Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
2168354
,,rWO 95/03904 PCT/EP94/02442
1
LINGOTIERE DE COULEE CONTINUE
La prsente invention concerne une lingotire d'une
' installation de coule continue.
Une telle lingotire de coule continue comprend un
' tube de lingotire dfinissant un canal d'coulement axial
pour un mtal en fusion et un corps de lingotire,
entourant le tube de lingotire sur au moins une partie de
sa longueur. Ce corps de lingotire renferme un circuit
refroidissement du corps de lingotire.
Dans une. lingotire de coule continue en
fonctionnement, le tube de lingotire est nergiquement
refroidi par le circuit de refroidissement intgr dans le
corps de lingotire. Ainsi le mtal en fusion se solidifie
au contact de la paroi interne du tube de lingotire pour
former une croflte priphrique. I1 est noter qu'un
accrochage ou un collage de cette croflte priphrique
solidifie la paroi interne du tube de lingotire
produirait un dchirement de la crote priphrique. Afin
d'viter ce risque, il est connu de soumettre la lingotire
un mouvement oscillatoire selon l'axe de coule.
Pour produire un tel mouvement oscillatoire, il est
connu de supporter la lingotire sur une structure de
support, appele table d'oscillation, qui est munie d'un
dispositif gnrateur d'oscillations mcaniques. Cette
table d'oscillation transmet alors la lin
oti
g
re un
mouvement oscillatoire orient selon l'axe de coule.
Afin de se rendre compte de la problmatique inhrente
de telles installations, il convient de remarquer qu'une
lingotire pour couler des billettes en acier a - avec son
tube de lingotire, son corps de lingotire, son circuit de
refroidissement rempli d'un liquide de refroidissement et
ventuellement un inducteur lectromagntique pour raliser
un brassage du mtal en fusion - facilement une masse de
l'ordre de 3 tonnes. A cette masse il faut pouvoir confrer
des oscillations d'une amplitude de quelques millimtres
avec une frquence de 1ordre de 5 Hz et plus. I1 faut ds
lors utiliser un dispositif gnrateur d'
il
osc
lations
216 8 3 ~ 4 pCT/EP94/02442
WO 95/03904
2
mëcaniques très puissant; d'autant plus que ce dispositif
doit non seulement vaincre l'inertie de la lingotière même,
mais aussi l'inertie de la structure de la structure de
support, ainsi que les forces de frottement entre la paroi '
interne du tube de lingotière et le métal en fusion. Les
puissances ëlevées en jeu pour produire les oscillations de '
la lingotière, ont comme effets néfastes des chocs bruyants
et des vibrations préjudiciables à la tenue mécanique de
certains éléments de la lingotière.
I1 a aussi ëté proposé de supporter la lingotière dans
un support à l'aide de ressorts, créant ainsi un
oscillateur harmonique amorti, dont la masse correspond à
la masse de la lingotière. Pour produire des oscillations
forcëes dans un tel système mécanique, il suffit
d'appliquer â la lingotière une force beaucoup plus faible,
puisqu'on peut profiter du phénomène de résonance à la
fréquence propre du système. En pratique la mise en oeuvre
d'une telle solution peut cependant poser des problèmes de
dimensionnement et d'emplacement des ressorts. Ces derniers
doivent en effet supporter le poids élevé de la lingotière,
tout en conférant au système la caractéristique ëlastique
souhaitée.
Le but de la présente invention est de proposer une
lingotière qui oppose au dispositif générateur
d'oscillations mécaniques une masse d'inertie sensiblement
réduite.
Ce but est atteint par une lingotière d'une
installation de coulée continue qui comprend:
un tube de-lingotière ayant une paroi interne et une
3o paroi externe, ladite paroi interne définissant un canal
d'écoulement axial pour un métal en fusion;
un corps de lingotière entourant ladite paroi externe
du tube de lingotiêre sur au moins une partie de sa
longueur de façon à définir avec ce dernier une chambre
étanche contenant un circuit refroidissement du tube de
lingotière; et
un dispositif générateur d'oscillations mécaniques, '
et qui est caractérisée
~WO 95/03904 PCT/EP94/02442
3
en ce que le tube de lingotire est dplaable
axialement par rapport au corps de lingotire;
en ce que le corps de lingotire est raccord au tube
de lingotire au moyen d'lments d'tanchit permettant
un dplacement axial du tube de lingotire par rapport au
Y
corps de lingotire, tout en assurant l'tanchit de
ladite chambre tanche; et
en ce que ledit dispositif gnrateur d'oscillations
mcaniques est connect au tube de lingotire de faon
lo pouvoir transmettre ce dernier un mouvement oscillatoire
axial par rapport au corps de lingotire.
Dans une lingotire selon l'invention la masse en
mouvement oscillatoire est sensiblement rduite la masse
du tube de lingotire. I1 sera apprci que la masse du
tube de lingotire ne reprsente gure plus que 5~ de la
masse totale de la lingotire. Les lments les plus
massiques de la lingotire, savoir le corps de lingotire
avec son circuit de refroidissement rempli d'un liquide de
refroidissement et, le cas chant
l'inducteur
,
lectromagntique sont immobiles sur une charpente de
support et ne doivent pas tre mis en mouvement par le
dispositif gnrateur d'oscillations mcaniques. On rduit
ainsi sensiblement les puissances en jeu pour produire un
mouvement osci~.latoire relatif entre la paroi interne du
tube de lingotire et la crote priphrique du produit
coul. I1 en rsulte un affaiblissement des efforts et
vibrations que l'installation de coule continue doit
subir; d'o une augmentation de la dure de vie de certains
de ses lments. De plus, le corps de lingotire et
l'inducteur, qui ne participent plus au mouvement
oscillatoire, ne sont plus soumis des sollicitations
dynamiques, ce qui a galement une influence favorable sur
leur dure de vie. I1 sera aussi apprci l'absence d'une
structure de support oscillante pour la lingotire rduit
sensiblement les frais d'investissement et d'entretien.
Le corps de lingotire est de prfrence conu de faon
dfinir son extrmit suprieure et infrieure une
ouverture de passage pour le tube de lingotire. Les
2 ~ 6 ~ 3 ~ 4 pCT/EP94/02442
WO 95/03904
4
éléments d'étanchéité sont alors agencés dans ces deux
ouvertures de passage, de façon à délimiter axialement dans
le corps de lingotière une chambre annulaire étanche
pouvant étre mise sous pression par le liquide de
refroidissement. I1 est alors avantageux de dimensionner la
section transversale de l'ouverture de passage supérieure '
plus grande que la section transversale de l'ouverture de
passage infërieure. De cette différence de section résulte
en effet une force hydrostatique sur le tube de lingotière
qui est orientée dans le sens inverse de l'écoulement du
métal en fusion. Cette force hydrostatique permet de
compenser le poids du tube de lingotiêre, ainsi que le
frottement que le métal en fusion exerce sur la paroi
interne du tube de lingotière. I1 sera dès lors apprécié
que cette solution permet de réduire encore davantage les
puissances nécessaires pour produire ledit mouvement
oscillatoire.
Il est possible de prévoir dans le corps de lingotière
différents types de circuits de refroidissement du tube de
lingotière. Dans une exécution préférentielle le corps de
lingotière comprend une chemise de guidage intérieure qui
entour le tube de lingotière et forme avec ce dernier un
premier espace annulaire définissant une première section
de passage pour un liquide de refroidissement. Une chemise
extérieure entoure ladite chemise de guidage intérieure et
forme avec cette derniëre un deuxième espace annulaire,
définissant une deuxième section de passage pour le liquide
de refroidissement qui est sensiblement plus importante que
ladite premiëre 'section de passage.
Dans une première variante d'exécution, la chemise de
guidage intérieure est fixée de façon rigide à la paroi
extérieure du corps de lingotière et forme une gaine dans
laquelle le tube de lingotière peut coulisser axialement.
Cette chemise de guidage intérieure, qui a un poids
relativement faible, peut cependant aussi faire partie du '
tube de lingotière. Dans ce cas elle est mise en
oscillation ensemble avec le tube de lingotière.
~WO 95/03904 2 1 ~ ~ ~ ~ l~. PCT/EP94102442
Le tube de lingotire comprend avantageusement un tube
intrieur, qui dfinit le canal d'coulement pour le mtal
en fusion et qui est le plus souvent un tube en cuivre, et
une cage qui entoure ce tube en cuivre. Cette cage est
5 fixe son extrmit suprieure de faon rigide et tanche
au tube en cuivre et possde son extrmit infrieure une
ouverture de guidage dans laquelle le tube en cuivre est
guid de faon tanche, de sorte pouvoir se dilater
axialement vers le bas. La chemise de guidage intrieure
l0 pour le liquide de refroidissement est alors supporte par
cette cage entourant le tube en cuivre. Lesdits lments
d'tanchits comprennent des lments d'tanchits
infrieurs qui sont connects entre l'extrmit infrieure
de la cage et le corps de lingotire et des lments
d'tanchits suprieurs qui sont connects entre
l'extrmit suprieure de la cage et le corps de
lingotire. I1 s'agit ici d'une solution o les masses en
mouvement sont lgrement plus leves, mais qui prsente
l'avantage non ngligeable que le tube de lingotire et la
2o chemise de guidage intrieure forment une unit assez
rigide. De plus, le tube de lingotire proprement dit. peut
se dilater librement en direction axiale.
Diffrents modes d'excution sont possibles pour les
lments d'tanchit. Ces derniers peuvent par exemple
comprendre un compensateur axial soufflets qui est
connect entre une bride solidaire du tube de lingotire et
une bride solidaire du corps de lingotire. Dans une
excution prfrentielle, les lments d'tanchit
comprennent au moins une membrane dformable lastiquement.
Cette dernire est situe dans un plan transversal l'axe
de coule. I1 s'agit d'une excution particulirement
simple qui assure une tanchit parfaite, ne ncessite
oint d'entretien et
P permet de raliser une construction
trs compacte de la lingotire.
I1 s'est avr qu'une membrane mtallique feuilles
multiples est parfaitement adapte la prsente
utilisation. Ceci n'exclut cependant pas l'utilisation
WO 95/03904 216 8 3 5 4 PCT/EP94102442
6
d°autres matériaux pour former la membrane, par exemple des
membranes en un élastomère armé.
I1 serait possible de connecter un dispositif
générateur d'oscillations mécaniques axiales directement au
tube de lingotiëre, c'est-â-dire sans mécanisme de liaison
intermédiaire. Une solution avantageuse consiste à prêvoir
un levier comme moyen de liaison mêcanique entre le
dispositif générateur d'oscillations mécaniques et le tube
de lingotière. Celui-ci comprend alors une articulation
l0 intermédiaire au moyen de laquelle il est supporté par le
corps de lingotière, un premier bras de levier connecté au
dispositif générateur d'oscillations mécaniques et un
deuxiëme bras de levier qui supporte le tube de lingotière.
Ce mode d'exécution permet d'installer le dispositif
générateur d'oscillations mécaniques latéralement à côté de
la lingotière, oû il ne gêne point et o~1 il peut être
protégé contre des éclaboussures du métal en fusion. Vu que
le tube de lingotière est supporté par le bras de levier,
lui-même supporté par le corps de lingotière, il n'est
point nécessaire de prévoir d'autres moyens de support du
tube de lingotière. En particulier, lesdits éléments
d'étanchéité ne doivent pas remplir de fonction de support
du tube de lingotière dans le corps de lingotière.
La suspension du tube de lingotière dans le bras de
levier se fait de préférence à l'aide de deux tourillons
logés dans un bras fourchu à deux branches. On obtient une
exécution particulièrement compacte de la lingotière
lorsque ladite articulation intermédiaire du bras de
levier, les deux tourillons et le deuxième bras de levier
sont situés à l'intérieur de ladite chambre étanche. Le
deuxième bras de levier doit alors traverser de façon
étanche la chemise extérieure du corps de lingotière.
L'étanchéité entre le deuxième bras de levier et la
chemise extérieure du corps de lingotière est
avantageusement réalisée au moyen d'un compensateur â
soufflets, qui est de préfërence installé â l'intérieur de
ladite chambre étanche. Dans ce contexte il sera apprécié
que tous les ëlëments qui sont installés dans cette chambre
WO 95/03904 . 216 8 3 ~ 4 pCT~p94102442
7
étanche dans le liquide de refroidissement subissent une
certaine lubrification par ce dernier et sont aussi moins
exposës au risque d'un endommagement par le mêtal en
fusion .
Des ressorts lames connects de prfrence entre le
corps de lingotire et le tube de lingotire permettent de
guider ce dernier axialement et vitent que les lments
d'tanchit ne doivent transmettre des efforts
transversaux trop importants.
Des avantages et caractristiques supplmentaires de
l'invention ressortiront de la description dtaille de
modes de ralisation avantageux, prsents ci-dessous,
titre d'illustration, en se rfrant aux dessins annexs,
dans lesquels:
- la Figure 1 reprsente une coupe transversale
travers une lingotire selon l'invention;
- la Figure 2 reprsente une coupe transversale
travers la lingotire de la Figure 1 selon le plan de coupe
(2-2) repr sur la Figure 1;
- les Figures 3 et 4 reprsentent, dans des coupes
longitudinales, schmatiquement des dtails de deux modes
d'excution diffrents d'une lingotire selon l'invention;
- la Figure 5 reprsente une coupe transversale
travers la lingotire de la Figure 3, par le plan de coupe
( 5-5 ) ;
- la Figure 6 représente une coupe transversale
schématique à travers une variante d'exécution de
l'invention.
Les Figures~i et 2 montrent une lingotière 10 qui peut
être utilisée par exemple pour la coulëe continue de
billettes métalliques en acier. Elle comprend un tube de
lingotière 12 ayant une paroi interne 14 et une paroi
externe 16. La paroi interne 14 définit un canal
d'écoulement 18 pour l'acier en fusion. La réfêrence 20
repère l'axe central de ce canal, qui peut être rectiligne
ou courbe. Le plus souvent le tube de lingotière est un
tube en cuivre â paroi épaisse. La section interne de ce
tube définit la section du produit coulé. Sur la Figure 2
WO 95/03904 216 8 3 5 4 PCT~~4/02442
8
est représentée une section carrée; cette section pourrait
cependant aussi être rectangulaire, circulaire ou avoir
toute autre forme. La flèche repérée par la réfërence 21
indique le sens d'écoulement de l'acier en fusion à travers
le tube de lingotière 12.
Le tube de lingotière 12 doit être refroidi
ënergiquement afin de provoquer une solidification de
l'acier en fusion au contact de sa paroi interne 14. A
cette fin il est entouré, normalement sur toute sa hauteur,
par un corps de lingotière 22 qui renferme, dans une
chambre étanche 23, un circuit de refroidissement de la
paroi externe 16 du tube de lingotière 12.
Le circuit de refroidissement représenté sur la Figure
1 est connu en soi. Une chemise de guidage intérieure 24
entoure le tube de lingotière 12 sur presque toute sa
hauteur et forme autour de la paroi externe 16 du tube de
lingotière 12 un premier espace annulaire 26, â section de
passage annulaire très étroite. Une chemise extérieure 28
du corps de lingotiêre 22 entoure la chemise de guidage
intérieure 24 et forme avec cette dernière un deuxième
espace annulaire 30, qui entoure le premier espace
annulaire 26 et définit une section de passage annulaire
sensiblement plus importante. Un circuit d'alimentation
pour liquide de refroidissement est représenté
schématiquement par la flèche 32. Le liquide de
refroidissement pénêtre par une chambre annulaire
d'alimentation 34, située du c8të de l'extrémité infërieure
de la lingotière l0, dans le premier espace annulaire 26.
I1 traverse ce dernier à vitesse élevée et à contre-courant
par rapport au sens de coulée 21, pour sortir dans le
deuxiéme espace annulaire 30. I1 est ëvacué en-dehors du
corps de lingotière 22 par un circuit d'évacuation, qui lui
est représenté schématiquement par la flèche 36. Reste à
noter dans ce contexte que la chemise de guidage intérieure
e
24 est munie d'une bride externe 38 qui est fixée de façon
étanche sur une contre-bride interne 40 de la chemise
extérieure 28. De cette façon la chemise de guidage '
intérieure 24 est supportée de façon rigide par la chemise
,,r,,WO 95/03904 PCT/EP94I02442
9
extrieure 28 du corps de lingotire 22, et la chambre
annulaire d'alimentation 34 est en mme temps spare de
faon tanche dudit deuxime espace annulaire 30.
Sur la Figure 1 on voit que le corps de lingotire 22
est muni son extrmit infrieure d'une base priphrique
' 42 qui dfinit une ouverture de passage 43 pour le tube de
lingotire 12. Avec cette base priphrique infrieure 42
le corps de lingotire prend appui sur une charpente de
support fixe, reprsente schmatiquement par deux poutres
l0 repres par la rfrence 44.
Un dispositif gnrateur d'oscillations mcaniques 46
est support sur la charpente de support ct du corps de
lingotire 22 (le support du dispositif gnrateur
d'oscillations mcaniques 46 sur la charpente de support 44
nest pas reprsent sur la Figure 1). Il s'agit par
exemple d'un piston hydraulique muni d'un circuit
hydraulique connu en soi, qui est apte communiquer une
tige de piston 48 un mouvement de va-et-vient d'une
amplitude de quelques millimtres et dune frquence de
quelques hertz. I1 pourrait cependant aussi s'agir d'un
moteur rotatif muni d'un excentrique qui produit les
oscillations mcaniques. La tige de piston 48 serait dans
ce cas remplace par une bielle. Le piston hydraulique
prsente cependant l'avantage de permettre un ajustage
facile et flexible de l'amplitude, de la frquence et de la
forme des oscillations mcaniques produites.
Sur la Figure 2 on voit que le tube de lingotire 12
est muni son extrmit suprieure de deux tourillons 50
et 52. Ces derniers sont agencs sur deux cts opposs de
la paroi externe 16 du tube de lingotire 12, de faon que
leur axes soient aligns et perpendiculaires l'axe 20 du
tube de lingotire 12. A l'aide de ces tourillons 50 et 52
le tube de lingotire est support par un bras fourchu 56.
Les deux tourillons 50, 52 sont plus prcisment articuls
dans une premire branche 58, respectivement une deuxime
branche 60 du bras fourchu 56, de faon dfinir un axe de
pivotement 61 du tube de lingotire 12 qui est
perpendiculaire la direction de coule. I1 sera not que
WO 95/03904 ~ ,~. PCT/EP94/02442
les deux tourillons 50, 52 sont situés dans ledit deuxième
espace annulaire 30 défini entre la chemise de guidage
intérieure 24 d'un c8té et la chemise extérieure 28 de
l'autre côtê.
5 Le bras fourchu 56 fait partie d'un levier 54 monté
dans le corps de lingotière 22. Ce levier 54 comprend dans '
le deuxième espace annulaire 30 un axe de basculement 63
qui est parallèle à l'axe de pivotement 61 du tube de
lingotière 12. Cet axe de basculement 63 est
l0 avantageusement matërialisé par deux pivots 64 et 66 qui
sont montés de façon symétrique sur le corps de lingotière
22. Chacune des branches 58, 60 du bras fourchu 56 est
alors munie d'un logement cylindrique 68, 70 pour un des
deux pivots 64, 66. I1 sera noté que chacun des pivots 64,
66 peut étre monté de l'extêrieur du corps de lingotiêre
22, afin de permettre un montage et démontage aisés du
levier 54. A cette fin la chemise extérieure 28 du corps de
lingotiêre 22 est munie de deux blocs support 72, 74 dans
lesquels les pivots 64 et 66 sont logés dans un alésage de
passage. Chaque pivot 64, 66 est muni d'une bride de
fixation 76, 78 qui est fixée à l'aide de vis ,(non
représentées) sur le bloc de support 72, 74. Un joint entre
la bride 76, 78 et le bloc support 72, 74 assure, de
préférence ensemble avec un ou plusieurs joints toriques
dans l'alésage de passage du bloc de support 72, 74,
l'êtanchéité de ce montage.
Du cSté opposé au bras fourchu 56, le levier 54
comprend un deuxiême bras de levier 80 qui traverse de
façon étanche ~ la chemise extérieure 28 du corps de
lingotière 22. Ce passage étanche est de préférence réalisé
à l'aide d'un compensateur à soufflets 82, qui est connecté
de façon étanche avec sa première extrémité à la chemise
extérieure 28 du corps de lingotière 22 et avec sa deuxième
extrémité à un ëpaulement du deuxième bras de levier 80.
A l'extérieur du deuxiëme espace annulaire 30, de
prêférence à proximitë immédiate de la chemise extërieure
28 du corps de la lingotière 22, le deuxiëme bras de levier '
80 est connecté à l'aide d°une articulation cylindrique 84,
~WO 95/03904 2 i 6 ~ 3 5 4 PCT/EP94/02,442
11
axe parallle l' axe de basculement 63 du levier 54 ,
la tige de piston 48. I1 sera not que les deux tourillons
50, 52, le bras fourchu 56, l'axe de basculement 63, la
plus grande partie du deuxime bras de levier 80 et le
compensateur soufflets 82 sont intgrs dans le deuxime
espace annulaire 30. Ce mode de ralisation permet non
seulement d'avoir un gabarit compact de la lingotire 10,
mais assure galement une protection efficace de ces
lments. I1 sera aussi not que tous ces lments sont
immergs dans le liquide de refroidissement, ce qui assure
une certaine lubrification des articulations.
Le mouvement de va-et-vient de la tige de piston 48 est
transmis par le levier 54 au tube de lingotire 12. Ce
dernier est mont dans le corps de lingotire 22 et
raccord ce dernier de faon pouvoir suivre le
mouvement oscillatoire du levier 54. I1 en rsulte que tube
de lingotire 12 est assujetti un mouvement oscillatoire
forc par rapport au corps de lingotire 22 qui reste
immobile. La masse en mouvement correspond donc la masse
du tube de lingotire 12 qui est gnralement au moins
vingt fois plus faible que la masse totale de la
lingotire, qui comprend, en-dehors du tube de lingotire
12, le corps de lingotire 22 rempli d'un liquide de
refroidissement et ventuellement un inducteur
lectromagntique 86. Ce dernier, qui sert au brassage de
l'acier en fusion, est intgr de faon connue en soi dans
ledit deuxime espace annulaire 30 du corps de lingotire
22, dans lequel il est support par la chemise extrieure
28 du corps de' lingotire 22. Cet inducteur 86 est par
consquent lui aussi immobile par rapport au tube de
lingotire qui est assujetti au mouvement oscillatoire.
La chemise extrieure 28 est raccorde, ces deux
extrmits axiales, de faon tanche la paroi externe 16
du corps de lingotire 22 au moyen d'lments d'tanchit
qui permettent un dplacement axial du tube de lingotire
12 par rapport au corps de lingotire 22. Ces lments
dtanchit comprennent de prfrence une membrane
infrieure 88, dlimitant ladite chambre tanche 23 du
WO 95103904
216 8
3 5 4
PCT/EP94/02442
12
corps de lingotire 22 axialement son extrmit
.. infrieure, et une membrane suprieure 90, dlimitant
~Ca~-
~ celle-ci axialement son extrmit suprieure. I1 s'agit
de membranes annulaires contenues dans un plan transversal
l'axe de coule et dformables lastiquement dans une
direction perpendiculaire leur surface. Des membranes
mtalliques feuilles multiples peuvent par exemple
convenir cette utilisation.
Sur la Figure 1 on voit que la membrane annulaire
l0 infrieure 88 est raccorde d'un ct avec son bord
priphrique extrieur la base priphrique 42 du corps
de lingotire 22 et de l'autre ct avec son bord intrieur
une bride infrieure 92. Cette dernire est rendue
solidaire de l'extrmit infrieure du tube de lingotire
12 par l'intermdiaire de clavettes 94, 96, qui sont loges
dans une rainure 98 du tube de lingotire 12. Les clavettes
94 et 96, ainsi que le bord intrieur de la membrane
infrieure 88 sont fixs par serrage entre la bride 92 et
une contre-bride 100, qui est fixe par des vis sur la
bride 92. Des joints d'tanchits assurent l'tanchit de
ce montage. Le bord extrieur de la membrane 88 est fix
par serrage entre la base priphrique 42 et une contre-
bride 110. Des joints d'tanchit assurent l'tanchi.t
entre la membrane 88 et la base priphrique 42,
ZS respectivement la contre-bride 110. Le montage de la
membrane suprieure 90 est ralis de faon analogue. Une
contre-bride 114 fixe le bord extrieur de la membrane
suprieure 90 sur une couronne suprieure 116 solidaire de
la chemise extrieure 28 du corps de lingotire 22. Cette
couronne suprieure 116 dfinit une ouverture de passage
suprieur 117 pour le tube de lingotire 12. Une contre-
bride 118 fixe le bord intrieur de la membrane suprieure
90 sur une bride suprieure 120 du tube de lingotire 12.
La bride suprieure 120 est rendue solidaire de.._1'extrmit
suprieure du tube de lingotire 12 de la mme faon que la
bride infrieure 90. Les deux tourillons 50 et 52 sont
d'ailleurs avantageusement supports par ladite bride
suprieure 120 (cf. Fig.1).
~WO 95/03904 PCTIEP94/02442
~1b~3~4
13
I1 sera not qu'il est avantageux de prvoir pour
l'ouverture de passage infrieure 42, dfinie par la base
infrieur 42, une section transversale (ou projete) plus
petite que pour l'ouverture de passage suprieure 117
dfinie par la couronne suprieure 116. Lors de la mise
' sous pression de la chambre tanche 23 il en rsulte une
force hydrostatique applique au tube de lingotire 12 qui
est dirige dans le sens inverse du sens de coule 21.
Comme la pression qui rgne l'intrieur de la chambre
l0 d'alimentation annulaire 34, respectivement l'intrieur
du 2me espace annulaire 30 est de l'ordre de quelques
bars, il suffit d'une diffrence de quelques centimtres
entre le diamtre intrieur de la couronne suprieure 116
et le diamtre intrieur de la base infrieure 42 pour
compenser par ladite force hydrostatique aussi bien le
poids du tube de lingotire 12, que le frottement que le
mtal de coul exerce sur la paroi interne 14 du tube de
lingotire 12. I1 en rsulte que les forces ncessaires
pour faire osciller le tube de lingotire 12 par rapport au
2o corps de lingotire 22 sont quasi rduites aux forces
ncessaires pour dformer les membranes 88 et 90 et pour
vaincre le frottement, entre la paroi interne 14 du tube de
lingotire 12 et le produit coul, d essentiellement au
dplacement du tube de lingotire 12.
Les Figures 3 5 fournissent des informations
supplmentaires au sujet du montage des membranes
annulaires. Sur la Figure 3 on voit que les membranes
infrieurs et suprieurs 88' et 90' sont toutes les deux
encastres avec~leur bord intrieur au niveau du tube de
lingotire 12, tandis que leur bord extrieur peut se
dplacer lgrement entre la base 42 (respectivement 116),
et la contre-bride 110 (respectivement 114). Ce mode de
fixation des membranes 88' et 90' augmente leur flexibilit
et rduit les efforts transversaux qu'elles doivent
transmettre du tube de lingotire 12 au corps de lingotire
22. Pour la transmission de ces efforts transversaux on
utilise de prfrence des lments distincts, par exemple
un ou plusieurs ressorts lames connects entre le tube de
WO 95/03904 ~ 16 8 3 5 4 PCT/EP94/02442
1~
lingotière 12 et le corps de lingotière 22. La figure 5
représente à titre d'exemple un tel ressort à lames 122,
qui a trois branches espacêes de 45°. Cet êlément 122 se
laisse facilement déformer perpendiculairement au plan du
dessin et présente en méme temps une résistance élevée à un
effort de traction. I1 est de préférence monté du côté de
l'extrémité inférieur du tube de lingotière 12, vu que
l'extrémité supérieur est déjâ rigidement supportée dans le
bras fourchu 56 du bras de levier 54. De plus cet élëment
122 est monté de façon â étre sollicité en traction. Sur la
Figure 5' la flêche 124 représente à titre d'exemple la
composante horizontal de la force de traction que le
produit coulé extrait du tube de lingotière 12 exerce sur
1°extrémité infêrieure de celui-ci. Cette force qui est
loin d'étre négligeable est transmise par l'élément 122 du
tube de lingotière 12 au corps de lingotière 22; la
membrane 88' n'intervient point dans cette transmission.
Dans le cas o~ l'axe de la lingotière définit un arc de
cercle il est avantageux d'orienter l'élément 122 de façon
que le prolongement de sa fibre neutre passe par le centre
de courbure de cet arc de cercle. L'axe de pivotement 61 du
tube de lingotière 12 dans le bras fourchu 56, l'axe de
basculement 63 du levier 54 et l'axe de l'articulation
cylindrique 84 sont dans ce cas agencës de façon qu'ils
soient coupés tous les trois par une droite passant elle
aussi par ledit centre de courbure. I1 s'ensuit que le tube
de lingotière effectue ses oscillations le long d'une
trajectoire qui ëpouse sensiblement la courbure du produit
coulé au niveau~du tube de lingotière.
Sur la Figure 4 on voit que la membrane supérieur 90 "
est encastrëe avec ces deux bords. Ceci ne cause pas
d'inconvénients majeurs, vu que l'extrémité supérieure du
tube de lingotière 12 transmet des efforts transversaux à
travers les tourillons 50, 52 directement au levier 54 (cf
Figure 2). Sur cette Figure 4 on a aussi représenté, de
façon schématique, des éléments annulaires de support 126,
128 des membranes 88 " et 90 " . Le but des ces éléments de
support 126 et 128, qui sont par exemple solidaires du tube
21 b835~.
~WO 95/03904 PCTIEP94102442
de lingotire 12, est de limiter la dformation des
membranes 88 " et 90 " qui est due la pression du liquide
de refroidissement dans la chambre tanche 23.
La Figure 6 reprsente une variante d'excution
5 particulirement intressante d'une lingotire 210 selon
l'invention. Un tube de lingotire 212 comprend un tube en
cuivre 214 qui dfinit le canal d'coulement axial 18 pour
le mtal en fusion. Dans cette variante d'excution le tube
en cuivre 214 est entour par une cage 216. Celle-ci
10 comprend des lments raidisseurs 222 reliant une bride
suprieure 218 et une bride infrieure 220. La bride
suprieure 218 est fixe rigidement. l'extrmit
suprieure du tube en cuivre 214. La bride infrieure 220
entoure le tube en cuivre 214 de faon tanche, mais n'est
15 pas fixe rigidement ce dernier. I1 en rsulte que le
tube en cuivre 214 peut se dilater axialement travers la
bride 220 lorsqu'il subit des dilatations thermiques. Un
j oint d tanchit, par exemple un j oint en VITON ~ ou un
joint torique rsistant des tempratures leves
assure
,
l'tanchit entre la bride infrieure 220 et le tub
e en
cuivre 214.
La cage 216 supporte une chemise de guidage 224 qui
dfinit un espace annulaire de passage troit 226 pour le
liquide de refroidissement autour du tube en cuivre 214.
Cette chemise de guidage 224 est munie d'un collet 228 qui
coopre avec une paroi de sparation annulaire 230 du corps
de lingotire 22, pour dlimiter dans la lingotire 210 une
chambre annulaire d'alimentation 234 de l'espace annulaire
226. I1 sera not que le collet 228 et la paroi de
sparation 230 sont relis entre eux par un lment
d'tanchit 236 qui permet ncessairement leur dplacement
relatif selon l'axe de coule. Dans une excution
prfrentielle l'lment d'tanchit 236 comprend une
bague qui est fixe de faon tanche la paroi de
sparation 230 et qui dfinit dans une cavit annulaire du
collet 228 un joint labyrinthe. Ce joint labyrinthe
pourrait la rigueur tre remplac par un ou plusieurs
joints toriques.
WO 95/03904 216 8 3 5 4 pCT~p94102442
s
1G
Une membrane d'étanchéité supérieure 90 et infêrieure
88 connectent les brides supérieures 218 et inférieures 220
au corps de lingotiére 22. I1 sera noté que dans
l'exécution de la Figure 6, les bords extérieurs et
intérieurs des deux membranes 90, 88 sont encastrés
rigidement. Les modes de fixation des membranes dëcrites à
l'aide des Figures 3 et 4 restent bien entendu des
alternatives valables.
Le tube en cuivre 214, la cage 216 et la chemise de
guidage du liquide de refroidissement 224 définissent, dans
l'exécution selon la Figure 6, un ensemble assez rigide,
qui est déplaçable en bloc axialement par rapport au corps
de lingotière 22. Cet ensemble est supporté par un bras de
levier 254 (représenté sur la Figure 6 par son axe) à
l' aide des deux tourillons 250, 252 qui font partie de la
bride supérieure 218.
Reste à noter que dans l'exécution de la Figure 6, le
liquide de refroidissement entre dans la chambre annulaire
d'alimentation 234, passe à grande vitesse à travers
l'espace annulaire étroit 226 0~ il subit une perte de
charge importante, et ressort de la lingotière après avoir
traversê l'espace annulaire 240, qui peut abriter par
exemple un brasseur électromagnétique (non représenté). Vu
que la pression dans la chambre annulaire d'alimentation
234 est plus élevée que la pression dans la chambre
annulaire 240, la pression hydrostatique qui est exercée
sur le collet 228 contribue à supporter l'ensemble tube en
cuivre 214, cage 216 et chemise de guidage du liquide de
refroidissement~224.
Méme si une exécution selon la Figure 6 a
l'inconvénient que la masse à faire osciller est légèrement
plus grande, elle a cependant l'avantage que le tube de
cuivre 214 est moins sollicité mécaniquement que le tube de
cuivre 14.
