WO1997037793A1 - Lingotiere de coulee continue pour la coulee continue en charge verticale des metaux - Google Patents

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WO1997037793A1
WO1997037793A1 PCT/FR1997/000547 FR9700547W WO9737793A1 WO 1997037793 A1 WO1997037793 A1 WO 1997037793A1 FR 9700547 W FR9700547 W FR 9700547W WO 9737793 A1 WO9737793 A1 WO 9737793A1
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metal
cooled
ring
ingot mold
tubular
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Application number
PCT/FR1997/000547
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English (en)
Inventor
Jean-Marc Jolivet
Eric Perrin
Jacques Spiquel
Original Assignee
Ugine Savoie
Ascometal
Sogepass
Sollac
Centre De Recherches Metallurgiques
Societe Anonyme Des Forges Et Acieries De Dilling
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/0401—Moulds provided with a feed head

Definitions

  • the present invention relates to the continuous casting of metals, in particular steel. It relates more specifically to the technique known as "Continuous Casting in Vertical Load”.
  • the primary advantage sought by Continuous Casting in Vertical Load lies in the fact that it thus succeeds in distancing the free surface of the metal cast in an ingot mold (the "meniscus"), which is then located within the refractory riser, from the place where the solidification of the cast metal necessarily arises from the first contact with the cold wall of the mold body, that is to say at the edge of the upper end of the copper element.
  • the aim is thus to continuously pour semi-finished products of better metallurgical quality and with high extraction speeds, or even higher than in Classic Continuous Casting, because the solidification process then begins in a calm environment in terms of hydrodynamics, all turbulence, in particular that caused by the arrival of molten metal, remaining confined in the buffer volume offered by the refractory riser.
  • the object of the invention is precisely to avoid thermo-mechanical deformations of the upper end of the copper-cooled element during casting.
  • the invention relates to an ingot mold for casting
  • Continuous vertical loading of metals, steel in particular, comprising a tubular metallic element (made of copper or copper alloy) cooled, in particular by circulation of water against its outer wall, and intended to ensure the peripheral solidification of the metal cast in contact with its internal wall, and an uncooled extension in heat-insulating refractory material surmounting the cooled metal element, intended to contain molten metal, and defining with it a continuous calibrating passage for cast metal, ingot mold characterized in that a metal ring, cooled by annular circulation of cooling fluid, is added between the tubular metal element and the heat-insulating extension, and the inner wall of which is full and aligned with said metallic tubular element without discontinuity between them so as to respect the continuous nature of the passage offered by the mold to the cast metal.
  • this ring is made of the same metal as the cooled tubular element, that is to say of copper or copper alloy.
  • this ring is removably mounted so that it can be easily replaced.
  • the ring comprises an internal cooling circuit constituted by an annular circulation chamber of a cooling fluid which runs along the internal wall of the ring around the periphery of the mold, and preferably at immediate vicinity of this wall.
  • the invention therefore consists in its essential characteristics to be inserted between the ingot mold tube and the refractory riser, a cold body, the ring, which in fact constitutes an extension of the tubular element main of which it is made of the same material, but having its own cooling circuit, and whose relatively low height (compared to that of the tube) allows a cooling efficiency much higher than what the cooling system could do at best of the tube, at its ends, in particular the edge of its upper end turned opposite the extension.
  • the tube of an ingot mold for continuous casting is usually 0.7 to 1.0 meter long, while the ring according to the invention is, for example, 4 to 10 centimeters high.
  • the cooled tubular element of the ingot mold is replaced by an autonomous ring, preferably removable, also cooled, but the cooling effect of which at its ends is naturally more effective in because of its low height, compared to that of the main tubular element of the ingot mold and therefore of the possibility of installing therein a blade of cooling water circulating horizontally and no longer vertically.
  • the invention overcomes this obstacle by means of an attached body, also intensely cooled, but of low height so as to be able to install there a horizontal circulation of the cooling fluid and thus ensure both efficient cooling of its own edge greater than the contact of the refractory riser to prevent its deformation at this point in contact with the molten metal, and the upper end of the mold tube with which it is in close contact through its underside.
  • FIG. 1 shows schematically, in vertical section, the upper part of a continuous casting machine with vertical steel load according to the usual design of the known prior art
  • FIG. 2 is an enlarged partial view of the upper part of a machine of the aforementioned type but showing in detail the design according to the invention, according to a most complete embodiment.
  • a distributor 1 (or "tundish") containing a bath of molten metal 2, which it distributes to one (or more) ingot mold 3 placed below by means of one (or more) outlet orifice extended by a guide nozzle 20.
  • the mold comprises, as can be seen, a tubular copper element 4 energetically cooled by circulation of water along its outer face.
  • a steel jacket 5 is provided for this purpose, around and at a short distance from the tube 4, to channel a sheet of water with vertical circulation 21.
  • the jacket 5 has at its ends openings 22 which put the blade of water 21 in communication with an introduction chamber 6 and with an evacuation chamber 7, delimited by a mantle 8 surrounding the jacket 5 at a distance.
  • the internal tubular element 4 is surmounted by an extension 9 made of uncooled refractory material, the inner wall of which is preferably aligned with that of the body 4 (and in any case, not recessed).
  • the assembly "cooled metal element 4 surmounted by the insulating refractory riser 9"
  • This solidification is initiated from the first contact of the cast steel with the inner wall of the cooled copper body 4, namely on the upper edge 14 thereof, and continues towards the downstream, forming a solid crust 15 whose thickness increases from the periphery towards the center.
  • the crust 15, a little more than a centimeter thick is strong enough to withstand the ferrostatic pressure of the still liquid core 24 and continues its centripetal growth until complete solidification of the semi-finished product sunk 10 under the effect of the water spraying ramps, not shown, located in the lower half of the machine.
  • the semi-finished product is cut into sections of desired length (billets, "blooms" or slabs, depending on the format of the casting section) and these sections are then available for further processing (rolling, etc.).
  • the tubular element 4 is surmounted by a ring 16, which extends it, also made of copper alloy and also cooled, but by means of its own cooling system.
  • the latter in the example described, consists of a chamber 17 running along the solid inner wall 18 of the ring at a short distance.
  • This room here circular in shape, has its input / output adjacent to each other on either side of a partition which closes off the room.
  • a cooling circuit is thus produced in the form of a horizontal ring and in which an annular, therefore horizontal circulation of cooling fluid (water for example) is established, surrounding the cast product.
  • cooling fluid water for example
  • the cooled ring 1 6 is surface at its base so as to closely match the upper surface of the element 4 on which it rests, and thus avoid any risk of infiltration of molten metal.
  • the cooled metal assembly formed by the ring 16 and the tubular element 4 constitutes the "active" part proper of the mold.
  • these two elements juxtaposed without discontinuity between them become one, because this is where the solidification of the cast metal begins and its growth as the cast product 1 5 progresses downward inside this set.
  • the starting plane for this solidification is no longer the plane passing through the upper edge 14 of the element 4, but that passing through the upper edge 23 of the ring 16.
  • thermo-insulating extension 9 This assembly 1 6-4 is surmounted by the thermo-insulating extension 9 seen previously.
  • this extension 9 is also formed by two separate superimposed elements:
  • a fibrous refractory for example the material marketed under the name A 1 20K by the French firm KAPYROK.
  • the ring 26 made of refractory material chosen for its good mechanical strength, because it is a matter of resisting as best as possible, in the vicinity of the crystallizer 4-16, against the mechanical erosion of the upper tip of the crust solid 1 5 on the edge 23 while the assembly is subjected to the usual vertical oscillation movement necessary for the success of the casting as well as to the thermo-mechanical stresses of a machine operating by thermal cycles imposed by the character necessarily sequential of the casting process.
  • a material such as SiAION (Sialon) preferably doped with boron nitride, may be perfectly suitable.
  • a circuit for injecting lost inert gas is provided between the riser 9 and the metal assembly 1 6-4.
  • This circuit comprises an annular slot 28 formed at the raising interface 9 - metal assembly 1 6-4 and opening at one end along the inner periphery of the ingot mold and connected at its other end to a distribution chamber 29 supplied with argon by a 30 calibrated tubing, itself connected to a source of argon under pressure not shown.
  • this resistant lower ring 26 is inevitably less insulating from heat than the upper part. There is therefore possible formation, in contact with its inner wall aligned 27 with that of the cooled ring 16, of a haze of premature parasitic solidification of the cast metal.
  • This veil is an important factor of heterogeneity with regard to the solidification control process in the cooled metal assembly 16-4. It is for this reason that, in accordance with an advantageous implementation of the invention and already known moreover (FR-A-93 03871), an argon curtain is blown at the base of the extension 9 in order to break the parasitic solidification veil born on the ring 26 and allow a regular and frank start of solidification metal cast in contact with the cooled ring 1 6.
  • the tendency to stick the crust 1 5 against the wall of the ingot mold is reduced by supplementing the known lubrication, carried out by injecting a lubricant through the copper element 4 (see by FR-A-91 01 551) by a vibration using an ultrasonic transducer and applied to the free end of the upper return 32 of the cooled element 4.
  • This transducer may be of the "piezoelectric" type.
  • the obliqueness of the direction of application of the ultrasound is not compulsory. However, it has the advantage of combining a vertical vibratory effect with a horizontal vibratory effect, both contributing to reducing the friction of the product poured into the mold.
  • the invention applies to long products, such as flat products.
  • the invention applies to the continuous casting not only of steel, but any other continuously castable metal and in particular metals with a lower melting point than steel, such as aluminum or copper.

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  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

La lingotière selon l'invention comprend un élément métallique tubulaire (4), en cuivre ou alliage de cuivre, refroidi par circulation d'eau contre sa paroi extérieure et destiné à assurer la solidification périphérique du métal coulé au contact de sa paroi intérieure, et une rehausse non refroidie (9) en matériau réfractaire thermo-isolant, destiné à contenir du métal coulé à l'état liquide et surmontant l'élément métallique refroidi (4) et définissant avec lui un passage calibrant continu pour le métal coulé. Un anneau métallique refroidi (16) par circulation interne horizontale est rapporté entre la rehausse (9) et l'élément tubulaire (4) et aligné avec la paroi intérieure de ce dernier. L'invention permet d'éviter des déformations de l'extrémité supérieure de la partie métallique refroidie de la lingotière.

Description

Lingotière de Coulée Continue pour la Coulée Continue en Charge Verticale des métaux.
La présente invention concerne la Coulée Continue des métaux, notamment de l'acier. Elle a trait plus spécifiquement à la technique dite de "Coulée Continue en Charge Verticale".
Les premiers écrits semblent avoir été publiés sur cette technique déjà vers la fin des années soixante, dont le document FR-A-2 000 365 est un bon exemple. On sait depuis lors qu'elle se distingue de la Coulée Continue Verticale Classique, aujourd'hui très largement répandue dans le monde, essentiellement par le fait que l'élément "actif" de la lingotière, à savoir l'élément tubulaire métallique énergiquement refroidi dans lequel doit s'initier et croître la solidification recherchée du métal coulé, est surmonté par une rehausse thermo-isolante devant contenir à l'état liquide le métal en fusion délivré par un répartiteur situé au-dessus. Cet élément "actif" est classiquement un tube, fait d'une seule pièce
(coulée de billettes et de "blooms") ou de plaques assemblées (coulée de brames ou gros "blooms"). Il est en cuivre, ou en alliage de cuivre, énergiquement refroidi par une intense circulation d'eau contre sa paroi extérieure afin de pouvoir extraire un flux de chaleur suffisant pour assurer la solidification du métal en fusion mis au contact de sa paroi intérieure.
Ces deux éléments contigϋs définissent un passage continu calibrant pour le métal coulé qui y entre en fusion par le haut et y sort par le bas sous forme d'une croûte solide venant de la solidification périphérique du métal coulé au contact de la paroi froide du corps de lingotière et enfermant un coeur encore liquide. La solidification se poursuit alors jusqu'à son terme dans la partie inférieure de la machine de coulée à l'aide de rampes d'arrosage.
L'avantage primordial recherché par la Coulée Continue en Charge Verticale réside dans le fait que l'on parvient ainsi à éloigner la surface libre du métal coulé en lingotière (le "ménisque"), laquelle se situe alors au sein de la rehausse réfractaire, de l'endroit où naît nécessairement la solidification du métal coulé dès le premier contact avec la paroi froide du corps de lingotière, c'est-à-dire au niveau de l'arête de l'extrémité supérieure de l'élément en cuivre. On vise ainsi à couler en continu des demi-produits de meilleure qualité métallurgique et avec des vitesses d'extraction élevées, voire plus élevées qu'en Coulée Continue Classique, car le processus de solidification s'initie alors dans un environnement calme au plan de l'hydrodynamique, toutes les turbulences, notamment celles causées par l'arrivée du métal en fusion, restant confinées dans le volume tampon offert par la rehausse réfractaire.
Par ailleurs, on ne connaît pas d'inconvénients significatifs à cette technique par rapport à la Coulée Continue Classique, dont elle peut être vue comme une évolution, donc n'impliquant aucun saut technologique majeur. On peut sans difficultés particulières aménager une machine de Coulée Continue Classique en une machine de Coulée Continue en Charge, puisque notamment le répartiteur, bien que placé à faible distance au- dessus, reste non rigidement lié à la lingotière. Pourtant, alors que les premières publications sur la Coulée Continue en Charge de l'acier sont contemporaines de la naissance industrielle de la Coulée Continue Verticale, et que cette dernière a reçu l'extraordinaire développement que l'on connaît (plus de 80% de la production d'acier mondiale est réalisée aujourd'hui par Coulée Continue), la Coulée Continue en Charge Verticale demeure toujours à ce jour à la recherche d'une concrétisation industrielle.
Les essais menés par les demandeurs ont permis de mettre à jour un problème majeur qui peut expliquer cette absence de sanction industrielle : l'instabilité dans le temps de la géométrie à l'interface "élément en cuivre refroidi-rehausse réfractaire". Cette géométrie, en effet, se dégrade par déformation de l'extrémité supérieure de l'élément refroidi.
En Coulée Continue Verticale Classique, les déformations sont provoquées par des remontées intempestives de métal liquide pouvant aller jusqu'à des débordements hors de la lingotière. Elles sont rarement conséquentes à l'égard de la poursuite de l'opération de coulée. En Coulée Continue en Charge, au contraire, en raison du report du ménisque en amont de l'élément refroidi, la situation est en permanence analogue à celle du type "débordement". Les déformations de l'extrémité supérieure de l'élément en cuivre, là précisément où s'initie la solidification recherchée du métal coulé, deviennent alors rédhibitoires (infiltrations du métal en fusion sous la rehausse, défaut d'alignement avec la rehausse, etc. ).
L'invention a précisément pour but d'éviter les déformations thermo¬ mécaniques de l'extrémité supérieure de l'élément refroidi en cuivre au cours de la coulée. A cet effet, l'invention a pour objet une lingotière pour la Coulée
Continue en Charge Verticale des métaux, de l'acier en particulier, comprenant un élément métallique tubulaire (en cuivre ou alliage de cuivre) refroidi, notamment par circulation d'eau contre sa paroi extérieure, et destiné à assurer la solidification périphérique du métal coulé au contact de sa paroi intérieure, et une rehausse non refroidie en matériau réfractaire thermo-isolant surmontant l'élément métallique refroidi, destinée à contenir du métal en fusion, et définissant avec lui un passage calibrant continu pour le métal coulé, lingotière caractérisée en ce qu'un anneau métallique, refroidi par circulation annulaire de fluide de refroidissement, est rapporté entre l'élément métallique tubulaire et la rehausse thermo-isolante, et dont la paroi intérieure est pleine et alignée avec ledit élément tubulaire métallique sans discontinuité entre eux de manière à respecter le caractère continu du passage offert par la lingotière au métal coulé.
De préférence, cet anneau est fait du même métal que l'élément tubulaire refroidi, c'est-à-dire en cuivre ou alliage de cuivre.
De préférence encore, cet anneau est monté amovible de manière à pouvoir être aisément remplacé. Conformément à une variante de réalisation avantageuse, l'anneau comporte un circuit de refroidissement interne constitué par une chambre de circulation annulaire d'un fluide de refroidissement qui longe la paroi intérieure de l'anneau sur le pourtour de la lingotière, et de préférence au voisinage immédiat de cette paroi. Comme on l'aura sans doute déjà compris, l'invention consiste donc dans ses caractéristiques essentielles à insérer entre le tube de lingotière et la rehausse réfractaire, un corps froid, l'anneau, lequel constitue en fait un prolongement de l'élément tubulaire principal dont il est fait de la même matière, mais ayant son propre circuit de refroidissement, et dont la relative faible hauteur (par rapport à celle du tube) permet une efficacité de refroidissement bien supérieure à ce que pourraît faire au mieux le système de refroidissement du tube, au niveau de ses extrémités, notamment de l'arête de son extrémité supérieure tournée en regard de la rehausse. Pour fixer les idées, le tube d'une lingotière de coulée continue fait habituellement 0.7 à 1 .0 mètre de long, alors que l'anneau selon l'invention présente, par exemple, 4 à 10 centimètres de haut.
Au point de vue du processus de coulée, cela revient à translater le plan de démarrage de la solidification au niveau de l'arête supérieure de l'anneau. Autrement dit, pour assurer la fonction de démarrage de la solidification, on substitue à l'élément tubulaire refroidi de la lingotière un anneau autonome, de préférence démontable, également refroidi, mais dont l'effet de refroidisssement à ses extrémités est naturellement plus efficace en raison de sa faible hauteur, comparativement à celle de l'élément tubulaire principal de ia lingotière et donc de la possibilité d'y installer une lame d'eau de refroidissement circulant horizontalement et non plus verticalement.
Dans ce dernier, en effet, les contraintes technologiques du circuit de refroidissement (chemise à eau reliant deux chambres à ses extrémités), liées à la nécessité d'assurer en priorité un refroidissement intense sur toute sa hauteur utile pour y extraire le flux de chaleur global considérable qu'impose la progression de la solidification périphérique du métal coulé qui le parcourt tout du long, atteignent en contrepartie leur limite pour empêcher une déformation des extrémités du tube si la température à ces endroits s'élève au niveau de celle de l'acier en fusion.
L'invention surmonte cet obstacle au moyen d'un corps rapporté, également intensément refroidi, mais de faible hauteur de sorte à pouvoir y installer une circulation horizontale du fluide de refroidissement et assurer ainsi à la fois un refroidissement efficace de sa propre arête supérieure au contact de la rehausse réfractaire pour empêcher sa déformation à cet endroit au contact du métal en fusion, et de l'extrémité supérieure du tube de la lingotière avec lequel il est en contact étroit par sa face inférieure.
L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages ressortiront plus clairement au vu de la description qui suit donnée à titre d'exemple de réalisation en référence à la planche unique de dessins annexée sur laquelle :
- la figure 1 montre schématiquement, en coupe verticale, la partie supérieure d'une machine de Coulée Continue en Charge Verticale d'acier selon la conception habituelle de l'art antérieur connu ;
- la figure 2 est une vue partielle agrandie de la partie haute d'une machine du type précité mais montrant dans le détail la conception selon l'invention, selon un mode de réalisation le plus complet.
Sur les figures, les mêmes éléments sont désigné par des références identiques.
En se rapportant sur la vue générale de la figure 1 , on voit que la partie supérieure d'une machine de Coulée Continue en Charge Verticale d'acier est constituée, dans le sens d'extraction du métal à produire, c'est- à-dire du haut vers le bas sur la figure, d'un répartiteur 1 (ou "tundish") contenant un bain de métal en fusion 2, qu'il distribue à une (ou plusieurs) lingotière 3 placée en-dessous au moyen d'un (ou plusieurs) orifice de sortie prolongé par une busette guide 20. La lingotière comprend, comme on le voit, un élément tubulaire en cuivre 4 énergiquement refroidi par circulation d'eau le long de sa face extérieure. Classiquement, une chemise en acier 5 est prévue à cet effet, autour et à faible distance du tube 4, pour canaliser une lame d'eau à circulation verticale 21 . La chemise 5 présente à ses extrémités des ouvertures 22 qui mettent la lame d'eau 21 en communication avec une chambre d'introduction 6 et avec une chambre d'évacuation 7, délimitées par un manteau 8 entourant à distance la chemise 5.
L'élément tubulaire interne 4 est surmonté d'une rehausse 9 en matériau réfractaire non refroidi, dont la paroi intérieure est de préférence alignée avec celle du corps 4 (et en tous cas, pas en retrait).
Au plan du processus de coulée, le montage, "élément métallique refroidi 4 surmonté par la rehausse réfractaire isolante 9", définit un passage calibrant pour le métal coulé dont la partie supérieure 12 au sein de la rehausse constitue une zone-tampon, de confinement des perturbations hydrodynamiques provoquées par l'arrivée du jet 1 1 de métal en fusion dans la lingotière, et dont la partie inférieure 13, qui la prolonge, est une zone de solidification du métal coulé.
Cette solidification, comme on le voit, s'initie dès le premier contact de l'acier coulé avec la paroi intérieure du corps en cuivre refroidi 4, à savoir sur l'arête supérieure 14 de celle-ci, et se poursuit vers l'aval en formant une croûte solide 15 dont l'épaisseur croît de la périphérie vers le centre. A la sortie de la lingotière, la croûte 15, épaisse d'un peu plus d'un centimètre, est suffisamment solide pour résister à la pression ferrostatique du coeur encore liquide 24 et poursuit sa croissance centripète jusqu'à solidification totale du demi-produit coulé 10 sous l'effet des rampes d'aspersion d'eau, non représentées, situées dans la moitié basse de la machine. Une fois complètement solidifié, le demi-produit est coupé en tronçons de longueur voulue (billettes, "blooms" ou brames, selon le format de la section coulée) et ces tronçons sont alors disponibles pour façonnages ultérieurs (laminage, etc.).
En se reportant à présent sur la figure 2, on voit que, conformément à l'invention, l'élément tubulaire 4 est surmonté par un anneau 16, qui le prolonge, également en alliage de cuivre et également refroidi, mais au moyen de son propre système de refroidissement. Ce dernier, dans l'exemple décrit, est constitué par une chambre 17 longeant la paroi intérieure pleine 18 de l'anneau à faible distance. Cette chambre, ici de forme circulaire, comporte ses entrée/sortie voisines l'une de l'autre de part et d'autre d'une cloison qui obture la chambre. On réalise ainsi un circuit de refroidissement en forme d'anneau horizontal et dans lequel s'établit une circulation annulaire, donc horizontale de fluide de refroidissement (de l'eau par exemple) entourant le produit coulé. Sur la figure, seules ont été représentées les tubulures d'entrée 19 et de sortie 1 9' de l'eau de refroidissement reliant la chambre circulaire 1 7 à l'extérieur.
L'anneau refroidi 1 6 est surface à sa base de manière à bien épouser la surface supérieure de l'élément 4 sur laquelle il repose, et éviter ainsi tout risque d'infiltration de métal en fusion.
L'ensemble métallique refroidi, formé par l'anneau 16 et l'élément tubulaire 4 constitue la partie "active" proprement dite de la lingotière. A l'égard du métal coulé, ces deux éléments juxtaposés sans discontinuité entre eux, n'en font qu'un, car c'est là que s'initie la solidification du métal coulé et sa croissance à mesure que le produit coulé 1 5 progresse vers le bas à l'intérieur de cet ensemble. Le plan de démarrage de cette solidification est, non plus le plan passant par l'arête supérieure 14 de l'élément 4, mais celui passant par l'arête supérieure 23 de l'anneau 16.
Cet ensemble 1 6-4 est surmonté par la rehausse thermo-isolante 9 vue précédemment.
Conformément à une réalisation préférée de l'invention, cette rehausse 9 est elle aussi formée par deux éléments distincts superposés:
- un manchon supérieur 25 en matériau réfractaire choisi pour ses qualités thermo-isolantes, car il s'agit d'éviter toute solidification parasite prématurée du métal coulé dans la zone de turbulence 1 2. On optera pour un réfractaire fibreux, par exemple le matériau commercialisé sous la dénomination A 1 20K par la firme française KAPYROK.
- et un élément inférieur, la bague 26, en matériau réfractaire choisi pour sa bonne tenue mécanique, car il s'agit de résister au mieux, au voisinage du cristallisoir 4-16, à l'érosion mécanique de la pointe supérieure de la croûte solide 1 5 sur l'arête 23 alors que l'ensemble est soumis au mouvement d'oscillation vertical habituel nécessaire à la réussite de la coulé ainsi qu'aux sollicitations thermo-mécaniques d'une machine fonctionnant par cycles thermiques imposés par le caractère nécessairement séquentiel du procédé de coulée. Un matériau tel que du SiAION (Sialon) de préférence dopé au Nitrure de Bore, pourra parfaitement convenir. De préférence, un circuit d'injection de gaz inerte perdu (de l'argon par exemple) est prévu entre la rehausse 9 et l'ensemble métallique 1 6-4.
Ce circuit comprend une fente annulaire 28 ménagée à l'interface rehausse 9 - ensemble métallique 1 6-4 et débouchant à une extrémité selon le pourtour intérieur de la lingotière et reliée à son autre extrémité à une chambre de distribution 29 alimentée en argon par une tubulure calibrée 30, elle-même reliée à une source d'argon sous pression non représentée.
L'intérêt d'une rehausse en deux parties superposées réside dans le fait de pouvoir améliorer la tenue mécanique de la partie basse soumise â l'érosion provoquée par les mouvements de "va et vient" de la pointe de solidification du métal coulé voisine imprimés par les oscillations verticales de la lingotière.
En contrepartie, cette bague inférieure résistante 26 est inévitablement moins isolante de la chaleur que la partie haute. Il y a donc formation possible, au contact de sa paroi intérieure alignée 27 avec celle de l'anneau refroidi 16, d'un voile de solidification parasite prématurée du métal coulé. Ce voile est un facteur d'hétérogénéité important à l'égard du processus de solidification contrôle dans l'ensemble métallique refroidi 16- 4. C'est pour cette raison que, conformément à une mise en oeuvre avantageuse de l'invention et déjà connue par ailleurs (FR-A-93 03871 ), un rideau d'argon est insufflé à la base de la rehausse 9 dans le but de briser le voile de solidification parasite né sur la bague 26 et permettre un démarrage régulier et franc de la solidification du métal coulé au contact de l'anneau refroidi 1 6.
On aura compris qu'un avantage déterminant de l'invention réside dans le fait que, la partie supérieure la plus sollicitée de la lingotièe étant réalisée sous forme d'une pièce rapportée (l'anneau 16), cette partie peut être aisément remplacée par une pièce neuve en cas de besoin et dans des conditions économiques compatibles avec une mise en oeuvre industrielle de la Coulée Continue en Charge, ce qui n'est pas le cas du remplacement de l'élément tubulaire interne 4.
Conformément à une autre réalisation avantageuse, on réduit la tendance au collage de la croûte 1 5 contre la paroi de la lingotière en complétant la lubrification connue, réalisée par injection d'un lubrifiant au travers de l'élément en cuivre 4 (voir par le FR-A-91 01 551 ) par une mise en vibration à l'aide d'un transducteur à ultra-sons et appliqué sur l'extrémité libre du retour supérieur 32 de l'élément refroidi 4. Ce transducteur pourra être du type "piézoélectrique".
L'obliquité de la direction d'application des ultra-sons (Cf. fig.2) n'est pas obligatoire. Elle présente l'avantage néanmoins de conjuger un effet vibratoire vertical avec un effet vibratoire horizontal, tous deux contribuant à réduire les frottements du produit coulé 10 dans la lingotière.
Pour plus de détails, on pourra se reporter au document FR-A- 89 07839.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, mais s'étend à de multiples variantes ou équivalents dans la mesure où ses caractéristiques essentielles données dans les revendications jointes sont reproduites.
En particulier, l'invention s'applique aux produits longs, comme aux produits plats. Aussi, les termes utilisés ci-avant comme "anneau", "annulaire" ou "bague", bien qu'ils évoquent une forme circulaire, doivent être compris dans une assertion plus générale englobant les lingotières dont l'élément tubulaire interne refroidi est constitué par des plaques assemblées (lingotière pour la coulée continue de brames ou de gros blooms par exemple). De même l'invention s'applique à la coulée continue non seulement de l'acier, mais tout autre métal coulable en continu et notamment les métaux a plus bas point de fusion que l'acier que sont l'aluminium ou le cuivre.

Claims

REVENDICATION
1 . Lingotière de Coulée Continue pour la Coulée Continue en Charge Verticale des métaux, comprenant un élément métallique tubulaire refroidi et destiné à assurer la solidification périphérique du métal coulé au contact de sa paroi intérieure, et une rehausse non refroidie en matériau réfractaire thermo-isolant surmontant l'élément métallique refroidi destiné à contenir du métal coulé à l'état liquide et définissant avec lui un passage calibrant continu pour le métal coulé, lingotière caractérisée en ce qu'un anneau métallique (16), refroidi par circulation interne annulaire de fluide de refroidissement est rapporté entre l'élément métallique tubulaire refroidi (4) et la rehausse thermo-isolante (9), et dont la paroi intérieure (26) est pleine et alignée avec ledit élément tubulaire métallique sans discontinuité entre eux de manière à respecter le caractère continu du passage offert par la lingotière au métal coulé (10).
2. Lingotière selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'anneau métallique refrojdi (1 6) est réalisé dans le même métal que l'élément métallique tubulaire (4).
3. Lingotière selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'anneau métallique refroidi (1 6) présente une hauteur comprise entre 4 et 10 centimètres environ.
4. Lingotière selon la revendication 1 , caractérisée en ce que ledit anneau (1 6) est monté amovible sur l'élément métallique tubulaire (4).
5. Lingotière selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que l'anneau (16) comporte un circuit de refroidissement interne constitué par une chambre de circulation horizontale du fluide de refroidissement (17) qui longe la paroi intérieure (1 8) de l'anneau sur le pourtour de la lingotière.
6. Lingotière selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la rehausse réfractaire (9) est constituée de deux éléments distincts superposés : un manchon supérieur (25) en matériau réfractaire ayant de bonnes propriétés d'isolation thermique, et une bague inférieure (26) en matériau réfractaire ayant une bonne tenue mécanique.
7. Lingotière selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit (28, 29, 30) d'injection de gaz inerte selon le pourtour intérieur de la lingotière entre la rehausse (9) et l'anneau (16).
8. Lingotière selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'un transducteur ultra-sonore (31 ) appliqué sur l'extrémité du retour supérieur (32) de l'élément métallique tubulaire (4) et destiné à imprimer des mouvements vibratoires à la lingotière.
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