement, de telle sorte que chaque zone de redressement se déplace vers l 'axe à une vitesse radiale sensiblement égale à la vitesse radiale d'élarg ssement de la partie extrême déjà solidifiée du produit et que la solidification complète du produit et le redressement des grandes faces soient réalisés sensiblement en même temps à la sortie de ladite cage de réduction (2).

L'invention couvre également une machine de coulée continue de produits minces, comportant une lingotiere à partie centrale élargie se rétrécissant vers les deux côtés jusqu'à une épaisseur de l'ordre de celle de la bande à couler, et un dispositif de refroidissement secondaire qui , selon l ' invention, comprend une cage de réduction d'épaisseur placée immédiatement au-dessous de la Lingoti re et ^~ munie de moyens de maintien définissant deux surfaces sensiblement continues de guidage des grandes faces du produit et limitant un espace interne de passage du produit ayant sur ses côtés une épaisseur constante égale à celle des côtés de la lingotiere et dans sa partie centrale, une épaisseur diminuant progressivement dans le sens de coulée entre un orifice d'entrée de section transversale identique à celle de l 'orifice de sortie de la lingotiere et un orifice de sortie de section rectangulaire correspondant à celle du produit à couler.

De préférence, dans la cage de réduction d'épaisseur, le produit en bande est laissé libre de s'élargir vers les côtés en fonction de 1 ' applatissement de la partie centrale, de telle sorte que le périmètre, en section transversale à l'axe, reste conservé.

Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, les deux parois larges de la lingotiere et les deux surfaces de guidage qui lui font suite, dans la cage de réduction d'épaisseur, comprennent une partie centrale incurvée de forme concave vers l'intérieur, prolongée latéralement par deux parties convexes de raccordement tangentiel , d'un côté à la partie centrale concave et de l'autre, à une partie extrême plane parallèle à l'axe de coulée et coupant perpendiculairement les parois étroites de la lingotiere et les petites faces du produit, lesdites parties centrales concaves et de raccordement convexe se redressant progressivement dans la cage de réduction d'épaisseur, de façon à se trouver aligné avec les parties extrêmes planes à la sortie de ladite cage de réduction d'épaisseur. Selon une autre caractéristique préférentielle, les moyens de maintien du produit dans la cage de réduction d'épaisseur réal isent un supportage continu et sans frottement des grandes faces du produit, par formation le long desdites faces d'un film de fluide de supportage sous une pression au moins égale à la pression ferro-stati que dans le produit.

Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la cage de réduction d'épaisseur est limitée par deux parois larges constituées chacune d'une pluralité de caissons accolés, d' injection de fluides sous pression, répartis de telle sorte que leurs bords soient alignés suivant deux directions perpendiculaires et forment sur chaque paroi une grille de supportage du produit. De préférence, la grille de supportage est constituée de barres longitudinales et transversales placée.. d_.n.^«_ des directions respectivement parallèles et perpendiculaires à l'axe de coulée, les barres longitudinales en vis-à-vis formant deux à deux, dans la par ie centrale, un V ouvert vers le haut qui se referme progressivement en allant vers, les côtés, les barres longitudinales extrêmes étant parallèles et écartées d'une distance sensiblement égale à l'épaisseur du produit à former, et^" les barres transversales d'une même grille formant à l 'entrée de la cage un angle obtus qui s'ouvre en allant dans le sens de coulée jusqu'à devenir un angle plat à la sortie de la cage.

Dans un autre mode de réalisation, les moyens de maintien du produit, dans la cage de réduction d'épaisseur, sont constitués, sur chaque face, d'une pluralité de rouleaux dont l 'ecartement et le diamètre sont déterminés en fonction de l'épaisseur de la peau solidifée à cet endroit, et de l 'effort de- déformation du produit. Lesdits rouleaux sont limités par une surface externe de révolution engendrée par une ligne enveloppant, dans le plan passant par l'axe du rouleau et perpendiculaire à l'axe de coulée, la section transversale à donner à l'espace interne de la cage. Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante de certains modes de réalisation, particulièrement avantageux, donnés à titre d'exemples et représentés sur les dessins annexés . la Fig. 1 représente schémati que ent , en coupe longitudinale par le plan médian, la partie supérieure d'une installation de coulée continue selon l'invention. la Fig. 2- est une vue en coupe transversale à l'axe selon I-I de la Fig. 1, d'un mode de réalisation préférentiel de la lingoti re; - la Fig. 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la cage de réduction d'épaisseur, représentée sur la Fig. L; la Fig. 4 est une vue de détail schématique en 1/4 de coupe transversale de la partie extrême du produit et de la cage de réduction d'épaisseur; la Fig. 5 est une vue partielle en perspective du produit dans la cage de réduction d'épaisseur, en coupe transversale et longitudinale; - la Fig. 6 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un second mode de réalisation de la cage de réduction d'épaisseur; la Fig. 7 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la Fig. 6, indiquant de part et d'autre du grand axe, deux variantes de réal isation; la Fig. 8 est une vue en coupe longitudinale de la cage de réduction d'épaisseur dans un mode de réalisation à rouleaux; - la Fig. 9 est une vue en coupe transversale à deux niveaux, selon la ligne IV-IV de la Fig. 8 ; la Fig. 10 représente, en coupe axiale, un autre mode de réalisation de la cage de réduction d'épaisseur; la Fig. 11 est une vue de détail représentant une partie de la cage de réduction d'épaisseur en coupe transversale, selon la ligne V- V de la Fig. 10. Sur la Fig. 1, on a représenté schémati quement la partie supérieure d'une installation de coulée continue représentée en coupe par le plan médian P2 perpendiculaire aux parois longitudinales et passant par l 'axe de coulée 10. L' installation comprend une lingotiere 1 constituant un moule sans fond débouchant dans un dispositif de refroidissement secondaire comprenant, de façon classique, une première cage 2 placée immédiatement à la sortie de la lingotiere 1 et un corset de refroidissement et de guidage 3 dans lequel s'achève 1 a so1 i di fi cation .

La lingotiere 1 est constituée, de façon habituelle, de deux parois larges 11 et de deux parois étroites 12 formant respectivement les grands et petits côtés d'un espace tubulaire interne 13 symétrique par rapport aux deux plans médians, longitudinal PI et transversal P2 et montées à l ' intérieur d'un châssis 14, lui-même fixé sur une table 15 qui est reliée à un plancher de coulée 20 par des moyens de guidage et d'oscillation, non représentés bien connus- dans la technique et qui permettent d'animer la lingotiere de mouvements d'oscillation le long de l'axe de coulée 10.

Comme on le voit sur les coupes transversales, par exemple sur les Fig. 2 et 4, les deux parois larges 11 ont un profil cylindrique à génératrices parallèles à l'axe et incurvé en section transversale de façon à limiter un espace tubulaire interne 13 en forme de fuseau symétrique par rapport à deux plans, respectivement longitudinal PI et transversal P2 passant par l'axe 10 et comprenant une partie centrale bombée 17 se rétrécissant progressivement, dans le sens transversal à l'axe, vers deux petits côtés 18 limités par les deux parois étroites 12 intercalées, de façon classique, entre les deux parois larges 11, et ayant une faible largeur (1), sensiblement égale à l'épaisseur du produit en bande à former. De préférence comme on le verra, plus en détails par la suite, les parois longitudinales 11 de la lingoti re comprennent une partie centrale 17 convexe vers l'intérieur et se raccordant, par deux parties médianes 19, à deux parties latérales planes 18 parallèles au plan longitudinal de symétrie PI. Le produit sortant de la lingotiere par l'orifice inférieur 16 a donc une partie 55 centrale plus épaisse que les bords 57.

A la sortie de la lingotiere, le produit 5 passe immédiatement dans la première partie 2 du dispositif de refroidissement secondaire, ce dernier étant, de façon classique, constituée d'une cage munie de moyens de maintien des grandes faces du produit dont la constitution est adaptée à la faible épaisseur de la peau solidifiée à cet endroit. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig. 1, les moyens de maintien des deux grandes faces du produit sont constitués par deux parois 4 en forme de grille comprenant des barres longitudinales 41 placées dans des plans parallèles au plan médian et des barres transversales 42 orthogonales à l'axe 10.

Les barres longitudinales 41 placées en vis-à-vis dans un même plan vertical forment deux à deux dans la partie centrale, un V ouvert vers le haut d'un angle A qui se referme progressivement lorsque l'on se rapproche des côtés de telle sorte que les barres longitudinales extrêmes 410 soient parallèles et écartées d'une distance 1 correspondant à l'épaisseur de la bande sortant de la lingotiere. De façon correspondante, ' les barres transversales . 42 dont la forme est adaptée à celle du produit, forment, à l'entrée 43 de la cage de maintien 2, une courbe ouverte d'un angle obtus B et dont le rayon de courbure augmente progressivement lorsqu'on descend dans le sens de coulée, les barres inférieures 420 placées à la sortie de la cage étant pratiquement rectilignes.

De la sorte, les deux parois larges .4 limitent un espace interne 40 de passage du produit ayant sur les côtés 48 une épaisseur constante (1) égale à celle des côtés de la lingotiere et, dans sa partie centrale 47, une épaisseur qui diminue progressivement, dans le sens de coulée, entre l 'orifice d'entrée 48 de la cage de maintien 2, de section identique à celle de l'orifice de sortie 16 de la lingotiere et un orifice de sortie 44 placé à la partie inférieure de la cage 2 et ayant une section rectangulaire correspondant à celle du produit mince à former. De la sorte, le produit 5 formé à l'intérieur de la lingotiere et qui , comme on- l'a indiqué, a la forme de celle-ci , c'est-à-dire une partie centrale épaisse se rétrécissant progressivement vers le côté dans le sens horizontal , pénètre dans la partie supérieure de la cage de maintien 2 dont les grandes faces déterminent une réduction d'épaisseur de la partie centrale au fur et à mesure de la progression du produit dans le sens -de- coulée. Cette réduction d'épaisseur est possible du fait que le produit coulé est constitué, à la sortie de la lingotiere, d'un noyau liquide 51 entouré par une peau solidifiée 52 et par conséquent, déformable. Cependant, pour réaliser cet aplatissement progressif du produit dans la cage de réduction d'épaisseur, en évitant les défauts le long des parois longi udinales et notamment des criques pouvant conduire à des déchirures de la peau, il est nécessaire que le supportage des grandes faces du produit au cours de leur progression et de leur redressement n'introduise pas de contraintes significatives sur la peau en cours de solidification, mais soumette celle-ci uniquement à des contraintes uniformément réparties et ayant en chaque point une valeur compatible avec ^" son épaisseur à cet endroit, cette épaisseur devant à la fois donner la résistance nécessaire, tout en conservant une souplesse suffisante pour permettre la déformation, sans altération de la qualité.

Selon la caractéristique essentielle de l' invention, il faut tout d'abord que la griTle de maintien des faces longitudinales du produit dans la cage de réduction d'épaisseur, constitue une surface d'appui pratiquement continu et autant que possible, sans frottement. A cet effet, il est intéressant que les surfaces de maintien des deux grandes faces du produit dans la cage de réduction d'épaisseur soient constituées chacune par une pluralité de caissons accolés qui peuvent être délimités par les barres longitudinales 41 et transversales 42, ou bien réalisés de la façon représentée sur les Fig. 6 et 7. Chaque caisson est fermé vers l 'extérieur par un fond 61 et sur les côtés par des bords 62, limitant, du côté du produit, un orifice de large ouverture 63 dans lequel débouche un conduit 64 relié à un circuit non représenté d'alimentation en fluide sous pression. La pression du fluide est déterminée en fonction de l'emplacement du caisson, c'est-à-dire de la hauteur d'acier liquide à cet endroit et de la forme et de l 'épaisseur de la paroi solidifiée, de façon à équilibrer la pression ferro-stati que à ce niveau, avec un débit de fuite le long des bords 62 permettant de ménager un espace de largeur (e) entre le produit et la grille pour éviter les contacts (Fig. 4).

Les caissons sont disposés suivant des étages successifs 65 (Fig. 6) dont la hauteur est déterminée d'une part, pour ne pas multipl ier excessivement le nombre d'étages et d'autre part, pour que la pression ferro-stati que sur la hauteur du caisson soit relativement constante.

Comme on l 'a représenté sur la partie gauche de la Fig. 7, chaque étage 65 peut comporter un seul caisson s'etendant sur toute la largeur du produit et alimenté, de préférence, par plusieurs buses 66 d' injection de fluide rel iées à un canal d'alimentation unique 64. Mais il est également possible, comme on l 'a représenté sur la partie droite de la Fig. 7, de répartir dans un même étage, sur toute la largeur du produit, un certain nombre de caissons 60 reliés séparément à une conduite unique 65 d'alimentation en fluide sous pression.

raccordant par des parties médianes convexes 49 à des parties latérales 48 parallèles au plan longitudinal de symétrie PI.

Ainsi , dès le début de la coulée, on réalise, à l'intérieur même de la lingotiere, un produit à chants rectangulaires et 1 ' on reporte de la sorte à une certaine distance du petit côté 54 les efforts de redressement des grandes faces du produit. L'obtention directe d'un produit à chants plans est en soi intéressante car elle permet de réduire les pertes de métal mais, dans le cadre de l'invention, cette forme particulière permet en plus d'éviter de réaliser, au cours de l'aplatissement, une déformation angulaire de l 'extrémité latérale qui serait particulièrement difficile et pourrait être préjudiciable dans cette zone.

D'autre part, en' obtenant directement sur les côtés du produit la forme rectangulaire d'épaisseur désirée, on dispose d'un point d'appui à partir duquel le processus de déformation va pouvoir être réalisé progressivement en avançant vers le centre au fur et à mesure de la progression du produit dans la cage de redressement, pour obtenir à la sortie de celle-ci ou peu après, un produit, complètement solidifié et ayant la section mince rectangulaire souhaitée.

Sur les Fig. 4 et 5, on a représenté schémati quement le processus de redressement. La Fig. 5 montre, en perspective, l 'évolution à l'intérieur de la cage de réduction d'épaisseur (non représentée) du produit 5 comprenant un coeur de métal liquide 51 entouré par une peau solidifiée 52 dont l 'épaisseur augmente dans le sens de progression du produit, c'est-à-dire dans le sens oz, la figure étant rapportée à un trièdre Oxyz. Si l'on considère l 'évolution d'une grande face 53 du produit, la partie extrême plane 57 qui va de l'angle A jusqu'au point Bl doit avoir une largeur (d) telle que l'effort de redressement de la face 53 ne fasse subir aucun effet au produit solidifié sur le chant A. Selon la^' caractéristique essentielle de l' invention, on exerce une poussée répartie de façon continue sur les deux parties

' incurvées 55 et 56, de telle sorte que la largeur d de la partie plane 57 augmente de façon continue au fur et à mesure de l'avancement du produit et de 1 ' épai ssi sse ent de la peau solidifiée 52. Ainsi, si l 'on considère une tranche transversale du produit passant du niveau zl du point A, au niveau z2, la partie plane 57 s'étend, à ce niveau, sensiblement -jusqu'au point c2, qui , au niveau zl, se trouvait en cl. Le plan tangent P à la grande face 53 au point cl fait un angle U avec l'axe Ox et un angle V avec l'axe Oz et ces deux angles se referment progressi ement du point cl au point c2, au cours de la progression du produit et du redressement de la face 53. Le profil des parois larges 4 de la cage de redressement est déterminé de telle sorte que la vitesse d /dt de déplacement transversal du point cl et les vitesses de rotation dU/dt et dV/dt du plan tangent P respectivement dans le sens horizontal et vertical , soient compatibles avec la vitesse coulée dz/dt du produit et suffisamment faible pour que les élongations qui en résultent entre les points cl et c2 ne créent pas de défaut dans la peau solidifiée, compte tenu de son épaisseur et de la qualité du métal . Les connaissances actuelles d'un technicien spécialisé en coulée continue, qui reposent sur plusieurs années d'exploitation de machines de coulée, permettent en effet de définir avec une certaine précision, la résistance à la déformation de la peau solidifiée 52. Compte tenu de la faible épaisseur du produit, cette peau conserve, jusqu'à solidification complète, une souplesse suffisante pour permettre le redressement progressif qui s'effectue au moyen d'une poussée uniformément répartie avec pivotement de la paroi solidifiée autour de la zone de raccordement 58 avec la partie plane 57 qui constitue un point d'appui pour l'effort de redressement, étant donné que la solidification progresse plus vite sur les bords latéraux du coeur 1 iquide 51.

L'effort à développer pour déformer l'enveloppe 52 en cours de solidification est composé de deux valeurs: la force nécessaire pour vaincre la pression ferro-stati que au droit de l'élément de volume à déplacer et qui dépend de la hauteur de métal à cet endroit; la force nécessaire pour déformer les surfaces métalliques qui lient cet élément de volume à son environnement.

Les moyens décrits plus haut permettant l'écoulement d'un film fluide entre le produit coulé et la paroi 4 de la cage, permettent, en supprimant pratiquement le frottement, de réduire au maximum ces efforts et d'éviter une altération de la surface du produit et de la géométrie de la cavité de la cage de réduction 4.

On notera qu' il est préférable que le fluide utilisé ne soit pas un agent ref oidissant ou du moins le soit le moins possible, ce qui conduit à choisir l'air ou un gaz neutre de préférence à l 'eau. Par ailleurs, pour ne pas créer de contrainte supplémentaire dans l'enveloppe solidifiée 52, il est préférable que le périmètre du produit en section transversale soit conservé au cours de sa descente et de son aplatissement dans la cage de maintien 2. Celle-ci ne comportera donc, comme on l 'a indiqué sur la Fig. 3, que des parois larges 4 de façon à laisser le produit s'élargir légèrement sur les côtés. Du fait de la faible largeur du produit sur ses côtés, cette absence de parois de maintien des petites faces 54 n'a pas d'inconvénient, la peau solidifiée étant suffisamment épaisse à la sortie de la lingoti re.

Le profil des faces de supportage 4 étant déterminé de façon que le noyau liquide 51 subsiste pratiquement jusqu'à l'orifice de sortie 44 de la cage de redressement, il n'y a donc pas à craindre de blocage du produit à cet endroit par effet de coin. Le produit est alors entièrement solidifié, la partie inférieure 3 du dispositif de refroidissement secondaire placée au-dessous de la cage de redressement 2 peut être constituée, de façon tout à fait classique, d'une série de rouleaux 31. Toutes les dispositions classiques peuvent d'ailleurs être utilisées dans cette partie e-t il faut noter que la mince épaisseur du produit formé 53 permet de le diriger à l 'horizontale plus rapidement que dans les installations de coulée de brames relativement épaisses.

La deuxième partie 3 du dispositif de ref oidissement secondaire pourra donc être raccourcie, voire dans certains cas, supp imée et, même s' il faut allonger la première cage 2, la hauteur totale de l'installation devrait, finalement être diminuée.

D'une façon générale, comme on l 'a indiqué sur les Fig. 2 et 4, la largeur (L) de la partie centrale de l 'espace interne 13 est déterminée de façon à permettre l'introduction dans la lingotiere du tube de coulée 55 prolongeant la busette de sortie du récipient intermédiaire. De la sorte, il est possible de réaliser la coulée d'une façon tout à fait classique avec, notamment une régulation du débit d'acier liquide et du niveau de ce dernier à l'intérieur de la lingotiere.

Selon un autre perfectionnement représenté sur la Fig. 1, les parois larges 4 de la cage de réduction 2 sont montées chacune sur un châssis de support 21 muni à sa partie supérieure d'oreilles de suspension 46 articulées autour d'axes horizontaux sur un cadre fixe 22 ou directement sur le plancher de coulée 20. En outre, deux vérins identiques 23 placés de part et d'autre de la cage et alimentés et/ou commandés simultanément sont articulés à leurs deux extrémités, respectivement sur les deux châssis 21 de support des parois 4. De la sorte, en alimentant simultanément, dans un sens ou dans l 'autre, les vérins à double effet 23, il est possible de commander l'ouverture ou- le resserrement des parois de supportage 4. Il- est ainsi possible d'ouvrir rapidement la cage de réduction 2 par exemple pour dégager le produit en cas de percée ou d'un blocage pour une raison quelconque.

Les deux châssis 21 de support des parois 4 peuvent être articulés l'un sur l 'autre ou bien, comme on l 'a représenté sur la figure, être munis à leur partie inférieure de galets 25 qui s'appuient directement sur la bande 53 à la sortie de la cage de maintien 2.

Les éléments de maintien et de déformation constituant la paroi large 4, doivent réaliser un supportage pratiquement continu du produit sur tout le pourtour de ses grandes faces et il est souhaitable, comme on l'a décrit plus haut, de réaliser la paroi 4 sous forme d'une grille. Cependant, dans certains cas et notamment si les qualités du métal donnent à- la peau solidifiée une résistance suffisante, il ne serait pas exclu, comme on l 'a représenté sur les Fig. 8 et 9, de réaliser le supportage des grandes faces et leur redressement, au moyen de rouleaux 7 d'axes horizontaux ou en tout cas orthogonaux à l'axe 10 de coulée, les entraxes et les diamètres des rouleaux étant déterminés en fonction de l'épaiss.eur de la

•peau solidifiée et de la hauteur de métal liquide au niveau correspondant pour assurer le maintien de la paroi sans risque de déchirure. Comme on le voit sur la Fig. 9, le profil de chaque rouleau doit alors être déterminé de façon à correspondre, à chaque niveau, à la forme du produit et par conséquent, ce dernier ayant de préférence une forme en fuseau, la surface externe de rouleau sera constituée par une surface de révolution engendrée par une ligne enveloppant, dans le plan passant par l 'axe du rouleau perpendiculaire à l'axe de coulée 10, la section transversale à donner au produit de façon que l'ensemble des rouleaux définisse une paroi de^" maintien et de redressement de forme voulue. C'est pourquoi , comme on l 'a représenté sur la Fig. 9, le profil des rouleaux dépendra de leur niveau à l ' intérieur de la cage de redressement 2 et il pourra être nécessaire, compte tenu de la largeur du produit, de disposer un appui intermédiaire dans le plan médian du produit de façon que chaque rouleau s'étende seulement sur la moitié de la largeur du produit . Dans un mode de réalisation encore plus perfectionné représenté sur les Fig. 10 et 11, les organes de maintien des grandes faces du produit sont constitués, sur chaque face, d'une série de barres 8 s'etendant sur toute la hauteur de la cage de maintien 2 et légèrement écartées les unes des autres. Chaque barre a, sur sa face tournée vers le produit, un profil déterminé en fonction de sa distance par rapport au plan médian passant par l 'axe de coulée 10 de façon à passer, comme précédemment, d'un orifice d'entrée 43 de section identique à celle de l'orifice de sortie 16 de la lingotiere à un orifice de sortie 44 de section rectangulaire correspondant à celle du produit à former. Les barres sont animées individuellement de mouvements à pas de pèlerin suivant deux directions longitudinale et transversale qui leur permettent, lorsqu'elles sont au contact du produit, de se déplacer avec celui-ci dans le sens de coulée, puis de s'en écarter ^'pour revenir en position supérieure et enfin- se rapprocher au contact du produit. A cet effet, chaque barre 8 est associée à une paire de cames montées respectivement sur deux arbres de rotation 8 et placées à deux niveaux, respectivement supérieur et inférieur de la cage de maintien 2. L'une des deux cames, par exemple la came supérieure 80, s'engage dans un logement 83 ménagé à la partie supérieure de la barre 8 et comprenant une face verticale 84 et deux faces horizontales 85, respectivement supérieure et inférieure.

Des ressorts 24, fixés sur les barres 8 et sur le châssis 21 de la cage 2 tendant à écarter les barres 8 en les maintenant appliquées contre les cames 80, 81. En outre, l 'une des faces horizontales 85 est munie d'un patin 25 appliqué par un ressort contre la came correspondante 80. Celle- ci a de préférence un profil circulaire^' de façon à s'appuyer, à tout moment, simultanément sur les trois faces et est excentrée par rapport à son arbre 82 pour déterminer un mouvement périodique comprenant un déplacement horizontal de la barre vers l 'intérieur jusqu'au contact avec le produit, un mouvement descendant à la vitesse du produit en restant au contact de celui-ci, un déplacement horizontal d'ecartement .et un mouvement ascendant qui ramène la barre- en position^' haute écartée du produi t.

Sur la Fig. 11, qui est une vue de détail en coupe suivant la ligne V-V de la Fig. 10, et sur laquelle on a représenté uniquement quelques barres 8, on voit que, au même instant, certaines barres 8 sont au contact du produit alors que les barres alternées 86 en sont écartées. De la sorte, si la largeur et l 'espacement des barres 8 ^"sont déterminés correctement, on peut réaliser- le maintien des grandes faces du produit en s'arrangeant pour que celles-ci s'appuient à tout instant sur des barres 8 en nombre suffisant. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails des modes de réalisation qui viennent d'être décrits, et qui pourraient être encore modifiés ou perfectionnés en restant dans le cadre de protection défini par les revendications. En particulier, on pourrait employer dans la cage de réduction d'épaisseur d'autres moyens de maintien des grandes faces du produit permettant de réaliser un aplatissement progressif du produit avec supportage continu de ses grandes faces sur toute leur largeur.

Claims

REVENDICATIONS

1. Machine de coulée continue de produits métalliques minces comprenant, le long d'un axe de coulée, une lingotiere en forme de moule sans fond (1) comportant deux parois larges (11) et deux parois étroites (12) limitant un espace tubulaire interne (13) ayant, en section transversale, une large épaisseur dans sa partie centrale et se rétrécissant vers les deux côtés jusqu'à une épaisseur de l 'ordre de celle du produit (5) à couler, et un dispositif de refroidissement secondaire (2, 3) comportant des moyens (4) de maintien avec refroidissement des grandes faces (51) du produit coulé (5) jusqu'à solidification complète, caractérisé par le fait que le dispositif de refroidissement secondaire comprend une cage (2) de réduction d'épaisseur placée immédiatement au- dessous de l'orifice (16) de sortie de la lingotiere (1) et munie de moyens (4) de maintien définissant deux surfaces sensiblement continues de guidage des grandes faces du produit (5) limitant un espace interne (40) de passage du produit ayant, sur ses côtés (48) une épaisseur constante (1) égale à celle des côtés (12) de la lingotiere et, dans sa partie centrale (47), une épaisseur (L) diminuant progressivement, dans le sens de coulée, entre un orifice d'entrée (43) de section transversale identique à celle de l 'orifice de sortie (16) de la lingotiere (1) et un orifice de sortie (44) de section rectangulaire correspondant à celle du produit mince (53) à former.

2. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, dans la cage (2) de réduction d'épaisseur, le produit (5) est laissé libre de s'élargir vers les côtés en fonction de l'aplatissement de sa partie centrale, le périmètre du produit, en section transversale à l'axe, restant conservé.

3. Machine de coulée continue selon l 'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les deux parois larges de la lingotiere (1) et les deux surfaces de guidage définies par les moyens (4) de maintien des grandes faces du produit (5) dans la cage (2) de réduction d'épaisseur comprennent une partie centrale incurvée (17, 47) de forme concave vers l'intérieur, prolongée latéralement par deux parties convexes (19,49) de raccordement tangentiel , d'un côté à la partie centrale concave (17, 47) et de l'autre à une partie extrême plane ( ¹⁸ » 48), parallèle au plan longitudinal de symétrie PI et coupant perpendiculairement, les parois étroites (12) de la lingotiere (1) et les petites faces (54) du produit (5), 1 esdites ^" parties centrales concaves (47) et de raccordement convexes (49) se redressant progressivement dans la cage de réduction d'épaisseur (2) de façon à se trouver alignées avec les parties extrêmes planes (48) à la sortie de ladite cage de réduction (2).

4. Machine de coulée continue selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la largeur transversale (d) des parties extrêmes planes (18, 48) des parois larges de la lingotiere (1) et des surfaces de guidage à l'entrée de la cage (2) de réduction, d'épaisseur sont déterminées en fonction du rapport entre les é.paisseurs (L et 1 ) du produit dans la partie centrale de la lingotiere et sur les côtés, des conditions de refroidissement, de la vitesse de coulée et de la vitesse de réduction d'épaisseur de la partie centrale de façon que les <_o

contraintes dues au redressement des grandes faces du produit soient en chaque point compatibles avec la résistance de la peau solidifiée (52) et ne génèrent pas de défauts.

5. Machine de coulée continue selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les moyens (4) de maintien du produit dans la cage (2) de réduction d'épaisseur réalisent un supportage uniforme et continu sans frottement des faces longitudinales du produit par formation le long desdites faces d'un film de fluide de supportage sous une pression au moins égale à la pression ferro-statique dans le produit.

6. Machine de coulée continue selon la revendication 5, caractérisée en ce que le fluide de supportage est mauvais conducteur de la chaleur.

7. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 5 , caractérisée par le fait que la cage (2) de réduction d'épaisseur est limitée par deux parois longitudinales constituées chacune d'une pluralité de caissons (6) s'ouvrant du côté de l'espace interne (40) et dans lesquels est injecté le fluide de supportage avec un débit de fuite pour le maintien du produit décollé des bords (62) du caisson (6).

8. Machine de coulée de produits minces selon les revendications 7 et 8, caractérisée par le fait que les caissons (6) d'injection de fluide sont répartis de telle sorte que leurs bords (62) soient alignés suivant deux directions perpendiculaires et forment sur chaque paroi une grille de maintien du produit.

9. Machine de coulée de produits minces selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la cage (2) de réduction d'épaisseur est limitée par deux parois larges (4) en forme de grille de maintien du produit comprenant des barres longitudinales (41) et transversales (42) placées dans des plans respectivement parallèles et perpendiculaires à l 'axe de coulée (10), les barres longitudinales (41) en vis-à-vis formant deux à deux, dans la partie centrale (47), un V ouvert vers le haut qui se referme progressivement en allant vers les côtés (48), les barres longitudinales extrêmes (410) étant parallèles et écartées d'une distance (1) sensiblement égale à l 'épaisseur du produit à former, et les barres transversales (42) d'une même grille formant à l'entrée (43) de la cage un angle obtus (B) qui s'ouvre en allant dans le sens de coulée jusqu'à devenir un angle plat à la sortie de la cage (2).

10. Machine de coulée selon l'une des revendications l à 4 , caractérisée par le fait que les moyens de maintien du produit dans la cage de réduction d'épaisseur sont constitués, pour chaque grande face, d'au moins une série de rouleaux de petit diamètre (73) dont les axes sont parallèles et placés dans des plans espacés perpendiculaires à l'axe de coulée, lesdits rouleaux (73) étant limités par une surface externe de révolution engendrée par une ligne enveloppant, dans le plan passant par l 'axe du rouleau et perpendiculaire à l'axe de coulée, la section transversale à donner à l 'espace interne (40) de la cage.

11. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de maintien du produit dans la cage de réduction d'épaisseur (2) sont consti ués sur chaque grande face (52) du produit par une L O

pluralité de barres longitudinales (8) s'etendant sur toute la hauteur de la cage (2) et légèrement écartées les unes des autres, chaque barre (8) ayant, sur sa face tournée vers le produit (5), un profil déterminé en fonction de sa distance par rapport au plan médian longitudinal PI de telle sorte que l'ensemble des barres (8) enveloppe un espace interne (40) ayant, à l'entrée (43) de la cage (2), une section transversale en fuseau qui s'aplatit progressivement jusqu'à une section de sortie (44) rectangulaire.

12. Machine de coulée de produits minces selon la revendication 11, caractérisée par le fait que les barres de maintien (8) sont reliées individuellement à un mécanisme de déplacement à pas de pèlerin déterminant successivement un déplacement longitudinal de la barre (8) correspondante, dans le sens de coulée, à la vitesse du produit, un déplacement transversal d'ecartement de la barre (8) du produit (5), un déplacement longitudinal en sens inverse* et un déplacement transversal de rapprochement de la barre (8) jusqu'au contact avec le produit (5) les mouvements respectifs des barres (8) étant décalés l 'un par rapport à l'autre de telle sorte qu'à tout instant le produit (5) -soit supporté par un nombre suffisant de barres -(8), compte tenu de la résistance de la croûte solidifiée (52).

13. Procédé de coulée en continu de produits métalliques minces dans lequel le métal fondu est coulé dans une lingotiere sans fond (1) comportant deux parois larges (11) et deux parois étroites (12) refroidies, pour former un produit (5) plat constitué d'un coeur liquide (51) entouré d'une peau solidifiée (52), qui est évacué par un orifice (16) de sortie de la lingotiere (1) et passe ensuite dans un dispositif (2, 3) de refroidissement secondaire muni de moyens (4) de refroidissement et de maintien au moins des grandes faces du produit jusqu'à solidi ication complète, caractérisé par le fait que l 'on donne aux parois larges (11) de la lingotiere une forme incurvée de telle sorte que le produit coulé comporte une partie centrale élargie (55) se rétrécissant en forme de fuseau jusqu'à des bords ayant une épaisseur égale à celle du produit mince à couler et que l 'on réalise ensuite un aplatissement progressif de la partie centrale (55) du produit (5) jusqu'à une épaisseur égale à celle des bords^' dans une cage de réduction (2) placée immédiatement après l 'orifice de sortie de la lingotiere (1) et comprenant deux surfaces de guidage et de redressement, respectivement, des deux grandes faces du produit, dont le profil est déterminé en fonction de la vitesse de coulée de façon à exercer une pression uniformément répartie sur toute la surface provoquant et contrôlant sur chacune des grandes faces les déplacements symétriques de deux zones de redressement depuis le bord vers l 'axe à une vitesse dont les composantes axiale et radiale soient sensiblement constantes et synchronisées avec la vitesse de coulée de façon à réaliser un redressement continu des parois longitudinales du produit jusqu'à solidification compl ète .

14. Procédé de coulée de produits minces selon la revendication 13, caractérisé par le fait que l 'on donne à la lingoti re un profil internes tels c^ue les grandes faces longitudinales du produit (5) ce terminent sur les bords par des parties extrêmes planes (57) parallèles au plan longitudinal de symétrie PI et coupant perpendiculairement les grandes faces (54) du produit et que, dans la cage de réduction d'épaisseur, on réalise un redressement de la partie centrale (55) avec élargissement progressif des parties extrêmes planes (57) en maintenant celles-ci perpendiculaires aux petites faces (54).

15. Procédé de coulée selon l 'une des revendications 13 et 14, caractérisé par le fait que le profil des surfaces de supportage des grandes faces du produit est déterminé en fonction de la vitesse de coulée et des conditions de refroidissement de telle sorte que chaque zone de redressement se déplace vers l'axe à une vitesse radiale sensiblement constante et coordonnée avec la vitesse de coulée et avec la vitesse d' epaississement de la peau solidifiée de telle sorte que, la solidification complète et le redressement des deux grandes faces du produit (5) se trouvent réalisées sensiblement en même temps à la sortie de ladite cage (2) de réduction.