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MOULE ACCOULEE CONTINUE ET PROCEDE D'ETABLISSEMENT DE CELUI-CI.
La présente inventipn a pour objet l'établissement d'un mou- le à coulée continue des métaux et un procédé de fabrication d'un tel moule.
Pour la coulée continue des métaux, on fait couler du métal fondu dans l'extrémité supérieure ouverte d'un moule refroidit par fluide et l'on refroidit le métal pour former un embryon de moulage dans le moule, le produit fini étant retire par l'extrémité inférieure de ce moule. La so- lidification du métal se fait 1:. l'intérieur du moule par échange thermique avec un fluide de refroidissement, la chaleur traversant la paroi du moule étant transmise à un courant de fluide refroidissant s'écoulant au contact de la surface extérieure de la paroi du moule.
Le moule est établi pour des valeurs élevées de la trans- mission thermique au contact du fluide refroidissant de manière à atteindre des vitesses commerciales de production de moulages. On y arrive au moyen d'un écoulement d'eau à vitesse élevée au contact de la surface du moule, en utilisant assez d'eau. pour empêcher la température de l'eau de refroi- dissement de s'élever de,plus de 5 ou 10 environ.
Des moules à paroi mince, établis en matière conductrice de la chaleur sont avantageux pour assurer des vitesses élevées d'échan- ge de chaleur entre le métal en coulée et l'eau de refroidissement. Toute- fois..,un courant convenable d'eau de refroidissement tend à déformer les pa- rois à moins que le moule ne présente par construction une force suffisante pour résister à la pression à considérer.
Des moules présentant une section droite circulaire ont par eux-mêmes une résistance très élevée mais les moulages ne sont pas sains au point de vue métallurgique, à moins que la vitesse de moulage ne soit abais- -sée d'une manière anti-économique. La qualité du moulage obtenu peut être améliorée en utilisant des moules présentant des sections droites de forme @
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spéciale allongée transversalement avec des surfaces à courbure continue.
Toutefois, de telles formes spéciales de section droite des moulesprésen- tent par elles-mêmes une faible résistance par leur construction même et sont sujettes à déformation lorsqu'elles sont soumises à de hautes pressions et à des vitesses turbulentes de l'écoulement de l'eau de refroidissement et plus particulièrement lorsque ces formes présentent en section droite une surface de plus de 190 à 225 cm2 avec un rapport entre la largeur et la longueur égal à 0,50.
On a déjà proposé de renforcer les moules à parois minces en utilisant des nervures extérieures et en boulonnant le moule à des sup- ports extérieurs. Ces artifices n'ont pas été satisfaisants en raison des obstacles ainsi formés sur le trajet du courant d'eau de refroidissement et des conditions défavorables pour le refroidissement se produisant en des points de la surface du moule où cela a provoqué des moulages médiocres et des coulées manquées. De tels types de moules ont d'ailleurs un prix de re- vient élevé et leur montage est difficile.
Conformément à la présente invention, on prévoit un tube de moulage à extrémité ouverte présentant la forme désirée en section droite et comportant une série de passages ou de canalisations tubulaires pour le courant d'eau,ces passages ou canalisations étant fixés à la surface exté- rieure du tube de moulage. Les axes des canalisations tubulaires sont paral- lèles à l'axe longitudinal du moule; ces canalisations sont reliées à une source commune d'alimentation en eau de refroidissement pour compenser les pertes à basse pression et assurer une bonne distribution autour de la péri- phérie du moule ainsi qu'un refroidissement efficace du moule.
L'ensemble ainsi défini est relativement simple et économique à établir et renforce un dispositif qui serait normalement non résistant par lui-même, de telle sorte que l'on peut augmenter la section droite du moule bien au-delà des limitées que l'on a considérées antérieurement comme acceptables en pratique, tout en évitant toute déformation ou distorsion sérieuse du moule.
On a représenté à titre d'exemple aux dessins ci-joints une forme d'exécution préférée de l'invention, la fig. 1 étant une coupe vertica- le du nouveau moule, la fig. 2 étant une section droite suivant la ligne 2-2 de la fig. 1 et la fig. 3 étant une figure explicative du montage.
Dans la forme d'exécution représentée, l'ensemble 10 formant le moule à coulée continue comprend une paroi profilée allongée 11 formant le moule proprement dit et ayant une section droite aplatie, ainsi qu'une série de tubes ou de canalisations 12 pour le courant d'eau de refroidisse- ment, ces canalisations se trouvant disposées au contact l'une de l'autre dans le sens périphérique à la surface extérieure de ladite paroi, les axes de ces canalisations étant parallèles à l'axe de la paroi. Bien que l'on ait représente le courant d'eau de refroidissement passant dans ces canali- sations tubulaires comme ayant une section droite rectangulaire (fig. 2), cette section droite peut être ronde ou carrée ou de toute autre forme ap- propriée.
Il doit'également êtreentendu que les canalisations tabulaires pourraient aussi bien etre disposéés le long de la surface intérieure de la paroi 11 du moule pour former ainsi la surface au contact du métal à couler.
Gomme représenté en fig. 1 et 2, l'ensemble du moule 10 est établi à partir de plaques de laiton formant deux moitiée se faisant face et qui sont boulonnées longitudinalement l'une sur l'autre pour former un tube continu de section droite aplatie, comme on le voit en fige 2. Chacune des canalisations 12 guidant l'écoulement de l'eau présente une section droite rectangulaire et est fixée au contact du moule à partir d'un point inférieur 13 disposé à une certaine distance au-dessus de l'extrémité infé- rieure 14 de la paroi 11 du moule. A l'extrémité supérieure 15 de la paroi du moule, les tubes ou canalisations 12 s'écartent du moule suivant un angle d'environ 90 .
Ensuite, les tubes descendent en deux rangées 16 et 17 écar- tées dans le sens transversal, les tubes successifs étant disposés alterna- tivement dans ces deux rangées. Chacun des tubes de chaque rangée aboutit à une pièce intermédiaire 18 dont la section droite diminue à partir de l'ex-
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trémité circulaire, d'entrée 20 jusqu'à son extrémité de refoulement 21 se raccordant au tube 12 correspondant sur lequel ladite pièce est fixée. La pièce intermédiaire 18 a une longueur suffisante pour que les parois latéra- les obliques présentent une pente voisine de celle de l'entrée d'une venta- ri.
Les dimensions de la partie terminale d'entrée 20 correspondent à cel- les d'une connexion ordinaire fonctionnant sous pression et comprenant une tubulure 23 qui lui est fixée d'une manière étanche à la passion par les raccords 24 et 25. La tubulure 23 s'ouvre dans une boite à eau ou culotte
27 entourant à une petite distance la paroi du moule 11. 'Les extrémités des tubulures 23 pénétrant dans les ouvertures 26 de la boite à eau sont refou- lées ou épanouies sur la face intérieure de la boite à eau pour être montées d'une manière étanche dans celle-ci.
Une série de tubulures d'admission 28 disposées horizontalement sont reliées aux boites à eau 27 pour y faire pé- nétrer l'eau sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et sous un volume suffi- sant pour assurer une distribution d'eau à peu près régulière aux différences canalisations 12 prévues pour le passage de l'eau.
L'un des cotés longitudinaux de chaque canalisation 12 est, enlevé entre son extrémité inférieure 13 et un point 30 disposé au-dessous de l'extrémité supérieure de la paroi 11 du moule. La paroi ainsi ouverte du tube fait face à la surface extérieure de la paroi 11 du moule et les canalisations 12¯sont placées avec la tranche de leurs petits côtés longitu- dinaux 31 au contact de la paroi du moule de manière à pouvoir assurer un bon échange de chaleur avec cette paroi (fig. 2).
L'extrémité supérieure de la paroi du moule 11 est usinée sur une profondeur égale à la partie de la profondeur de la canalisation que l'on a enlevée de telle sorte que, les canalisations d'eau 12 étant placées au contact de la paroi du moule dans sa partie usinée ou évidée 44, le trajet de l'eau vers la sortie des canali- sations soit continu, la partie supérieure de la canalisation au droit de la partie coupée affleurant ainsi par sa face intérieure la surface extér:ieu- re de la paroi baignée par le liquide passant dans la partie coupée du tu- be.
Dans la construction décrite, les axes des canalisations 12 sont parallèles à l'axe longitudinal de la paroi du moule 11 et les petits côtés 31 des différentes canalisations se trouvent au contact des petits côtés des canalisations voisines le long de la surface extérieure de la paroi 11 du moule. On obtient ainsi le long de la surface extérieure de la paroi du moule urne série périphérique de canaux en U pour 1'écoulement de l'eau. Tout interstice entre les parties extérieures des petits côtés 31 de deux canalisations successives 12 est rempli de soudure ou matière ana- logue, ce qui permet d'utiliser au maximum la résistance à la compression des parois extérieures des canalisations.
La liaison obtenue par une sou- dure à l'argent entre les petits côtés 31 des tubes et la paroi du moule est bonne conductrice de la chaleur de telle sorte que la surface de contact en- tre liquide et solide dans les canalisations multiples prévues pour l'écou- le-mont de l'eau est supérieure à la surface extérieure totale de la paroi du moule.
Dans la fvrme d'exécution de l'invention représentée, la pa- roi Il du moule et les canalisations 12 sont en laiton, On pourrait utiliser aussi bien le cuivre ou autre' matière présentant une conductibilité calori- fique relativement élevée et, de plus, le moule et les tubes ne sont pas né- cessairement établis avec la même matière. Toutefois, on a constaté que le laiton forme une matière particulièrement avantageuse pour l'exécution de la paroi du moule, étahtdonné que le laiton ne se mouille pas du tout dans les conditions à considérer pour le refroidissement par fluide d'un alliage fer- reux en moulage continu, et le laiton présente de plus une résistance propre satisfaisante ainsi. qu'un coefficient élevé de transmission de chaleur.
Ainsi qu'on l'a représenté aux fig. 1 et 2, la paroi du mou- le ét l'ensemble des tubes ou canalisations sont disposés à l'intérieur d'un carter en tôle 35 entourant les tubes 12 à une petite distance et présentant
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en coupe une forme rectangulaire. Le carter est convenablement renforcé à sa partie supérieure, à sa partie inférieure et dans les coins par des arma- tures en cornières 36. une série de boulons à tête 37 relie ce carter 35 aux parois extérieures des tubes 12. On arrive à ce résultat en soudant au moyen d'une soudure à l'argent une série de blocs métalliques 38 à la face extérieure des tubes 12 et en prévoyant une série de taraudages 40 dans ces blocs, en regard des ouvertures prévues pour les boulons dans le carter 35.
Le carter ou enveloppe 35 s'étend vers le bas à partir de la partie supérieure de la paroi 11 du moule jusqu'en un point intermédiaire. au-dessus des extrémités inférieures 13 des canalisations d'eau 12. L'espace libre entre les surfaces extérieures des canalisations 12 et le carter 35 est rempli d'une matière 41 se présentant à l'origine sous forme plastique, telle que du béton pour faciliter le maintien en place correct de l'ensemble du moule. On introduit une matière réfractaire 42 se présentant à l'origine sous forme plastique au-dessus de l'ensemble du moule et de son enveloppe pour protéger les coudes des tubes'12, dirigés vers le haut et vers l'exté- rieur des tubes 12 pour se raccorder à la boite à eau 27.
Cette matière ré- fractaire reçoit à sa surface intérieure 43 une forme convexe se raccordant à la surface intérieure de l'extrémité supérieure de la paroi 12 de manière que l'ouverture du moule soit complètement libre de tout obstacle en ce qui concerne l'amenée d'un courant de métal fondu. La fixation du carter 35 sur les tubes 12 par l'intermédiaire des boulon à tête 37 facilite le raidisse- ment du moule contre toute distorsion inférieure de la paroi du moule tandis que le béton de remplissage tend à empêcher toute déformation vers l'extérieur de la paroi du moule.
Pour l'établissement et le montage du moule 10, on doit pré- férer une construction par éléments, comme il ser décrit ci-après, puisqu'une telle construction est plus solide et plus simple à exécuter. Toutefois, il est facile d'établir le moule 10 en utilisant une paroi de moule ll en une seule pièce à laquelle on donne par moulage la section droite désirée, après quoi l'on fixe les canalisations 12 pour l'eau de refroidissement.
Lorsqu'on veut établir et assembler le moule par éléments séparés, on coupe deux plaques llA et 11B de longueur et d'épaisseur voulues à une largeur supérieure au demi-Périmètre de la paroi 11 du moule supposée développée. On usine l'une des extrémités de chaque plaque pour y former un évidement 44.
On dresse les tubes 12, on 1. coupe à la longueur désirée et on les remplit d'un alliage métallique dont température de fusion est inférieure à celle de la matière formant le tube et on usine à nouveau pour supprimer une longueur déterminée de la matière des tubes sur un côté de la section droite tubulaire entre les points 30 et 13 (fig. 1). La longueur de l'ouverture ainsi obtenue correspond à la longueur entre l'épaulement inférieur de l'évidement 44 de la paroi du moule et la partie inférieure 13 de la canalisation tubulaire.
On coupe une barre 45 (fig. 3) pour la monter sur toute la longueur de la plaque llA, l'épaisseur de cette barre 45 étant égale à l'épaisseur des tubes usinés 12 posés sur la plaque llA avec leur ouverture faisant face à cette dernière. Cette barre a une largeur appropiée supérieure à la largeur d'un tube 12. Il est également prévu des blocs de métal 46 à monter à l'extérieur des tubes 12 au-dessus des bords extrêmes de l'élément de paroi llA ramenés à ses dimensions définitives.
On sable toutes les surfaces métalliques et on les nettoie' en tous points où ces surfaces doivent être reliées l'une à l'antre par une soudure à l'argent. De minces feuilles de soudure à l'argent dont l'épais seur est de l'ordre d'une ou plusieurs centaines de millimètres sont intro- duites entre les surfaces à relier. Les pièces sont assujetties l'une sur l'autre et boulonnées de manière à être assemblées de la manière désirée, l'ensemble étant monté dans un châssis et chauffé à la température voulue en atmosphère protectrice en vue de la mise en place définitive de la souda- re à l'argrent.
Les pièces étant ainsi reliées l'une à l'autre, on remplit à nouveau les tabes 12 au moyen d'un alliage à basse température et on cintre @
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l'élément de paroi 11A avec lestubes qui lui sont associés pour donner à l'ensemble la section droite désirée. Ceci étant fait, on usine les bords extrêmes de l'ensemble cintré suivant lesr lignes X-X et Y-Y représentées en traits mixtes, on perce et on taraude les trous de boulons nécessaires dam les blocs 46, de telle sorte que les deux éléments 11A et 11B de la paroi de moule peuvent être assujettis l'un à l'autre par des boulons 47, eomme reésenté en fig. 2.
Les extrémités des tubes 12 servant à l'admission de l'eau sont recourbées pour recevoir la forme indiquée en fige 1 et être re- liées aux pièces intermédiaires 18.
Dans la forme d'exécution décrite, l'ensemble 10 du moule comprend une paroi du moule 11 dont l'épaisseur convient pour assurer la so- lidité maxima compatible avec une bonne transmission de la chaleur. Les ca- nalisations d'eau de refroidissement 12 en forme de U n'ajoutent qucune épais- seur de métal sur le trajet de l'échange thermique pour la plus grande partie de la périphérie du moule, en même temps que ces canalisations forment des nervures de renforcement en des points espacés l'un de l'autre fout le long de cette périphérie.
Grâce à l'utilisation de la soudure à l'argent dans l'assemblage des pièces, le trajet de l'échange calorifique à travers les petits côtés transversaux 31 des tubes 12 permet d'ajouter un échange ther- mique supplémentaire le long de ces petits côtés du courant d'eau de refroi- dissement, de telle sorte qu'en pratique la surface d'échange calorifique pour l'eau de refroidissement est supérieure en étendue totale à la surface extérieure de la paroi du moule. En choisissant les dimensions et l'épais- seur des canalisations de l'eau de refroidissement 12, il est avantageux de maintenir l'épaisseur de la paroi, le long des petits côtés 31 des tubes, à une valeur ne dépassant pas la moitié de l'épaisseur de la paroi de moule 11.
Chaque canalisation 12 reçoit la même fraction du courant d'eau de refroidissement et présente une résistance minima à l'écoulement en raison de la forme donnée à la pièce intermédiaire et aux liaisons espa- cées l'une par rapport à l'autre entre les tubes et la boite 27.