Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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INSTALLATION DE COULEE CONTINUE DE PROD'JITS
METALLIQUES MINCES ENTRE DEUX CYLINDRES
L'invention concerne la coulée continue de produits
métalliques minces, notamment en acier, sur des installations
dont la lingotière est essentiellement constituée par deux
cylindres énergiquemen-t refroidis, parallèles et horizontaux ou
sensiblement horizontaux et tournan-t en sens opposés. Plus
précisément, elle concerne les moyens permettant de réaliser
l'obturation latérale de l'espace de coulée délimité par les
cylindres, entre eux.
Pour réaliser cette obturation latérale, il est connu
d'utiliser des parois fixes, encore appelées "petites faces",
présentant une surface verticale plaquée contre les extrémités
des cylindres. L'un des problèmes qui doivent trouver une
solution satisfaisante est celui de l'étanchéité entre les
petites faces et les cylindres, afin d'éviter des infiltrations
de métal en fusion hors de l'espace de coulée, qui seraient
préjudiciables à la qualité du produit et détérioreraient la
machine.
Habituellement, les cylindres de coulée ont une forme
parfaitement cylindrique, avec notamment des arêtes vives entre
la face latérale et les faces d'extrémités. Les petites faces
peuvent être planes sur toutes leurs zones en con-tact avec les
faces d'extrémités des cylindres. On a alors un contact plan
entre les cylindres et les petites faces. Elles peuvent aussi
comporter une partie saillante pénétrant dans l'espace
inter-cylindres : chaque cylindre est alors en contact non
seulement avec la partie plane de la petite face, mais aussi avec
une des faces latérales de sa partie saillante. On a donc alors
un contact en forme de coin à angle droit entre les cylindres et
les petites faces.
Avec de tels contacts, il est difficile de main-tenir une
étanchéité constamment satisfaisante de l'espace de coulée. Il
faut, en effet, que L'usure des petites faces soit aussi rédui-te
et homogène que possible sur toute leur surface de contsct avec
7 ~ ~
les cylindres. Or, plus cette surface est grande, plus l'usure a
de chances d'être hétérogène. De plus, habituellement, ces
peti-tes faces doivent être réalisées en un matériau réfractaire
présentant de bonnes propriétés isolantes, -tel que la mousse de
5 silice ou la dossolite, afin de limiter autant que possible la
solidification du métal sur leur surface. Mais ces proprié-tés
isolantes sont peu compatibles avec une résistance à l'abrasion
élevee.
Le but de l'invention est de proposer une configuration des
parties latérales de la tête d'une machine de coulée entre
cylindres, incluant les cylindres et les petites faces, qui
permette de limiter autant que possible les infiltrations de
métal liquide hors de l'espace de coulee.
A cet ef~et, l'invention a pour objet un dispositif de
coulée continue de produits métalliques minces, du type dont la
lingotière est essentiellement constituée de deux cylindres
énergiquement refroidis sensiblement horizontaux et parallèles,
tournant en sens opposés, et de deux plaques de fermeture
latérales, dites "peti-tes faces", maintenues chacune en contact
avec une extrémi-té de chaque cylindre, et délimitant l'espace de
coulée en coopération avec les surfaces latérales refroidies des
cylindres, caractérisé en ce que les cylindres présentent des
extrémités de forme tronconique e-t en ce que le contact entre les
cylindres et les petites faces est réalisé entre les surfaces
latérales de ces extrémités tronconiques et des parties des
petites faces épousant leur forme.
Dans une réalisation préférée, les parties des petites
faces en contact avec les cylindres sont en céramique, et la
majeure partie de la surface des petites faces en contact avec
l'acier liquide est en matériau réfractaire.
Comme on l'aura compris, l'invention procure aux con-tacts
cylindres-petites faces une forme particulièrement favorable à
l'établissement d'une bonne étanchéité. De plus, l'utilisa-tion de
céramique procure une faible usure des zones correspondantes des
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petites faces et garantit une conservation satisfaisante de cette
étanchéité pendant toute la durée de la coulée.
Par rappor-t aux contacts plans ou saillants utilisés
jusqu'ici et décrits précédement, ce contact conique présente
l'avantage d'une surface de contact réduite entre les cylindres
et les petites faces. Cela permet de minimiser les surfaces dont
l'usinage doit être d'excellente qualité pour maintenir une bonne
étanchéité. D'autre part, cette configuration permet un
rattrapage aisé du jeu qui pourrait se créer par suite de l'usure
des petites faces.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description qui suit, faisant référence aux figures annexées
suivantes :
- la figure 1 montre un cylindre du type particulier
utilisé sur l'installation décrite ;
- la figure 2 est une vue de face par-tielle schématique
selon la direction II de la figure 3 d'une machine de coulée
continue entre cylindres selon l'invention ;
- la figure 3 est une section selon la ligne III-III de la
figure 2 ;
- la figure 4 est une section selon la ligne IV-IV de la
figure 2.
- la figure 5 est une demi-vue de dessus d'une machine
selon l'invention dont les extrémités des cylindres présentent
une conicité inverse de la précédente.
La figure 1 montre un cylindre 1 destiné à être monté sur
une machine de coulée continue de produits métalliques minces
selon l'invention. Les figures 2 et 4 montrent également le
deuxième cylindre 1', identique au cylindre 1 et disposé
parallèlement à lui, leurs axes respectifs étant situés dans le
même plan hori~ontal. Ces cylindres sont énergiquement refroidis
par une circulation interne d'eau non représentée.
Au lieu d'avoir des aretes vives entre leur surface
latérale refroidie 2, 2' et leurs surfaces d'extrémités 3a, 3b,
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3'a ils présentent des extrémités de forme tronconique,
définissant chacune une surface conique 4a, 4b, 4'a qui est
utilisée comme surface d'appui pour les petites faces. Dans
l'exemple représenté, la conicité va dans le sens d'une réduction
S de la section des parties frontales du cylindre par rapport à la
section de la partie médiane.
Les figures 2, 3 et 4 montren-t schématiquement un exemple
de réalisation de l'invention. Aux cylindres 1, 1', en rotation
dans les sens indiqués par les flèches, qui viennent d'e-tre
décrits s'ajoutent deux petites faces, dont une seule 5 est
représentée, obturant latéralement l'espace de coulée ~ défini
par les surfaces latérales 2, 2' des cylindres, de façon à lui
donner une section rectangulaire dont la largeur va en diminuant
au fur et à mesure que l'on descend dans la machine. Conformément
à l'invention, sur la petite face 5 sont ménagées deux surfaces
courbes 7,7' qui, une fois la petite face en place, épousent les
surfaces coniques 4a, 4'a des cylindres. Les surfaces 4a, 4'a, 7
et 7' sont usinées précisément, de manière à assurer un contact
d'excellente qualité, qu'une pression appliquée sur l'arrière 8
de la petite face par des moyens connus non représentés contribue
à créer. Dans la réalisation préférentielle représentée ici, ces
surfaces courbes sont ménagées sur une partie 9 de la petite face
réalisée en céramique et constituant sa périphérie. En effet, par
rapport aux matériaux réfractaires classiques habituellement
utilisés pour la construction des petites faces, ces matériaux se
distinguent par une résistance à l'usure et des propriétés
mécaniques nettement améliorées. Or, ces caractéristiques
présentent des avantages déterminants si un contact étanche
durable doit etre réalisé entre les cylindres et la petite face.
Cette partie en céramique, qui est réalisée en un matériau
tel que le Syalon ~ le nitrure de bore, le nitrure de silicium,
le nitrure d'aluminium, la zircone, le carbure de chrome ne
constitue dans l'exemple décrit, comme on l'a dit, que la
périphérie de la petite face. Il n'est en effe-t généralemen-t pas
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souhaitable de réaliser l'in-tégralité de la pe-tite face en
céramique, car son coût serait trop élevé, et sur-tout ses
propriétés isolantes seraient insuffisantes, ce qui en-traînerait
une solidification excessive de l'acier sur leur surface. C'est
pourquoi la partie céramique 9 ne constitue que le cadre de la
partie active de la peti-te face, le coeur 10 de celle-ci, qui
represente la majeure partie de sa surface en con-tact avec
l'acier liquide, etant realise en un materiau refractaire du type
de ceux classiquement utilises pour composer les pe-tites faces, à
base de silice ou d'alumine. Notons que la figure 2 n'est qu'une
représentation schematique, sur laquelle le rapport des
dimensions des diverses parties n'est pas respecte, afin de
rendre la figure plus claire. Il faut savoir que dans la réalité,
les cylindres 1, 1' ont un diamètre de plusieurs dizaines de cm
au moins, alors que la distance minimale entre leurs surfaces
latérales 2, 2', au niveau du col 11 définissant l'épaisseur du
produit, est de l'ordre de quelques mm (par exemple 5 à 10 mm).
Quant à la petite face 5, sa hauteur doit être suffisante pour
autoriser une profondeur de quelques dizaines de cm pour le puits
de métal liquide en lingotière. Dans la réalité, le coeur 10 en
réfractaire représente donc une proportion de la surface totale
de la petite face sensiblement plus importante que ce que montre
la figure 2.
De manière connue, les machines de coulée de produits
métalliques en-tre cylindres incorporent parfois à chacune des
petites faces une pièce appelée "patin" qui obture l'espace de
coulée dans la zone située juste au-dessus et juste au-dessous du
col. Le patin a pour particularité d'être réalisé en un matériau
sensiblement plus résistant aux sollicitations mécaniques et à
l'abrasion que le reste de la petite face, par exemple en un
matériau métallique, car il est en contact avec du métal
majoritairement ou totalement solidifié qui peut exercer sur lui
un effort de laminage. Pour atténuer cet effort, il est également
connu de monter le pa-tin sur un support élastique autorisan-t un
'
~ ~3 ~
certain retrait de sa par-t.
La petite face selon l'invention peut, elle aussi,
compor-ter un patin 12 réalisé en céramique, visible sur les
figures 2 et 4. S'il est monté de fason élastique grâce à un
dispositif symbolisé par le ressort 14, il est avantageux que la
partie de la petite face sur laquelle il doit frotter soit aussi
en céramique : on a ainsi un contact céramique - céramique 13
présentan-t une bonne résistance à l'usure et dont l'étanchéité
peut demeurer satisfaisante durant toute l'utilisation de la
petite face. Si on ne souhaite pas que le patin présente
d'élasticité, la solution le plus simple est bien sûr de
l'incorporer de construction à la petite face.
Les petites faces peuvent être enserrées dans un support 15
(non représenté sur la figure 2) comportant des organes non
représentés permettant le placage des petites faces contre les
cylindres. Alternativement, les parties en céramique et en
réfractaire peuvent être des dépôts effectués sur une plaque, par
exemple métallique. Dans ce cas, la zircone est particulièrement
adaptée à cet usage pour les parties en céramique, en raison de
la facilité avec laquelle on peut la faire adhérer à un support
métallique.
Pour apporter une diminution supplémentaire de l'usure des
petites faces à leur contact avec les cylindres, il est également
possible de réaliser un dépôt de céramique sur les surfaces
d'appui coniques 4a, 4b, 4'a des cylindres. On peut également
assurer une lubrification de ce contact, par exemple en y
déposant de fason continue ou discontinue de la poudre de nitrure
de bore, ou tout autre matériau pulvérulent ou liquide pouvant
jouer un rôle équivalent.
Bien entendu, l'inven-tion n'est pas limitée à l'exemple qui
vient d'être décrit et représenté. ~n particulier, les petites
faces peuvent comporter de fason connue dans leur partie centrale
un élément pénétrant à l'intérieur de l'espace de coulée, appelé
"insert", pouvant ê-tre en réf`ractaire classique, en céramlque, ou
.: ~ :. .; , . :
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7 ~ ~
en tout autre matériau, et permet-tant d'améliorer les conditions
de solidification du produit. De même, les cylindres peuvent
comporter, sur leur surface latérale, à chacune des extrémités de
leur partle cylindrique, une gravure en creux destinée à
favoriser l'accrochage de la peau solidifiée du produit sur le
cylindre. Toutefois, si cette gravure est placée à l'extrême
limite de la partie cylindrique et affleure la zone de contact
entre le cylindre et la petite face, il est à craindre qu'elle ne
favorise les infiltrations de métal liquide. Pour cela, il est
préférable de placer ces gravures quelques millimètres en retrait
de ladite zone de contact.
Enfin, au lieu de présenter des faces frontales à section
réduite par rapport à la section médiane comme on vient de le
décrire et de le représenter, les cylindres peuvent, au
contraire, avoir des faces extérieures de section plus importante
que la section médiane. La géométrie de la périphérie des petites
faces doit alors être modifiée en conséquence par rapport à la
configuration décrite précédemment : sa partie frontale a une
forme évasée au lieu de rétrécie. Le contact entre les cylindres
et les petites faces est cette fois réalisé au moyen d'une
traction exercée sur les supports des petites faces, et non plus
d'une pression. La figure 5 représente une telle configuration,
les différents éléments de l'installation étant désignés par les
mêmes symboles que précédemment.
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