PT95018A

PT95018A - PROCESS AND DIRECT CONTINUOUS LEAK DEVICE OF FINE METAL PRODUCTS

Info

Publication number: PT95018A
Application number: PT95018A
Authority: PT
Inventors: Philippe Blin; Yves Grandgenevre; Laurent Sosin; Christophe Ganser; Jean-Luc Jacquot
Original assignee: Usinor Sacilor
Priority date: 1989-08-18
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1991-04-18
Also published as: EP0413650A1; CS397290A2; IE902962A1; CA2023504A1; FR2650966A1; NO903605D0; DD297088A5; HU905044D0; BR9004073A; KR910004272A; AU6107290A; FI904038A0; PL286526A1; JPH0390252A; NO903605L; HUT57102A; CN1049989A

Description

USINOR SACILOR "PROCESSO E DISPOSITIVO DE VAZAMENTO CONTÍNUO DIRECTO DE PRODUTOS METÁLICOS FINOS" A presente invenção refere-se ao domínio das instalações de vazamento contínuo directo de produtos metálicos, nomeadamente de aço, de pequena espessura, nas quais a solidificação do produto é assegurada pelo contacto entre o metal líquido e a superfície externa de um único cilindro ou de dois cilindros de rotação energicamente arrefecidos interiormente. 0 vazamento contínuo directo de produtos finos de aço (da ordem dos 10 mm de espessura, e menos) é experimentado actual_ mente em dois tipos principais de instalações : por um lado instalações nas quais o produto é solidificado numa lingoteira que comporta duas paredes móveis constituídas pelas superfícies externas de dois cilindros de rotação em torno de dois eixos paralelos e arrefecidos interiormente de modo enérgico; por outro lado, instalações nas quais a superfície externa de um cilindro único arrefecido interiormente lambe um -2-USINOR SACILOR " PROCESS AND DIRECT CONTINUOUS LEAKING DEVICE OF FINE METAL PRODUCTS " The present invention relates to the field of direct continuous casting installations of metal products, namely steel, of small thickness, in which the solidification of the product is ensured by the contact between the liquid metal and the external surface of a single cylinder or two rotationally energetically cooled cylinders. Direct continuous casting of fine steel products (of the order of 10 mm thickness, and less) is currently experienced in two main types of plant: on the one hand, installations in which the product is solidified in an ingot mold comprising two movable walls by the external surfaces of two rotation cylinders about two parallel and internally cooled axes; on the other hand, installations in which the external surface of an inner cooled single cylinder licks a 2-

banho de metal líquido, de modo a formar sobre o cilindro uma película que solidifica rapidamente.liquid metal bath so as to form a rapidly solidifying film on the cylinder.

As experiências em curso ainda não permitiram a obtenção de produtos total e constantemente satisfatórios. Entre os principais defeitos encontrados figura a qualidade insuficiente dos bordos do produto. Estes muitas vezes apresentam irregularidades de espessura, de planeza e de aspecto, e seria então necessário rematá-los com vista a uma utilização ulterior do produto. Estes defeitos são aliás, em natureza e em importância, inteiramente comparáveis aos encontrados nos produtos fabricados por laminagem a quente a partir de lingotes de vazamento contínuo clássico, que estes produtos finos directamente vazados em contínuo são destinados a suplantar.The ongoing experiments have not yet yielded the total and consistently satisfactory products. Among the main defects found is the insufficient quality of the edges of the product. These often have irregularities of thickness, flatness and appearance, and it would then be necessary to top them for further use of the product. These defects are, by nature and in importance, entirely comparable to those found in products manufactured by hot rolling from conventional continuous cast ingots, which these thin products directly cast continuously are intended to supplant.

Por outro lado, logo que tais instalações estejam em condições de vazar bandas de grande largura (por exemplo, superior a 1 m), será interessante ter a possibilidade de vazar na mesma instalação produtos destinados a conservar a sua largura normal e produtos que podem ser facilmente de novo fendidos para dar uma pluralidade de bandas de menor largura.On the other hand, as soon as such installations are able to leak large strips (eg more than 1 m), it will be interesting to have the possibility of leaking into the same plant products intended to maintain their normal width and products that can be easily split back to give a plurality of smaller width bands.

Bem entendido, as modificações a introduzir na instalação não deveriam necessitar da mudança de demasiadas peças essenciais da mesma. -3- yOf course, the modifications to the installation should not necessitate a change of too many essential parts of the installation. -3- and

0 objectivo da presente invenção é facilitar a operação de remate dos bordos do produto e mesmo o fendimento deste mesmo produto.The object of the present invention is to facilitate the back edge operation of the product and even the fission of the same product.

Para este efeito, a presente invenção tem como objecto um processo de vazamento contínuo de produtos metálicos de pequena espessura, nomeadamente de aço, por solidificação do metal líquido sobre a superfície arrefecida de pelo menos um cilindro de rotação, caracterizado pelo facto de, a quando da solidificação do metal, se formar sobre pelo menos uma face do produto uma linha de menor resistência mecânica sensivelmente paralela aos bordos. A presente invenção tem igualmente como objecto uma instalação para a realização deste processo, caracterizada pelo facto de pelo menos um dos cilindros apresentar sobre a sua periferia pelo menos uma descontinuidade superficial.To this end, the present invention relates to a continuous casting process of thin metal products, in particular steel, by solidification of the liquid metal on the cooled surface of at least one rotation cylinder, characterized in that when of the solidification of the metal, a line of lesser mechanical resistance is formed on at least one side of the product substantially parallel to the edges. The present invention also relates to an installation for carrying out this process, characterized in that at least one of the cylinders has on its periphery at least a surface discontinuity.

Numa forma de realização, esta descontinuidade superficial está situada na proximidade de uma das extremidades do cilindro, e é constituída por um entalhe oco, tal como uma ranhura, que pode ser cheio com um material isolante térmico. Noutra forma de realizaçao, a descontinuidade é constituída por uma zona em relevo. /- %In one embodiment, this surface discontinuity is situated in the vicinity of one end of the cylinder, and is constituted by a hollow notch, such as a groove, which may be filled with a thermal insulation material. In another embodiment, the discontinuity is constituted by a raised zone. / -%

Como facilmente se compreende, o remate dos bordos do produto ou o seu fendimento, posteriormente ao vazamento, é efectuado de acordo com as linhas de menor resistência mecânica formadas sobre o produto durante a solidificação. Ê também possível empregar uma aparelhagem de corte de concepção mais simples que no caso em que o produto apresenta uma resistência uniforme ao cisalhamento em toda a sua largura. A presente invenção será melhor compreendida após a descrição que segue, fazendo referência ã única folha de desenhos onde, a figura 1 representa esquematicamente o processo de solidificação do metal líquido sobre a superfície de um cilindro arrefecido que comporta uma ranhura; a figura 2 representa esquematicamente uma instalação de vazamento entre dois cilindros fixos um em relação ao outro, e dispostos de acordo com a presente invenção; a figura 3 representa esquematicamente uma instalação similar, em que os cilindros são transladáveis um em relação ao outro, e dispostos de acordo com a presente invenção. A presente invenção tem a sua origem na observação de acordo com a qual, numa máquina de vazamento contínuo sobre umAs can easily be understood, the top edge of the product or its fissure after the casting is carried out according to the lines of least mechanical resistance formed on the product during solidification. It is also possible to employ a cutting apparatus of a simpler design than in the case where the product exhibits a uniform resistance to shear over its entire width. The present invention will be better understood after the following description with reference to the single sheet of drawings, wherein Figure 1 schematically represents the solidification process of liquid metal on the surface of a cooled cylinder having a groove; Figure 2 schematically shows a casting installation between two cylinders fixed relative to one another and disposed in accordance with the present invention; Figure 3 schematically shows a similar installation, wherein the rollers are translatable relative to one another and disposed in accordance with the present invention. The present invention has its origin in the observation according to which, in a continuous casting machine on a

vr cilindro ou entre dois cilindros, um risco acidental da superfície de um cilindro resulta na formação de fendas e de heterogeneidades de estrutura no produto durante a sua solidificação. 0 mecanismo desta formação está ilustrado na figura 1. 0 aço líquido 1 entra em contacto com a superfície externa de um cilindro 2 munido de meios de arrefecimento não representados, tais como canais internos de circulação de água. A extração de calor a partir do líquido operada pelo cilindro, simbolozada pelas setas 3, 3' , tem como consequência a formação de uma camada 4 de metal solidificado entre o cilindro e o metal ainda líquido, camada esta cuja espessura cresce ãmedida da rotação do cilindro, até que o produto completamente solidificado se separa dele. Se a superfície do cilindro comportar uma ranhura 5 suficientemente estreita para que, devido aos fenómenos de tensão superficial, o metal líquido aí não possa penetrar, a parte da crosta solidificada situada na vertical desta ranhura sofre uma extracção de calor menor que as partes envolventes. Com efeito, contrariamente às partes envolventes, não beneficia do contacto directo entre a crosta e a superfície arrefecida do cilindro. Daí resulta que, por cima da ranhura, a solidificação i anormalmente lenta, o que se traduz por uma espessura solidificada inferior àquela que normalmente deveria ser. Este fenómeno é agravado pela acumulação na parte menos solidificada de constrangimentos termomecânicos exercidos sobre a crosta, que provoca uma descolagem da crosta na vizinhança dos bordos da ranhura. Este processo acarreta que a estrutura do produto apresente particularidades onde a solidifi- 4 -6-or between two cylinders, an accidental risk of the surface of a cylinder results in the formation of cracks and structural heterogeneities in the product during its solidification. The mechanism of this formation is illustrated in Figure 1. The liquid steel 1 comes into contact with the outer surface of a cylinder 2 provided with cooling means not shown, such as internal water circulation channels. The extraction of heat from the liquid operated by the cylinder, symbolized by the arrows 3, 3 ', results in the formation of a layer 4 of solidified metal between the cylinder and the still liquid metal, which layer grows the thickness as the rotation of the cylinder. until the completely solidified product separates from it. If the surface of the cylinder has a groove 5 sufficiently narrow that due to surface tension phenomena the liquid metal can not penetrate therein, the part of the solidified crust located vertically of this groove undergoes a lower heat extraction than the surrounding parts. In fact, contrary to the surrounding parts, it does not benefit from direct contact between the crust and the cooled surface of the cylinder. As a result, above the groove, the solidification i is abnormally slow, which translates into a solidified thickness lower than that which should normally be. This phenomenon is aggravated by the accumulation in the less solidified part of thermomechanical constraints exerted on the crust, which causes a crust detachment in the vicinity of the edges of the groove. This process entails that the structure of the product exhibits particularities where the solidification of 4-

caçao teve lugar por cima de uma ranhura. Estas particularidades conduzem a uma maior fragilidade do produto, e são favoráveis à formação de fissuras, ou fendas, que são redibitórias quando aparecem num produto destinado a ser utilizado. Constituem, com efeito, princípios de rotura.took place over a groove. These particularities lead to a greater fragility of the product, and are conducive to the formation of cracks, or cracks, which are resilient when they appear in a product intended to be used. They are, in effect, principles of rupture.

Isto explica a razão pela qual a superfície de um cilindro de vazamento deve em princípio estar isenta de tais riscos que podem provocar defeitos distribuídos aleatoriamente. Em compensação, os inventores pensaram que é interessante criar de um modo deliberado, na vizinhança dos bordos do produto e paralelamente a eles, heterogeneidades de estrutura que conduzem a uma maior fragilidade do produto nessas zonas, e mesmo à formação imediata de fendas. Estes defeitos constituem locais preveligi-ados de rotura aquando do remate dos bordos. Este remate pode então ser realizado por meio de máquinas de concepção mais rudimentar que as tesouras de bordos do tipo das que são utilizadas a jusante dos laminadores de fitas. No caso da presente invenção, uma simples dobragem dos bordos é com efeito suficiente para provocar a sua separação do resto do produto.This explains why the surface of a casting cylinder must in principle be free from such hazards which can cause randomly distributed defects. In compensation, the inventors thought that it is interesting to create, in the vicinity of the edges of the product and in parallel with them, heterogeneities of structure which lead to greater fragility of the product in those areas, and even to the immediate formation of cracks. These defects constitute pre-rupture sites at the end of the edges. This backtack can then be performed by means of machines of a more rudimentary design than the edge shears of the type that are used downstream of the tape mills. In the case of the present invention, a simple folding of the edges is in effect sufficient to cause their separation from the rest of the product.

Em certos casos, o atrito dos bordos sobre as paredes refractãrias que obturam lateralmente a lingoteira é mesmo suficiente para iniciar a separação dos bordos a partir da solidi ficação do produto.In certain cases, the friction of the edges on the refractory walls which laterally seals the ingot is even sufficient to initiate the separation of the edges from the solidification of the product.

/ A figura 2 representa esquematicamente uma instalação de vazamento contínuo entre dois cilindros 2,2' que, durante o vazamento, permanecem fixos um em relação ao outro. 0 espaço de vazamento é obturado lateralmente por duas paredes refractárias 7,7' chamadas "pequenas faces", aplicadas contra as extremidades dos cilindros, e contra as quais solidificam os bordos do produto. Os cilindros comportam sobre a sua periferia, na vizinhança de cada uma das suas extremidades, uma descontinuidade superficial constituída por uma ranhura 5,5',5",5. Cada uma destas ranhuras forma sobre o produto uma linha de menor resistência mecânica na proximidade de um bordo, e de acordo com a qual efectuar-se-ã posteriormente o remate dos bordos. É claro que as ranhuras que actuam sobre as faces opostas do mesmo bordo do produto (5 e 5" por um lado, 5' e 5por outro) devem ser colocadas preferencia^ mente em frente uma da outra, a fim de que as linhas de menor resistência mecânica que elas definem tenha os seus efeitos somados na altura do remate dos bordos. A figura 3 representa esquematicamente uma instalação de vazamento na qual o cilindro 2 está fixo e o cilindro 2' móvel sobre o seu eixo, como indicado pela seta. Estes cilindros são chamados "trasladáveis" um em relação ao outro. A pequena face 8, respectivamente 8', é solidária com a extremidade lateral do cilindro 2 respectivamente 2' e assenta de maneira deslizante sobre a superfície de trabalho do cilindro 2' respectivamente 2. Este dispositivo tem por fim permitir mudar a largura do produto, mesmo durante o próprio vazamento. Sendo dada a multiplicidade de posições que podem tomar os cilindros um em relação ao outro, não é possível de os ranhurar de modo a fazer cooperar sempre as respectivas ranhuras, contrariamente ao caso precedente. Por conseguinte, sobre cada cilindro só se prepara uma ranhura única 5,5', disposta na vizinhança da extremidade do cilindro solidário com a pequena face 8,8'. Deste modo, as linhas de menor resistência mecânica formadas sobre o produto são somente em número de uma por bordo. 0 seu efeito deve ser portanto suficientemente marcado para permitir, apesar de tudo, o remate fácil dos bordos em condições análogas às do caso precedente.Figure 2 schematically shows a continuous casting installation between two cylinders 2,2 'which, during casting, remain fixed relative to one another. The pouring space is laterally filled by two refractory walls 7, 7 'called' small faces', applied against the ends of the cylinders, and against which the edges of the product solidify. The cylinders bear on their periphery, in the vicinity of each of their ends, a surface discontinuity constituted by a groove 5,5 ', 5 " 5. Each of these grooves forms on the product a line of lesser mechanical resistance in the vicinity of one edge, and according to which the edges are later resealed. Of course, the grooves acting on opposite faces of the same edge of the product (5 and 5 'on the one hand, 5' and 5 on the other) should preferably be placed in front of each other, so that the lines the lower mechanical resistance they define has its effects added at the time of the backstitching of the edges. Figure 3 schematically shows a casting installation in which the cylinder 2 is fixed and the cylinder 2 'movable on its axis, as indicated by the arrow. These cylinders are called " translatable " one in relation to the other. The small face 8, respectively 8 ', is integral with the lateral end of the cylinder 2 respectively 2' and slidably rests on the working surface of the cylinder 2 'respectively 2. This device is intended to allow changing the width of the product, even during the leak itself. Given the multiplicity of positions that the cylinders can take with respect to each other, it is not possible to slot them in such a way as to always make their grooves cooperate, contrary to the foregoing case. Therefore, a single groove 5,5 'is disposed on each cylinder only, disposed in the vicinity of the end of the cylinder integral with the small face 8,8'. In this way, the lines of least mechanical resistance formed on the product are only in number of one per edge. Its effect must therefore be sufficiently marked to permit, in spite of everything, easy finishing of the edges in conditions analogous to those of the preceding case.

No caso de vazamento sobre um só cilindro ranhurado nas suas duas extremidades, ainda aqui não se pode formar sobre o produto senão uma só linha de menor resistência mecânica por bordo, visto que a solidificação de uma das faces do produto se efectua de maneira livre. No entanto, este inconveniente é minimizado pelo facto de os produtos vazados segundo esta técnica serem em geral mais delgados do que os vazados entre dois cilindros. 0 remate dos bordos encontra-se portanto facilitado.In the case of leakage on a single cylinder grooved at both ends, it is still not possible to form on the product other than a single line of least mechanical resistance on board, since the solidification of one of the faces of the product takes place in a free manner. However, this drawback is minimized by the fact that products cast according to this technique are generally thinner than those cast between two cylinders. The backtacking of the edges is therefore facilitated.

As ranhuras devem ser por um lado suficientemente estreitas e nitidamente desenhadas para que as forças de tenção superficial impeçam que o metal líquido penetre até ao fundo das ranhuras, e, por outro lado, suficientemente largas e profundas para criar uma rotura significativa no modo de arrefecimento do produto.The grooves must be on the one hand sufficiently narrow and sharply drawn so that the surface tension forces prevent the liquid metal from penetrating to the bottom of the grooves and, on the other hand, sufficiently wide and deep enough to create a significant break in the cooling mode of product.

Dimensões possíveis para as ranhuras sao da ordem de 0,5 mm para a largura e 0,5 mm para a profundidade. A secção da ranhura pode ter qualquer forma, tal como triangular, ou, de preferência, sensivelmente quadrada ou rectangular. Estas últimas formas são, com efeito, as mais aptas a evitar as infiltrações de metal líquido na ranhura, porque provocam uma rotura da superfície do cilindro mais acentuada que não o faria uma ranhura de secção triangular.Possible dimensions for grooves are in the order of 0.5 mm for the width and 0.5 mm for the depth. The section of the groove may have any shape, such as triangular, or, preferably, substantially square or rectangular. The latter forms are in fact the most capable of preventing liquid metal infiltrations into the groove because they cause a rupture of the surface of the cylinder more pronounced than a triangular groove would do.

Por outro lado, a ranhura pode ser cheia com um material isolante térmico. Isto permite criar uma linha de menor resistência mecânica de maior largura que com uma ranhura simples, porque assim evitam-se problemas de infiltração do metal no fundo da ranhura.On the other hand, the groove may be filled with a thermal insulation material. This allows to create a line of lesser mechanical resistance than with a single groove because this avoids problems of infiltration of the metal at the bottom of the groove.

As linhas de menor resistência mecânica devem ser suficientemente afastadas dos bordos para permitir o bom funcionamento da ferramenta de recorte e garantir o remate completo das partes defeituosas, sem todavia impor a retirada de uma quantidade excessiva de produto são. A largura rematada pode ser, por exemplo, de 10 mm de cada um dos lados do produto.The lines of least mechanical resistance must be sufficiently removed from the edges to allow the trimming tool to work properly and to guarantee the complete finishing of the defective parts, without however imposing the removal of an excessive amount of product. The top width may be, for example, 10 mm from each side of the product.

Como jã se disse, o processo pode ser igualmente aplicado para facilitar o fendimento do produto. Neste caso, são preparadas ranhuras sobre os cilindros , desta vez sensivelmente afastadas dos bordos, de modo a formar sobre o produto uma ou 10-As stated above, the process may also be applied to facilitate the fuse of the product. In this case, grooves are prepared on the cylinders, this time substantially apart from the edges, so as to form on the product one or 10-

várias linhas de menor resistência mecânica correspondentes âs linhas segundo as quais será posteriormente efectuado o fendi-mento. Assim, por exemplo, a transformação de uma máquina que permite vazar habitualmente um produto único de 1500 mm de largura numa máquina que permite obter afinal de contas dois produtos de 750 mm de largura não necessita senão da substituição do cilindro ou dos cilindros clássicos normalmente utilizados por um ou mais cilindros que comportam uma ranhura sobre a sua periferia mediana, e o emprego de uma ferramenta de fender. Esta pode estar disposta sobre a máquina de vazamento a jusante dos cilindros, ou ser independente da máquina e não actuar sobre os produtos senão posteriormente ao seu vazamento e â sua bobinagem.several lines of lesser mechanical resistance corresponding to the lines by which the slit will subsequently be made. Thus, for example, the transformation of a machine which allows a single product of 1500 mm width to be leaked in a machine which allows two products of 750 mm width to be obtained after all, requires only the replacement of the conventional cylinder or cylinders normally used by one or more cylinders having a groove on its median periphery, and the use of a splitting tool. This may be arranged on the casting machine downstream of the cylinders, or be independent of the machine and not act on the products other than after their casting and winding.

Bem entendido, a presente invenção não está limitada aos exemplos descritos. Outros meios de criação de linhas de menor resistência mecânica junto dos bordos do produto são encaráveis. Pode-se imaginar, em particular, substituir as ranhuras sobre os cilindros por qualquer outro modelo de entalhe oco, tal como um conjunto de várias ranhuras próximas umas das outras, ou mesmo por zonas em relevo, tais como nervuras ou picotados, que diminuiriam localmente a espessura do produto e facilitariam assim o corte dos seus bordos ou o seu fendimento. Por outro lado, se a orientação geral das linhas de menor resistência mecânica for sensivelmente paralela aos bordos, estas linhas podem apresentar ondulações.Of course, the present invention is not limited to the examples described. Other means of creating lines of least mechanical resistance along the edges of the product are feasible. It may be envisaged, in particular, to replace the grooves on the cylinders by any other hollow notch pattern, such as a set of several grooves close to one another, or even by embossed areas, such as ribs or perforations, which would decrease locally the thickness of the product and thus facilitate the cutting of its edges or its fissure. On the other hand, if the general orientation of the lines of least mechanical resistance is substantially parallel to the edges, these lines may show undulations.

''''

Por fim, a presente invenção é igualmente aplicável ao caso em que os cilindros apresentam sobre toda a sua superfície uma rugosidade particular obtida por uma série de entalhes de pequena largura e de pequena profundidade (da ordem de 0,1 mm), que tem por fim favorecer o arrastamento do produto pelo cilindro ou pelos cilindros e melhorar o seu estado de superfíce. Pelas suas dimensões e acção, distinguem-se assim nitidamenteFinally, the present invention is also applicable to the case where the rolls have on their entire surface a particular roughness obtained by a series of notches of small width and of small depth (of the order of 0.1 mm), which to promote entrainment of the product by the cylinder or cylinders and improve its surface condition. By their dimensions and action, they are clearly distinguished

J das ranhuras de linhas de menor acordo com a presente invenção, as quais formam resistência mecânica em zonas determinadas do produto.J of the grooves of lines according to the present invention, which form mechanical resistance in certain zones of the product.

JJ

Claims

Method for continuous casting of thin metal products, in particular steel, by solidification of the liquid metal on the cooled surface of at least one rotating cylinder, characterized in that during the solidification of the metal, at least one line of least mechanical resistance is formed on at least one side of the product substantially parallel to the edges.

2. A method according to claim 1, wherein said lower mechanical resistance line is located in the vicinity of one edge of the product.

A continuous casting of small metal products, in particular steel, by solidification of the metal on the cooled surface of at least one rotation cylinder, by carrying out the process according to claim 1, characterized in that said cylinder present on its periphery at least a surface discontinuity.

Installation according to Claim 3, characterized in that said surface discontinuity is situated in the vicinity of one end of the cylinder.

Installation according to Claim 3 or 4, characterized in that said discontinuity is constituted by a hollow groove.

Installation according to Claim 5, characterized in that said hollow groove is constituted by a single groove.

Installation according to Claim 6, characterized in that said groove is filled with a thermal insulation material.

8. Installation according to claim 3 or 4, characterized in that said surface discontinuity is conscientized by a raised zone. -14-

Installation according to one of Claims 3 to 7, characterized in that it comprises two fixed cylinders and these cylinders have a surface discontinuity in the vicinity of each of their ends.

Installation according to one of Claims 3 to 7, characterized in that it comprises two cylinders which are translatable relative to each other, that each of said cylinders each has a surface discontinuity in the vicinity of one end of said ends and said discontinuities are arranged on the cylinders so that each acts on a different edge of the product. J Lisboa, August 17, 1990 The Official Office of Industrial Prctry