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EP0435729A1 - Dispositif de coulée continue de produits métalliques minces entre deux cylindres refroidis en rotation - Google Patents

Dispositif de coulée continue de produits métalliques minces entre deux cylindres refroidis en rotation Download PDF

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Publication number
EP0435729A1
EP0435729A1 EP90403562A EP90403562A EP0435729A1 EP 0435729 A1 EP0435729 A1 EP 0435729A1 EP 90403562 A EP90403562 A EP 90403562A EP 90403562 A EP90403562 A EP 90403562A EP 0435729 A1 EP0435729 A1 EP 0435729A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinders
consumable
casting
deformable material
insert
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90403562A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cosimo Salaris
Jean-Pierre Birat
Jean-Luc Jacquot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
USINOR SA
Original Assignee
USINOR Sacilor SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by USINOR Sacilor SA filed Critical USINOR Sacilor SA
Publication of EP0435729A1 publication Critical patent/EP0435729A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D45/00—Equipment for casting, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0651—Casting wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/066—Side dams

Definitions

  • the invention relates to the continuous casting of thin metallic products, in particular steel. It relates more particularly to so-called “casting between two cylinders" installations.
  • these installations comprise two cylinders with substantially horizontal axes, parallel and coplanar, rotating around their axes in opposite directions, and the cooled lateral surfaces of which form the walls of the mold against which the cast liquid metal solidifies.
  • the casting space is laterally limited by closure plates, called “small faces”, applied against the lateral faces of the cylinders.
  • Their parts in contact with the liquid metal are generally made of refractory material with good insulating properties.
  • the side of the small faces facing the cylinders can be entirely flat, but it can also have a projection, or "insert”, penetrating inside the inter-cylinder space, as in French patent application n ° 88.12074 in the name of the plaintiff.
  • the contacts between the cylinders and the small faces are wedge-shaped, and it is the front face of the insert which laterally limits the casting space.
  • the penetration depth of this insert in the inter-cylinder space can be uniform over its entire height, or decrease as one descends towards the neck at the center of the cylinders. The insert is then said to be "stripped".
  • this insert is advantageous because it allows better control of the solidification of the product in the mold compared to the small faces.
  • controlling the clearance between each cylinder and the protruding part of the insert is problematic. It is indeed necessary to minimize the friction between the insert and the cylinders so as not to interfere with the operation of the machine and, at the same time, to avoid infiltration of liquid metal between the insert and the cylinders which are susceptible to occur as soon as the clearance exceeds 0.1 mm.
  • the dimensions of the insert are fixed so that the clearance is sufficiently small when the machine is in thermal regime, that is to say in particular when the cylinders expanded under the effect of contact with the molten steel have reaches their final radius, increased by around half a millimeter compared to their size at room temperature. But this expansion is not instantaneous: it can be spread over approximately 10 seconds from the filling of the pouring space. During this time, the clearance between the cylinder and the insert retains values which may be too great to guarantee the sealing of the pouring space.
  • the object of the invention is to overcome this drawback of small insert faces by permanently guaranteeing a satisfactory seal of the casting space with respect to the molten metal.
  • the subject of the invention is a device for casting thin metallurgical products by solidifying the liquid metal on the cooled side surfaces of two parallel horizontal cylinders rotating in opposite directions, about their respective axes and spaced one of the other so as to define a casting space, which is closed laterally by small faces each comprising an insert penetrating into the inter-cylinder space, characterized in that it comprises films of a consumable or deformable material, permanently ensuring a functional junction between the lateral faces of the inserts and the ends of the facing cylinders.
  • These films can be placed, prior to casting, either on the lateral faces of the inserts, or on the lateral surface of the cylinders.
  • the device according to the invention makes it possible to seal the pouring space first cold, then for the entire duration of the expansion of the cylinders without this being hampered since the sealing material is consumable or deformable, and its thickness decreases as the cylinders expand.
  • FIG. 1 shows in isolation a possible configuration for a small face 1 provided with a projection 2, or insert, intended to penetrate inside the inter-cylinder space.
  • This insert is incorporated by construction into the small face, or is attached to its front face 3 which is adjusted against the front surfaces of the cylinders when the small face is installed on the machine.
  • the contours 4, 4 ′ of the front surfaces of the cylinders are shown in dotted lines in FIG. 1.
  • the insert has two curved cuts 5, 5 ′ matching the shape of the cylinders. According to the invention, in the configuration shown, the surfaces of these cutouts 5, 5 ′ are each coated with a film 6, 6 ′ intended to seal the contact between the cylinders and the surfaces of the cutouts 5, 5 ′. This film must meet different criteria.
  • its initial thickness is such that, at the very start of casting, while the cylinders are cold, the clearance between the film and the cylinder facing it does not exceed 0.1 mm in order to avoid infiltration of molten metal between the cylinder and the cutout.
  • the cylinder expands and rubs against the film, the latter decreases in thickness due to wear and / or compression. This decrease naturally follows the expansion of the cylinder envelope, since the variation in thickness of the film is linked to the pressure exerted by the expansion.
  • the film When the cylinder has reached its maximum expansion which it will keep for the remainder of the casting if the operating conditions remain stable, the film must be completely consumed, or have a stable residual thickness, so that the clearance between the cylinder and the cutout still does not exceed 0.1 mm.
  • the cutout of the insert can itself be coated with a metal sheet (not shown) intended to reduce the wear of the insert in contact with the cylinders.
  • the sealing film 6, 6 ′ is then deposited on this metal sheet.
  • Figure 2 shows the small face 1, which has just been described, mounted in a continuous casting machine of which a portion of the cylinders 7, 7 'is shown. We see in particular the side surfaces 8, 8 ′ of the cylinders rubbing against the films 6, 6 ′.
  • the film 6, 6 ′ may not be deposited on the cutouts of the insert of the small faces, but on the cylinders themselves prior to casting, as shown in FIG. 3. Each film thus forms a ring surrounding one end of a cylinder. It is then advisable to dig, on the lateral surfaces 8, 8 ′ of the cylinders, grooves 9, 9 ′ in each of which comes a protuberance 10, 10 ′ formed on the internal face of the film 6, 6 ′. This arrangement ensures lateral retention of the films 6, 6 ′ during the rotation of the cylinders, when the films rub against the lateral surfaces 5, 5 ′ of the insert 2.
  • the groove or the surface of the cylinders may also include means, such as aliasing or asperities, serving to avoid or limit the sliding of the film on the cylinder.
  • the film may be made of a material which can be consumed by wear such as carbon or cellulose fibers.
  • the decrease in film thickness can also be the result mainly of the compression force exerted on it by the cylinder and the insert.
  • the use of a metal softer than copper, such as aluminum or lead is then very suitable.
  • the invention is not limited to the example which has just been described and shown. Different other configurations of the insert and of the whole of the small face are possible, the main thing being the presence of sealing films with decreasing thickness over time between the cylinders and the lateral surfaces of the inserts, as the thermal regime of the casting cylinders.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de coulée de produits métalliques minces par solidification du métal liquide sur les surfaces latérales refroidies de deux cylindres horizontaux parallèles en rotation en sens inverses, dans lequel l'espace de coulée est obturé latéralement par des petites faces comportant chacune un insert pénétrant dans l'espace inter-cylindres, caractérisé en ce qu'il comporte des pellicules 6, 6' d'un matériau consommable ou déformable assurant en permanence une jonction fonctionnelle entre les faces latérales 5, 5' des inserts et les extrémités 4, 4' des cylindres en regard. <IMAGE>

Description

  • L'invention concerne la coulée continue de produits métalliques minces, notamment en acier. Elle a trait, plus particulièrement, aux installations dites de "coulée entre deux cylindres".
  • On rappelle que ces installations comportent deux cylindres à axes sensiblement horizontaux, parallèles et coplanaires, tournant autour de leurs axes en des sens opposés, et dont les surfaces latérales refroidies constituent les parois de la lingotière contre lesquelles le métal liquide coulé se solidifie. L'espace de coulée est limité latéralement par des plaques d'obturation, appelées "petites faces", appliquées contre les faces latérales des cylindres. Leurs parties en contact avec le métal liquide sont généralement en matériau réfractaire à bonnes propriétés isolantes. Le côté des petites faces tourné vers les cylindres peut être entièrement plat, mais il peut aussi présenter une saillie, ou "insert", pénétrant à l'intérieur de l'espace inter-cylindres, comme dans la demande de brevet français n° 88.12074 au nom de la demanderesse. Dans ce dernier cas, les contacts entre les cylindres et les petites faces sont en forme de coin, et c'est la face frontale de l'insert qui limite latéralement l'espace de coulée. La profondeur de pénétration de cet insert dans l'espace inter-cylindres peut être uniforme sur toute sa hauteur, ou aller en diminuant au fur et à mesure que l'on descend vers le col à l'entraxe des cylindres. L'insert est alors dit "à dépouille".
  • La présence de cet insert est avantageuse, car elle permet un meilleur contrôle de la solidification du produit dans la lingotière par rapport aux petites faces. Cependant, la maîtrise du jeu ménagé entre chaque cylindre et la partie proéminente de l'insert pose problème. Il est en effet nécessaire de minimiser le frottement entre l'insert et les cylindres pour ne pas gêner le fonctionnement de la machine et, dans le même temps, d'éviter les infiltrations de métal liquide entre l'insert et les cylindres qui sont susceptibles de se produire dès que le jeu dépasse 0,1 mm. Les dimensions de l'insert sont fixées de manière que le jeu soit suffisamment faible lorsque la machine est en régime thermique, c'est-à-dire en particulier lorsque les cylindres dilatés sous l'effet du contact avec l'acier en fusion ont atteint leur rayon définitif, accru de l'ordre du demi-millimètre par rapport à leur taille à la température ambiante. Mais cette dilatation n'est pas instantanée: elle peut s'étaler sur environ 10 secondes à partir du remplissage de l'espace de coulée. Pendant ce laps de temps, le jeu entre le cylindre et l'insert conserve des valeurs qui peuvent être trop importantes pour garantir l'étanchéité de l'espace de coulée.
  • Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient des petites faces à insert en garantissant en permanence une étanchéité satisfaisante de l'espace de coulée à l'égard du métal en fusion.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de coulée de produits métallurgiques minces par solidification du métal liquide sur les surfaces latérales refroidies de deux cylindres horizontaux parallèles en rotation en sens inverses, autour de leurs axes respectifs et espacés l'un de l'autre de manière à définir un espace de coulée, lequel est obturé latéralement par des petites faces comportant chacune un insert pénétrant dans l'espace inter-cylindres, caractérisé en ce qu'il comporte des pellicules d'un matériau consommable ou déformable, assurant en permanence une jonction fonctionnelle entre les faces latérales des inserts et les extrémités des cylindres en regard.
  • Ces pellicules peuvent être placées, préalablement à la coulée, soit sur les faces latérales des inserts, soit sur la surface latérale des cylindres.
  • Comme on l'aura compris, le dispositif selon l'invention permet de réaliser l'étanchéité de l'espace de coulée d'abord à froid, puis pendant toute la durée de la dilatation des cylindres sans que celle-ci soit gênée puisque le matériau d'étanchéité est consommable ou déformable, et que son épaisseur diminue au fur et à mesure de la dilatation des cylindres.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux figures annexées:
    • la figure 1 est une vue de face en perspective d'une petite face à insert munie d'une pellicule consommable ou déformable selon l'invention;
    • la figure 2 est une section selon II-II de la figure 1 sur laquelle on a également partiellement représenté les cylindres de la machine de coulée continue;
    • la figure 3 représente dans les mêmes conditions que la figure 2 une variante d'exécution du dispositif selon l'invention.
  • La figure 1 montre isolément une configuration possible pour une petite face 1 munie d'une saillie 2, ou insert, destinée à pénétrer à l'intérieur de l'espace inter-cylindres. Cet insert est incorporé de construction à la petite face, ou est rapporté sur sa face frontale 3 qui est ajustée contre les surfaces frontales des cylindres lorsque la petite face est installée sur la machine. Les contours 4, 4′ des surfaces frontales des cylindres sont représentés en pointillés sur la figure 1. L'insert présente deux découpes courbes 5, 5′ épousant la forme des cylindres. Selon l'invention, dans la configuration représentée, les surfaces de ces découpes 5, 5′ sont revêtues chacune par une pellicule 6, 6′ destinée à assurer l'étanchéité du contact entre les cylindres et les surfaces des découpes 5, 5′. Cette pellicule doit satisfaire différents critères.
  • Tout d'abord, son épaisseur initiale est telle que, au tout début de la coulée, alors que les cylindres sont froids, le jeu entre la pellicule et le cylindre qui lui fait face ne dépasse pas 0,1 mm afin d'éviter les infiltrations de métal en fusion entre le cylindre et la découpe. D'autre part, au fur et à mesure que le cylindre se dilate et frotte contre la pellicule, celle-ci voit son épaisseur diminuer par usure et/ou par compression. Cette diminution suit naturellement l'expansion de l'enveloppe du cylindre, puisque la variation d'épaisseur de la pellicule est liée à la pression exercée par la dilatation. Lorsque le cylindre a atteint sa dilatation maximale qu'il conservera pendant tout le restant de la coulée si les conditions opératoires restent stables, la pellicule doit être entièrement consommée, ou présenter une épaisseur résiduelle stable, de manière à ce que le jeu entre le cylindre et la découpe ne dépasse toujours pas 0,1 mm.
  • De manière connue, la découpe de l'insert peut elle-même être revêtue par une feuille métallique (non représentée) destinée à réduire l'usure de l'insert au contact des cylindres. La pellicule d'étanchéité 6, 6′ est alors déposée sur cette feuille métallique.
  • La figure 2 montre la petite face 1, qui vient d'être décrite, montée dans une machine de coulée continue dont une portion des cylindres 7, 7′ est représentée. On voit en particulier les surfaces latérales 8, 8′ des cylindres frottant contre les pellicules 6, 6′.
  • En variante, la pellicule 6, 6′ peut ne pas être déposée sur les découpes de l'insert des petites faces, mais sur les cylindres eux-mêmes préalablement à la coulée, comme représenté sur la figure 3. Chaque pellicule forme ainsi un anneau entourant une extrémité d'un cylindre. Il est alors conseillé de creuser, sur les surfaces latérales 8, 8′ des cylindres, des rainures 9, 9′ dans chacune desquelles vient s'insérer une protubérance 10, 10′ ménagée sur la face interne de la pellicule 6, 6′. Cette disposition permet d'assurer le maintien latéral des pellicules 6, 6′ pendant la rotation des cylindres, lorsque les pellicules frottent contre les surfaces latérales 5, 5′ de l'insert 2. La rainure ou la surface des cylindres peuvent également comporter des moyens, tels qu'un crénelage ou des aspérités, servant à éviter ou limiter le glissement de la péllicule sur le cylindre.
  • La pellicule peut être en un matériau consommable par usure tel que du carbone ou des fibres de cellulose. La diminution d'épaisseur de la pellicule peut également être le résultat principalement de l'effort de compression exercée sur elle par le cylindre et l'insert. L'emploi d'un métal plus mou que le cuivre, tel que l'aluminium ou le plomb est alors tout indiqué.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit et représenté. Différentes autres configurations de l'insert et de l'ensemble de la petite face sont envisageables, l'essentiel étant la présence des pellicules d'étanchéité à épaisseur décroissante dans le temps entre les cylindres et les surfaces latérales des inserts, à mesure de la mise en régime thermique des cylindres de coulée.

Claims (7)

  1. Dispositif de coulée de produits métalliques minces par solidification du métal liquide sur les surfaces latérales refroidies de deux cylindres horizontaux parallèles en rotation en sens inverses autour de leurs axes respectifs et espacés l'un de l'autre de manière à définir un espace de coulée, lequel est obturé latéralement par des petites faces comportant chacune un insert pénétrant dans l'espace inter-cylindres, caractérisé en ce qu'il comporte des pellicules (6,6′) d'un matériau consommable ou déformable assurant en permanence une jonction fonctionnelle entre les faces latérales (5,5′) des inserts (2) et les extrémités (4,4′) des cylindres (7,7′) en regard.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pellicules (6,6′) sont placées préalablement à la coulée sur les faces latérales (5, 5′) des inserts (2).
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pellicules (6,6′) constituent des anneaux placés préalablement à la coulée sur la surface latérale (8, 8′) des cylindres (7,7′).
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les cylindres (7,7′) présentent des gorges (9,9′) assurant le maintien des anneaux de matériau consommable ou déformable (6, 6′) sur les cylindres.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit matériau consommable ou déformable est un métal plus mou que le cuivre, tel que l'aluminium ou le plomb.
  6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit matériau consommable ou déformable est du carbone.
  7. Dispositif selon l'un des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit matériau consommable ou déformable est constitué par des fibres de cellulose.
EP90403562A 1989-12-26 1990-12-12 Dispositif de coulée continue de produits métalliques minces entre deux cylindres refroidis en rotation Withdrawn EP0435729A1 (fr)

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FR8917292A FR2656244A1 (fr) 1989-12-26 1989-12-26 Dispositif de coulee continue de produits metalliques minces entre deux cylindres refroidis en rotation.

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EP0435729A1 true EP0435729A1 (fr) 1991-07-03

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