WO2000033991A1 - Device for continuous casting in vertical charge of a melting metal - Google Patents

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WO2000033991A1
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Pierre Courbe
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Abstract

The invention concerns a device for continuous casting in vertical charge of a melting metal in the form of slabs, using a copper ingot mould (1) extended by a preheater (2) made of refractory material, the preheater (2) being positioned above the ingot mould (1) such that the liquid steel level, or meniscus (S), is located during the continuous casting operation in said refractory material preheater (2) and not in the copper ingot mould (1) proper. Between the copper ingot mould (1) and the preheater (2) is arranged a joint element made of refractory material consisting of bars (3), (4), (5), (6), (7), (8). The bars are positioned such that their assembly defines a joint element with an internal shape similar to that of the ingot mould and whereof the inner surfaces are the extension of the ingot mould corresponding inner surfaces, with a choice of dimensions such that the ratio of a bar transverse cross-section, expressed in mm2, to the length of said bar, expressed in mm, is not less than 2.4 mm. Moreover, the bars are parallelepiped in shape and their cross-section has a height/length ratio ranging between 0.4 and 0.6. Each bar (4), (6) is supported against a rear stop (12), (13) serving to position it in perfect alignment, allowing for the mechanical assembly clearances, with the ingot mould surface whereof it constitutes the extension and prevent it from being pushed backwards by the slab, and each bar (4) is machined (R) to receive a maintaining clamping claw (9), the latter ensuring the double function of pressing the bar vertically so that it remains in contact with the ingot mould top edge during the oscillating motion of the latter, and to prevent the bar from moving away from the alignment with the ingot mould surface whereof it is an extension by moving towards the slab centre, in particular at the start of the operation of continuous casting in vertical charge.

Description

Dispositif pour la coulée continue en charge verticale d'un métal en fusionDevice for continuous casting of molten metal under vertical load
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention concerne un dispositif pour la coulée continue d'un métal en fusion, en particulier dans le contexte de la coulée continue en charge verticale de produits plats en acier.The present invention relates to a device for the continuous casting of a molten metal, in particular in the context of continuous casting under vertical load of flat steel products.
Etat de la technique.State of the art.
La coulée continue est une technique largement répandue, qui permet de couler l'acier directement d'un récipient de coulée dans une lingotière sans fond, de laquelle il est extrait sous la forme d'un brin continu partiellement solidifié. Le récipient de coulée est habituellement une poche de coulée ou un panier répartiteur; pour simplifier, on se référera ici, d'une manière générique, à un panier répartiteur.Continuous casting is a widely used technique which allows steel to be poured directly from a casting container into a bottomless ingot mold, from which it is extracted in the form of a continuous, partially solidified strand. The pouring container is usually a ladle or a distribution basket; for simplicity, we will refer here, in a generic way, to a distribution basket.
Dans la pratique courante, le fond du panier répartiteur est percé d'un trou avec lequel coopère un organe d'obturation de type connu. Sous le fond du panier et coaxialement au trou de coulée est fixée une busette de coulée, qui plonge librement dans la partie supérieure de la lingotière proprement dite. Cette lingotière est en cuivre et est refroidie à l'eau. De plus, la lingotière est habituellement animée d'un mouvement d'oscillation dans son sens longitudinal, d'une amplitude de quelques millimètres, destiné à empêcher le collage de l'acier à ses parois.In current practice, the bottom of the distribution basket is pierced with a hole with which a shutter member of known type cooperates. Under the bottom of the basket and coaxially to the pouring hole is fixed a pouring nozzle, which plunges freely into the upper part of the mold itself. This ingot mold is made of copper and is cooled with water. In addition, the mold is usually driven in an oscillating movement in its longitudinal direction, of an amplitude of a few millimeters, intended to prevent the sticking of the steel to its walls.
En fonctionnement, le métal liquide s'écoulant du panier répartiteur dans la lingotière via une busette réfractaire, immergée ou non sous le niveau d'acier liquide ou ménisque, situé dans la partie supérieure de la lingotière, crée des turbulences au niveau de la surface libre d'acier sous forme de boucles de recirculation ou de vagues au ménisque. En outre, on constate en pratique qu'il est très difficile de maintenir un niveau rigoureusement constant de l'acier dans la lingotière, principalement lorsque le débit d'acier est élevé et que la lingotière est de petite section. L'association du phénomène précédent avec le fait que la solidification de l'acier est amorcée au niveau du ménisque, c'est-à-dire au contact de la paroi de la lingotière en cuivre, a pour conséquence l'apparition de défauts de surface sur les produits coulés. Ce problème de qualité de surface est particulièrement aigu en coulée continue de produits plats, par exemple tels que des brames, car bon nombre de produits coulés dans ces formats sont destinés à des applications dites "nobles" telles que les tôles pour carrosseries ou pour boîtes à boissons et exigent un produit coulé de base exempt de défauts de surface.In operation, the liquid metal flowing from the distributor basket into the ingot mold via a refractory nozzle, submerged or not under the level of liquid steel or meniscus, located in the upper part of the ingot mold, creates turbulence at the surface free of steel in the form of recirculation loops or meniscus waves. In addition, it is found in practice that it is very difficult to maintain a rigorously constant level of steel in the ingot mold, mainly when the steel flow rate is high and the ingot mold is of small section. The association of the preceding phenomenon with the fact that the solidification of the steel is initiated at the level of the meniscus, that is to say in contact with the wall of the copper ingot mold, results in the appearance of defects of surface on cast products. This problem of surface quality is particularly acute in continuous casting of flat products, for example such as slabs, because a good number of products cast in these formats are intended for so-called "noble" applications such as sheets for bodywork or for boxes. and require a basic cast product free from surface defects.
Depuis de nombreuses années, des travaux ont été menés afin de remédier aux problèmes précités et la solution la plus intéressante, mise en œuvre actuellement dans un stade de développement préindustriel pour la coulée de produits longs ou billettes, consiste à dissocier la zone du ménisque de la zone de première solidification. On a constaté qu'on remédie à la majorité des défauts de surface sur le produit obtenu en coulée continue en évitant que le ménisque ne s'établisse dans la même région que celle où commence la solidification de la peau dudit produit. Pour ce faire, on prolonge la lingotière en cuivre vers le haut par un élément, appelé rehausse, constitué d'une matière réfractaire et positionné au-dessus de ladite lingotière de telle sorte que le niveau d'acier liquide, ou ménisque, soit situé dans la rehausse précitée en réfractaire et non plus dans la lingotière en cuivre proprement dite. L'acier demeure donc à l'état liquide au contact des réfractaires constitutifs de la rehausse et commence à se solidifier seulement lorsqu'il arrive au contact de la lingotière métallique formée de cuivre sise en dessous de la rehausse. Cette dernière méthode de coulée continue d'acier avec une rehausse en réfractaire disposée au-dessus de la lingotière en cuivre est appelée coulée continue en charge.For many years, work has been carried out to remedy the aforementioned problems and the most interesting solution, currently implemented in a pre-industrial development stage for the casting of long products or billets, consists in dissociating the meniscus area from the area of first solidification. It has been found that the majority of surface defects on the product obtained by continuous casting are remedied by preventing the meniscus from being established in the same region as that where the solidification of the skin of said product begins. To do this, the copper ingot mold is extended upwards by an element, called a riser, made of a refractory material and positioned above said ingot mold so that the level of liquid steel, or meniscus, is located in the above-mentioned refractory extension and no longer in the copper ingot mold proper. The steel therefore remains in the liquid state in contact with the refractory components of the riser and begins to solidify only when it comes into contact with the metal ingot mold formed of copper located below the riser. This last method of continuous casting of steel with a refractory riser placed above the copper ingot mold is called continuous casting under load.
Dans le contexte précité, la majorité des travaux de recherche / développement sont directement inspirés de la technique de coulée continue en charge horizontale et ont pour caractéristique que les dimensions internes de la rehausse réfractaire sont inférieures aux dimensions internes de la lingotière au-dessus de laquelle elles sont positionnées, avec pour résultat que les parois de la rehausse ne peuvent pas être disposées dans le prolongement des parois de la lingotière.In the aforementioned context, the majority of research / development work is directly inspired by the continuous casting technique with horizontal load and has the characteristic that the internal dimensions of the refractory riser are smaller than the internal dimensions of the ingot mold above which they are positioned, with the result that the walls of the extension cannot be arranged in the extension of the walls of the mold.
Par ailleurs, une autre technologie de coulée continue en charge verticale, qui a été développée récemment, utilise des rehausses en réfractaire dont les parois internes sont disposées en alignement parfait, aux jeux d'assemblages mécaniques près, avec les parois internes de la lingotière de coulée continue verticale sur laquelle elle est positionnée. De cette manière, on évite les défauts typiques présents en coulée continue en charge horizontale tels que les "cold shuts" qui sont imputables à des solidifications parasites sur la face des réfractaires qui est perpendiculaire à l'axe de coulée et qui apparaissaient aussi en coulée continue en charge verticale du fait de la transposition de la technique de rehausse de l'horizontal vers le vertical, c'est-à-dire sans alignement de la face intérieure de la lingotière avec la face intérieure de la rehausse ou du joint s'il en existe un entre la rehausse et la lingotière.In addition, another continuous casting technology with vertical load, which has been recently developed, uses refractory risers whose internal walls are arranged in perfect alignment, apart from the mechanical assembly clearance, with the internal walls of the vertical continuous casting mold on which it is positioned. In this way, typical faults present in continuous casting under horizontal load are avoided such as "cold shuts" which are due to parasitic solidifications on the face of the refractories which is perpendicular to the casting axis and which also appeared in casting. continuous in vertical load due to the transposition of the technique of raising from the horizontal to the vertical, that is to say without alignment of the internal face of the ingot mold with the internal face of the extension or of the seal there is one between the enhancer and the ingot mold.
La technique de coulée continue en charge verticale précitée, avec une rehausse aux mêmes dimensions internes que celles de la lingotière de coulée continue, peut être définie par les éléments suivants: une rehausse qui est construite de manière à ce que ses parois intérieures soient en alignement parfait avec les parois internes de la lingotière; - ladite rehausse réfractaire est positionnée au-dessus de la lingotière de coulée continue et fait office de "réservoir d'acier liquide", la rehausse en question devant répondre principalement à des critères de résistance au choc thermique; la présence d'un élément réfractaire, dit "de jonction", placé entre ladite rehausse et la lingotière de coulée continue, ledit élément de jonction étant positionné juste au-dessus de ladite lingotière et devant satisfaire à certains critères de conductibilité et diffusivité thermique, de résistance au choc thermique, de résistance à l'usure mécanique (contact avec l'acier solidifié) et chimique (contact avec l'acier liquide) et d'usinabilité acceptable pour sa mise à forme; ledit réfractaire étant généralement monobloc et obligatoirement précontraint par frettage à chaud dans un cadre métallique afin d'augmenter sa résistance à la fissuration au cours de sa montée en régime thermique en début de coulée; une injection d'argon est réalisée entre la lingotière de coulée continue en cuivre et l'élément de jonction afin d'éviter l'apparition de solidifications parasites d'acier sur le bas des réfractaires.The above-mentioned technique of continuous casting under vertical load, with an extension having the same internal dimensions as those of the continuous casting ingot mold, can be defined by the following elements: an extension which is constructed so that its internal walls are in alignment perfect with the internal walls of the mold; - Said refractory riser is positioned above the continuous casting ingot mold and acts as a "liquid steel tank", the riser in question having to meet mainly criteria of resistance to thermal shock; the presence of a refractory element, called a "junction" element, placed between said riser and the continuous casting mold, said junction element being positioned just above said mold and having to satisfy certain criteria of conductivity and thermal diffusivity, resistance to thermal shock, resistance to mechanical wear (contact with solidified steel) and chemical (contact with liquid steel) and machinability acceptable for its shaping; said refractory being generally in one piece and necessarily prestressed by hot shrinking in a metal frame in order to increase its resistance to cracking during its rise in thermal regime at the start of casting; Argon is injected between the continuous copper ingot mold and the joining element in order to avoid the appearance of parasitic solidifications of steel on the bottom of the refractories.
Les essais de mise en pratique industrielle des développements techniques précités ont été principalement appliqués dans la coulée continue en charge verticale de produits s'apparentant au format billettes, à savoir de petites dimensions (200 x 200 mm maximum) et de sections symétriques (carrés ou ronds), et ce au moyen de lingotières tubulaires formées en général d'une seule pièce.The tests of industrial practice of the aforementioned technical developments were mainly applied in the continuous casting in vertical load of products similar to the billet format, namely small dimensions (200 x 200 mm maximum) and symmetrical sections (square or round), and this by means of tubular ingot molds generally formed in one piece.
Une extension des développements précités vers la coulée continue en charge verticale de produits plats, communément appelés brames, a fait apparaître un certain nombre de problèmes au niveau de la construction même de la lingotière avec rehausse. Concrètement, c'est la réalisation pratique de l'élément de jonction en réfractaire placé directement en contact avec le bord supérieur de la lingotière en cuivre qui semble poser un problème majeur dans sa réalisation en pratique industrielle.An extension of the abovementioned developments towards continuous casting under vertical load of flat products, commonly called slabs, has revealed a certain number of problems at the level of the very construction of the ingot mold with extension. Concretely, it is the practical realization of the refractory junction element placed directly in contact with the upper edge of the copper ingot mold which seems to pose a major problem in its realization in industrial practice.
Les difficultés pratiques précitées sont liées au fait qu'il existe des différences importantes au niveau de la construction entre les lingotières pour billettes et celles utilisées pour les brames ou produits plats. En effet, les lingotières pour brames sont, par opposition aux lingotières pour billettes, caractérisées par de grandes dimensions, par exemple 200 x 2400 mm2, par des sections rectangulaires dont le rapport du grand côté par rapport au petit côté est supérieur à 2, et par un assemblage en 4 plaques qui sont pressées mécaniquement au contact les unes des autres, les 2 petites faces étant prises en sandwich entre les deux grandes faces. Dans ce contexte, les caractéristiques dimensionnelles précitées des lingotières de coulée continue en charge verticale de brames ne permettent plus d'utiliser, pour l'élaboration de l'élément de jonction, la technologie définie dans le cas de la coulée continue en charge verticale dans le format billettes. Vu la configuration des composants, on ne peut plus procéder à un frettage à chaud dans un cadre métallique pour solidariser des réfractaires monoblocs, technique permettant d'augmenter la résistance à la fissuration dudit élément de jonction au cours de sa montée en régime thermique en début de coulée.The aforementioned practical difficulties are linked to the fact that there are significant differences in construction between the ingot molds for billets and those used for slabs or flat products. In fact, the ingot molds for slabs are, in contrast to the ingot molds for billets, characterized by large dimensions, for example 200 x 2400 mm2, by rectangular sections whose ratio of the long side to the short side is greater than 2, and by an assembly into 4 plates which are mechanically pressed into contact with each other, the 2 small faces being sandwiched between the two large faces. In this context, the aforementioned dimensional characteristics of the molds for continuous casting under vertical load of slabs no longer allow the technology defined in the case of continuous casting under vertical load to be used for the preparation of the junction element. billet format. Given the configuration of the components, it is no longer possible to heat shrink in a metal frame to secure one-piece refractories, a technique which makes it possible to increase the resistance to cracking of said junction element during its rise in thermal regime at the start. of casting.
Présentation de l'invention Le dispositif de la présente invention a pour avantage que sa mise en œuvre dans le contexte de la coulée continue en charge verticale de brames permet: d'éviter la fissuration du réfractaire constitutif de l'élément de jonction lors du choc thermique de début de coulée; d'assurer un bon alignement dudit élément de jonction sur les parois de la lingotière; de garantir le maintien en bonne place dudit élément de jonction durant toute la coulée; - d'utiliser un minimum de matière afin de limiter le coût d'élaboration dudit élément de jonction.Presentation of the invention The device of the present invention has the advantage that its implementation in the context of continuous casting under vertical load of slabs makes it possible: to avoid cracking of the refractory component of the junction element during impact thermal start of casting; ensuring proper alignment of said junction element on the walls of the mold; to ensure that said junction element is kept in good position throughout the casting; - Use a minimum of material in order to limit the cost of developing said joining element.
Le dispositif explicité ci-dessous assure les avantages précités et de ce fait apporte une solution à la coulée continue en charge verticale de brames avec une rehausse de mêmes dimensions intérieures que la lingotière en cuivre.The device explained below ensures the aforementioned advantages and therefore provides a solution to continuous casting under vertical load of slabs with an extension of the same internal dimensions as the copper ingot mold.
Conformément à la présente invention, un dispositif pour la coulée continue en charge verticale d'un métal en fusion sous forme de brames, mettant en œuvre une lingotière en cuivre qui est prolongée par une rehausse constituée d'une matière réfractaire, ladite rehausse étant positionnée au-dessus de ladite lingotière de telle sorte que le niveau d'acier liquide, ou ménisque, soit situé lors de l'opération de coulée continue dans la rehausse précitée en réfractaire et non plus dans la lingotière en cuivre proprement dite, est caractérisé en ce qu'il comporte un élément de jonction en réfractaire disposé entre ladite lingotière en cuivre et la rehausse en réfractaire précitée, en ce que ledit élément de jonction est constitué d'au moins quatre éléments allongés, appelés ci-après barreaux, lesdits éléments étant positionnés de telle sorte que leur assemblage définisse un élément de jonction de forme intérieure identique à celle de la lingotière et dont les faces intérieures sont le prolongement des faces intérieures correspondantes de la lingotière et en ce que le produit de la largeur du barreau au cube multipliée par la hauteur dudit barreau et divisé par la longueur au cube dudit barreau est inférieur ou égal à 0,025 mm, c'est-à-dire ( 13 * h * L-3 ) > = 0,025 mm, avec h représentant la hauteur qui est la dimension de la section du barreau qui est sensiblement parallèle au sens de progression de la brame, I représentant la largeur qui est la dimension de la section du barreau qui est sensiblement perpendiculaire au sens de progression de la brame et L étant la longueur du barreau, toutes ces dimensions étant exprimées en mm. Suivant une modalité de réalisation préférentielle du dispositif de la présente invention, un barreau peut être composé d'au moins deux éléments disposés longitudinalement bout à bout.According to the present invention, a device for the continuous casting under vertical load of a molten metal in the form of slabs, using a copper ingot mold which is extended by an extension made of a refractory material, said extension being positioned. above said ingot mold so that the level of liquid steel, or meniscus, is located during the continuous casting operation in the above-mentioned refractory riser and no longer in the copper ingot mold proper, is characterized in that it comprises a refractory junction element disposed between said copper ingot mold and the above refractory brace, in that said junction element consists of at least four elongated elements, hereinafter called bars, said elements being positioned so that their assembly defines a junction element with an interior shape identical to that of the ingot and whose inner faces are the extension of the corresponding inner faces of the mold and in that the product of the width of the cube bar multiplied by the height of said bar and divided by the cube length of said bar is less than or equal to 0.025 mm, that is to say (13 * h * L-3)> = 0.025 mm, with h representing the height which is the dimension of the section of the bar which is substantially parallel to the direction of progression of the slab, I representing the width which is the dimension of the section of the bar which is substantially perpendicular to the direction of progression of the slab and L being the length of the bar, all these dimensions being expressed in mm. According to a preferred embodiment of the device of the present invention, a bar can be composed of at least two elements arranged longitudinally end to end.
Suivant une modalité de réalisation du dispositif de la présente invention, les barreaux ont pour surface enveloppe une forme parallélépipèdique et la section d'un barreau présente un rapport de la hauteur sur la largeur compris entre 0,3 et 2,0.According to one embodiment of the device of the present invention, the bars have the envelope surface of a parallelepiped shape and the section of a bar has a ratio of the height to the width of between 0.3 and 2.0.
Dans le cadre de la fonction de liaison entre la lingotière et la rehausse qui est dévolue à l'élément de jonction composé de barreaux, une section de chaque barreau est préférentiellement choisie de telle sorte qu'elle présente un rapport hauteur sur largeur proche de 0,5 et ce afin d'optimiser la faculté de résistance au choc thermique. En effet, la hauteur d'une part, ne doit pas être trop faible afin que la peau solidifiée de la brame qui "remonte" par rapport à la lingotière au cours du cycle d'oscillation, n'endommage pas le réfractaire supérieur faisant partie de la rehausse qui est mécaniquement moins résistant que l'élément de jonction, et d'autre part, ladite hauteur ne doit pas être trop élevée afin de ne pas représenter un coût exagéré en matière réfractaire consommée pour la réalisation dudit élément de jonction.Within the framework of the function of connection between the ingot mold and the extension which is devolved to the junction element composed of bars, a section of each bar is preferably chosen so that it has a height to width ratio close to 0 , 5 and this in order to optimize the ability to withstand thermal shock. Indeed, the height on the one hand, must not be too low so that the solidified skin of the slab which "rises" relative to the ingot mold during the oscillation cycle, does not damage the upper refractory part of the riser which is mechanically less resistant than the joining element, and on the other hand, said height must not be too high so as not to represent an exaggerated cost in refractory material consumed for the production of said joining element.
Suivant une autre modalité de réalisation du dispositif de la présente invention, chaque barreau est appuyé contre une butée arrière qui a pour fonction de le positionner dans un alignement parfait, aux jeux de montage mécanique près, avec la face de la lingotière dont il est le prolongement et d'éviter que le barreau ne soit repoussé en arrière par la brame.According to another embodiment of the device of the present invention, each bar is pressed against a rear stop which has the function of positioning it in perfect alignment, apart from the mechanical assembly clearances, with the face of the mold of which it is the extension and to prevent the bar from being pushed back by the slab.
Suivant encore une autre modalité de réalisation du dispositif de la présente invention, chaque barreau est usiné, par exemple pourvu d'une rainure d'accrochage, pour recevoir une clame de maintien, celle-ci assurant la double fonction d'une part, de presser verticalement le barreau pour qu'il reste en contact avec le bord supérieur de la lingotière au cours du mouvement d'oscillation de cette dernière, et d'autre part, d'éviter que le barreau ne s'écarte de l'alignement de la face de la lingotière qu'il prolonge en se déplaçant vers le centre de la brame, éventuellement ne tombe dans l'acier au cours du démarrage de l'opération de coulée continue. Un autre aspect non négligeable est lié aux conditions de travail dudit élément de jonction. En effet, étant donné que le coefficient de dilatation thermique des matériaux réfractaires utilisés pour réaliser l'élément de jonction est voisin de 4 x 10-6 K-1 et que la température de travail est proche de 1000 °C, la dilatation longitudinale d'un barreau sur une face d'une lingotière à brames de 2 m de long sera proche de 8 mm. Il convient donc de laisser à chaque barreau la liberté de se dilater et pour ce faire, on peut utiliser les moyens mentionnés ci-dessous.According to yet another embodiment of the device of the present invention, each bar is machined, for example provided with a hooking groove, to receive a retaining clamp, the latter ensuring the dual function of, on the one hand, vertically press the bar so that it remains in contact with the upper edge of the mold during the latter's oscillating movement, and secondly, to prevent the bar from deviating from the alignment of the face of the mold which it extends by moving towards the center of the slab, possibly does not fall into the steel during the start of the continuous casting operation. Another non-negligible aspect is linked to the working conditions of said junction element. In fact, given that the coefficient of thermal expansion of the refractory materials used to make the joining element is close to 4 x 10-6 K-1 and that the working temperature is close to 1000 ° C, the longitudinal expansion d '' a bar on one side of a 2 m long slab ingot mold will be close to 8 mm. It should therefore be left to each bar the freedom to expand and to do this, one can use the means mentioned below.
Suivant une modalité de mise en œuvre préférentielle du dispositif de la présente invention en vue de permettre la dilatation des barreaux, on enduit d'un fin film de nitrure de bore (BN) la face supérieure de la lingotière en cuivre sur laquelle vient s'appuyer l'élément de jonction formé de barreaux.According to a preferred embodiment of the device of the present invention in order to allow the bars to expand, the upper face of the copper ingot mold on which comes s' is coated with a thin film of boron nitride (BN) support the connecting element formed by bars.
Suivant une autre modalité de mise en œuvre préférentielle du dispositif de la présente invention en vue de permettre la dilatation des barreaux, on interpose une mince couche de papier graphite entre la clame de maintien et la face supérieure du barreau sur lequel la clame agit.According to another preferred embodiment of the device of the present invention in order to allow the bars to expand, a thin layer of graphite paper is interposed between the retaining clam and the upper face of the bar on which the clam acts.
Suivant encore une autre modalité de mise en œuvre préférentielle du dispositif de la présente invention en vue de permettre la dilatation des barreaux, on dispose des moyens pour que les différents barreaux restent en contact les uns avec les autres et ce indépendamment de la température de travail à laquelle ils sont; préférentiellement lesdits moyens exercent une pression selon l'axe longitudinal des différents barreaux juxtaposés le long d'une face de la lingotière de manière à garder en contact les différents barreaux, effet obtenu, par exemple, au moyen de ressorts comprimés.According to yet another preferred embodiment of the device of the present invention in order to allow the bars to expand, there are means so that the different bars remain in contact with each other, regardless of the working temperature. to which they are; preferably said means exert a pressure along the longitudinal axis of the different bars juxtaposed along one face of the mold so as to keep in contact the different bars, effect obtained, for example, by means of compressed springs.
Suivant une modalité de mise en œuvre préférentielle du dispositif de la présente invention, on utilise comme matière pour réaliser un barreau une céramique technique, préférentiellement ladite céramique technique est du SiAION + BN (SiAION = oxynitrure d'aluminium et de silicium; BN = nitrure de bore).According to a preferred embodiment of the device of the present invention, a technical ceramic is used as the material for producing a bar, preferably said technical ceramic is SiAION + BN (SiAION = aluminum and silicon oxynitride; BN = nitride boron).
Suivant une autre modalité de mise en œuvre préférentielle du dispositif de la présente invention, on utilise comme matière pour réaliser un barreau une alumine à liant SiAION à grains fins ( < 0, 1 mm).According to another preferred embodiment of the device of the present invention, an alumina with a SiAION binder is used as material for making a bar. fine-grained (<0.1 mm).
D'autres particularités et avantages de la présente invention sont indiqués dans la description détaillée d'un exemple de réalisation pratique qui va suivre. Cette description est illustrée par la Figure 1 annexée, celle-ci étant une représentation schématique, sans échelle particulière, dans laquelle on n'a reproduit que les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. De plus, pour mettre mieux en évidence les caractéristiques dimensionnelles des barreaux ainsi que leur positionnement les uns vis-à-vis des autres, d'une part, on a omis volontairement de dessiner certains éléments, et d'autre part, on a représenté l'élément de jonction en dissociant certains barreaux.Other features and advantages of the present invention are indicated in the detailed description of a practical embodiment which follows. This description is illustrated by the appended FIG. 1, this being a schematic representation, without particular scale, in which only the elements necessary for the understanding of the invention have been reproduced. In addition, to better highlight the dimensional characteristics of the bars as well as their positioning with respect to each other, on the one hand, we deliberately omitted to draw certain elements, and on the other hand, we represented the joining element by dissociating certain bars.
La Figure 1 est une vue en perspective représentant schématiquement un élément de jonction formé de barreaux disposé entre une lingotière (1 ) de coulée continue de brames et une rehausse (2) dans le cadre du procédé de coulée continue avec rehausse de sorte que le niveau d'acier liquide ou ménisque (S) soit situé dans la rehausse (2), tant ladite lingotière (1 ) que la rehausse (2) étant simplement esquissées en traits interrompus en vue d'indiquer leurs positions relatives par rapport à l'élément de jonction, sans compliquer et surcharger la figure 1 .Figure 1 is a perspective view schematically showing a junction element formed of bars disposed between a mold (1) for continuous casting of slabs and a riser (2) in the context of the continuous casting process with risers so that the level liquid steel or meniscus (S) is located in the riser (2), both said mold (1) and the riser (2) being simply sketched in broken lines in order to indicate their relative positions relative to the element junction, without complicating and overloading Figure 1.
L'élément de jonction est formé des barreaux (3), (4), (5), (6), (7) et (8) qui sont disposés au-dessus de la lingotière (5). Lesdits barreaux sont maintenus en place respectivement par des clames (9), (10), (1 1 ) qui prennent appui dans les rainures (R) usinées dans les différents barreaux, les autres clames n'ayant pas été représentées dans un but de simplification et de meilleure compréhension du dessin. En outre, on a aussi représenté seulement deux éléments (1 2) et (1 3) servant à l'accrochage des clames de maintien (9) et ( 1 1 ), et aussi au maintien des barreaux pour empêcher tant un mouvement vers le milieu de la brame qu'en sens inverse, les autres éléments de même type étant aussi omis dans un but de simplification et de meilleure compréhension du dessin.The joining element is formed by bars (3), (4), (5), (6), (7) and (8) which are arranged above the mold (5). Said bars are held in place respectively by clamps (9), (10), (1 1) which are supported in the grooves (R) machined in the various bars, the other clamps not having been shown for the purpose of simplification and better understanding of the drawing. In addition, there are also shown only two elements (1 2) and (1 3) used for the attachment of the retaining clamps (9) and (1 1), and also for holding the bars to prevent both movement towards the middle of the slab in the opposite direction, the other elements of the same type being also omitted for the purpose of simplification and better understanding of the drawing.
Le dispositif de mise en œuvre de l'invention permet donc d'obtenir par une opération de coulée continue en charge verticale des brames en acier qui présentent un excellent état de surface et une très bonne santé interne, satisfaisant de la sorte aux critères nécessaires pour les applications nobles telles que les tôles de carrosseries et les boîtes de boissons. The implementation device of the invention therefore makes it possible to obtain, by a continuous casting operation under vertical load, steel slabs which have excellent surface condition and very good internal health, thus meeting the criteria necessary for noble applications such as body sheets and beverage cans.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 . Dispositif pour la coulée continue en charge verticale d'un métal en fusion sous forme de brames, mettant en œuvre une lingotière ( 1 ) en cuivre qui est prolongée par une rehausse (2) constituée d'une matière réfractaire, ladite rehausse (2) étant positionnée au-dessus de ladite lingotière (1 ) de telle sorte que le niveau d'acier liquide, ou ménisque (S), soit situé lors de l'opération de coulée continue dans la rehausse (2) précitée en réfractaire et non plus dans la lingotière ( 1 ) en cuivre proprement dite, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de jonction en réfractaire, disposé entre ladite lingotière (1 ) en cuivre et la rehausse (2) en réfractaire précitée, en ce que ledit élément de jonction est constitué d'au moins quatre éléments allongés (3), (4), (5), (6), (7), (8), appelés ci-après barreaux, lesdits éléments étant positionnés de telle sorte que leur assemblage définisse un élément de jonction de forme intérieure identique à celle de la lingotière et dont les faces intérieures sont le prolongement des faces intérieures correspondantes de la lingotière et en ce que le produit de la largeur du barreau au cube multipliée par la hauteur dudit barreau et divisé par la longueur au cube dudit barreau est inférieur ou égal à 0,025 mm, c'est-à-dire ( 13 * h * L-3 ) > = 0,025 mm, avec h représentant la hauteur qui est la dimension de la section du barreau qui est sensiblement parallèle au sens de progression de la brame, I représentant la largeur qui est la dimension de la section du barreau qui est sensiblement perpendiculaire au sens de progression de la brame et L étant la longueur du barreau, toutes ces dimensions étant exprimées en mm.1. Device for the continuous casting of molten metal in vertical form in the form of slabs, using a copper ingot mold (1) which is extended by an extension (2) made of a refractory material, said extension (2) being positioned above said ingot mold (1) so that the level of liquid steel, or meniscus (S), is located during the continuous casting operation in the aforementioned riser (2) and no longer in the copper ingot mold (1) proper, characterized in that it comprises a refractory junction element, disposed between said copper ingot mold (1) and the above-mentioned refractory extension (2), in that said element junction consists of at least four elongated elements (3), (4), (5), (6), (7), (8), hereinafter called bars, said elements being positioned so that their assembly define a junction element of identical interior shape eue to that of the ingot mold and whose inner faces are the extension of the corresponding inner faces of the ingot mold and in that the product of the width of the cube bar multiplied by the height of said bar and divided by the cube length of said bar is less than or equal to 0.025 mm, that is to say (13 * h * L-3)> = 0.025 mm, with h representing the height which is the dimension of the section of the bar which is substantially parallel to the direction of progression of the slab, I representing the width which is the dimension of the section of the bar which is substantially perpendicular to the direction of progression of the slab and L being the length of the bar, all these dimensions being expressed in mm.
2. Dispositif suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'un barreau peut être composé d'au moins deux éléments disposés longitudinalement bout à bout.2. Device according to claim 1, characterized in that a bar can be composed of at least two elements arranged longitudinally end to end.
3. Dispositif suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les barreaux ont pour surface enveloppe une forme parallélépipèdique et en ce que la section d'un barreau présente un rapport de la hauteur sur la largeur compris entre 0,3 et 2,0.3. Device according to claims 1 or 2, characterized in that the bars have the envelope surface in a parallelepiped shape and in that the section of a bar has a ratio of height to width between 0.3 and 2, 0.
4. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque barreau (4), (6), est appuyé contre une butée arrière (1 2), (1 3), qui a pour fonction de le positionner dans un alignement parfait, aux jeux de montage mécanique près, avec la face de la lingotière dont il est le prolongement et d'éviter que le barreau ne soit repoussé en arrière par la brame.4. Device according to either of claims 1 to 3, characterized in that each bar (4), (6), is pressed against a rear stop (1 2), (1 3), which has for function of positioning it in perfect alignment, with mechanical assembly play closely, with the face of the ingot mold of which it is an extension and to prevent the bar from being pushed back by the slab.
5. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque barreau (4) est usiné (R) pour recevoir une clame de maintien (9), celle-ci assurant la double fonction d'une part, de presser verticalement le barreau pour qu'il reste en contact avec le bord supérieur de la lingotière au cours du mouvement d'oscillation de cette dernière, et d'autre part, d'éviter que le barreau ne s'écarte de l'alignement de la face de la lingotière qu'il prolonge en se déplaçant vers le centre de la brame, éventuellement ne tombe dans l'acier au cours du démarrage de l'opération de coulée continue.5. Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that each bar (4) is machined (R) to receive a retaining clamp (9), the latter ensuring the dual function on the one hand, of vertically press the bar so that it remains in contact with the upper edge of the mold during the latter's oscillating movement, and secondly, to prevent the bar from deviating from the alignment of the face of the mold which it extends by moving towards the center of the slab, possibly does not fall into the steel during the start of the continuous casting operation.
6. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 5, en vue de permettre la dilatation des barreaux, caractérisé en ce qu'on enduit d'un fin film de nitrure de bore (BN) la face supérieure de la lingotière en cuivre sur laquelle vient s'appuyer l'élément de jonction formé de barreaux.6. Device according to one or more of claims 1 to 5, in order to allow the bars to expand, characterized in that the upper face of the copper ingot mold is coated with a thin film of boron nitride (BN) on which is supported by the junction element formed by bars.
7. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 5, en vue de permettre la dilatation des barreaux, caractérisé en ce qu'on interpose une mince couche de papier graphite entre la clame de maintien et la face supérieure du barreau sur lequel la clame agit.7. Device according to one or more of claims 1 to 5, in order to allow the expansion of the bars, characterized in that a thin layer of graphite paper is interposed between the holding clam and the upper face of the bar on which the clam acts.
8. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 7, en vue de permettre la dilatation des barreaux, caractérisé en ce qu'on dispose des moyens pour que les différents barreaux restent en contact les uns avec les autres et ce indépendamment de la température de travail à laquelle ils sont.8. Device according to one or more of claims 1 to 7, in order to allow the expansion of the bars, characterized in that there are means so that the different bars remain in contact with each other and this regardless of the temperature of work to which they are.
9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens exercent une pression selon l'axe longitudinal des différents barreaux juxtaposés le long d'une face de la lingotière de manière à garder en contact les différents barreaux.9. Device according to claim 8, characterized in that said means exert a pressure along the longitudinal axis of the different bars juxtaposed along one face of the mold so as to keep the different bars in contact.
10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens exerçant une pression selon l'axe longitudinal des différents barreaux sont des ressorts comprimés. 10. Device according to claim 9, characterized in that said means exerting a pressure along the longitudinal axis of the various bars are compressed springs.
1 1 . Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on utilise comme matière pour réaliser un barreau une céramique technique.1 1. Device according to one or more of Claims 1 to 10, characterized in that technical ceramic is used as the material for making a bar.
1 2. Dispositif suivant la revendication 1 1 , caractérisé en ce que la céramique technique est du SiAION + BN (SiAION = oxynitrure d'aluminium et de silicium; BN1 2. Device according to claim 1 1, characterized in that the technical ceramic is SiAION + BN (SiAION = aluminum and silicon oxynitride; BN
= nitrure de bore).= boron nitride).
1 3. Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on utilise comme matière pour réaliser un barreau une alumine à liant SiAION à grains fins ( < 0, 1 mm). 1 3. Device according to one or more of Claims 1 to 10, characterized in that an alumina with a fine grain SiAION binder (<0.1 mm) is used as the material for producing a bar.
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