EP0406142A1 - Cassette destinée à former une face de fermeture frontale d'un dispositif de coulée continue de métal liquide - Google Patents

Cassette destinée à former une face de fermeture frontale d'un dispositif de coulée continue de métal liquide Download PDF

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EP0406142A1
EP0406142A1 EP90470037A EP90470037A EP0406142A1 EP 0406142 A1 EP0406142 A1 EP 0406142A1 EP 90470037 A EP90470037 A EP 90470037A EP 90470037 A EP90470037 A EP 90470037A EP 0406142 A1 EP0406142 A1 EP 0406142A1
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refractory plate
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Patrice Rahier
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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
    • 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 present invention relates to a cassette intended to form a front closing face of a device for continuously casting liquid metal between two parallel cylinders, in particular liquid steel.
  • cassettes of this type comprise a metal casing, open on one of its sides and consequently having a C-shaped profile, in which is housed a plate of refractory material which can be preheated before the pouring of the liquid metal.
  • One of the faces of the refractory block is therefore in abutment on the bottom of the envelope while its opposite face is in contact with the liquid metal.
  • the refractory plate heats up on contact with the molten metal and therefore expands.
  • the refractory plate is clamped in the rigid and cooler envelope which surrounds it, it tends to deform by buckling, and therefore loses its flatness by taking a bulge which is harmful to the seal between it and the front faces cylinders. It can then be seen that infiltration of liquid metal sometimes occurs between the front faces of the cylinders and the closing cassettes.
  • the bottom of the envelope is generally perforated in order to allow preheating of the refractory plate by a burner.
  • Preheating of the refractory plate before casting is carried out on its external face, to avoid damaging the surfaces of the cylinders by the heating means.
  • This preheating is desirable to bring the refractory to temperature and avoid too rapid solidification of the cast metal in contact with it at the start of casting. It also makes it possible to avoid thermal shocks too rough on first contact with the liquid metal.
  • this preheating causes a temperature difference between the surface of the refractory directly subjected to heating and its opposite cold surface.
  • This temperature difference causes a differential expansion between the hot surface and the cold surface of the refractory, which causes bending or bending of the entire cassette, even before the start of casting.
  • the seal between the refractory plate and the front surfaces of the cylinders is deteriorated at the start of the casting.
  • This deformation due to the differential expansion of the two faces of the refractory is absorbed in principle during casting after the thermal regime because the refractory plate is then heated on the side of its internal face by the cast metal, which has for more or less compensate for the deformation created at the start by preheating.
  • the overall expansion of the refractory plate remains and the problem of buckling of this plate, due to the fact that it is clamped in its envelope also remains.
  • the invention therefore aims to solve this problem by making a cassette arranged so as to allow the free expansion of the refractory plate, and thus to avoid at least the deformations due to buckling.
  • the refractory plate is preformed so as to reserve a free space between its periphery and the side wall of the envelope, and the cassette is equipped with means for fixing and clamping the refractory plate, with elastic antagonistic action. allowing free expansion in the envelope of the refractory plate during its heating.
  • the elasticity of the means of fixing the refractory plate also makes it possible to ensure that the latter is maintained in the event that the envelope expands more than said refractory plate.
  • said fixing and tightening means comprise screws passing through the peripheral lateral wall of the envelope and provided at their ends with elastic elements fixed to the refractory plate, such as Belleville washers.
  • Fig.1 a continuous pouring device of liquid metal in a free space 1 reserved between two parallel cylinders 2, whose front faces 2a are located in the same vertical plane.
  • a continuous pouring device of liquid metal in a free space 1 reserved between two parallel cylinders 2, whose front faces 2a are located in the same vertical plane.
  • the space 1 is closed by a cassette 3 consisting of a rigid and possibly cooled metal casing 4, in the form of a bowl, open on its side facing the cylinders 2, and a refractory plate or block 5 housed inside the casing 4.
  • a cassette 3 consisting of a rigid and possibly cooled metal casing 4, in the form of a bowl, open on its side facing the cylinders 2, and a refractory plate or block 5 housed inside the casing 4.
  • the latter of rectangular outline in the example shown, has a bottom 4a, parallel to the front faces 2a, and a peripheral side wall 4b bent at right angles, dimensioned to receive the plate 5.
  • the bottom 4a is pierced with an aperture central 6 uncovering a corresponding part of the refractory plate 5, which must be preheated by a burner 7.
  • the refractory plate 5 is preformed so as to reserve a free space 8 between its periphery and the peripheral wall 4b of the casing 4 (the block 5 therefore being in this example rectangular).
  • the cassette 3 is equipped with means for fixing and clamping the refractory plate 5 in the casing 4.
  • these means are constituted by a series of screws 9 passing through the peripheral wall 40 and provided at their ends.
  • elastic elements 11 fixed in abutment on the sides of the refractory plate 5.
  • These elastic elements 11 can advantageously be Belleville washers, distributed as well as the corresponding screws 9 in suitable number around the plate 5, for example at the rate of two per side (Fig. 2).
  • the heating of the refractory plate 5 by the burner 7 or by the contact of the molten metal causes a free expansion of the plate 5 in the free volume 8.
  • the Belleville washers 11 exert on the sides of the block 5 an elastic antagonistic action while by allowing its expansion in directions parallel to its general plane and to that of the front faces 2a. Thanks to this free expansion inside the metal casing 4, the refractory plate 5 is no longer subjected to buckling and the internal face 5a of the plate 5 substantially retains its flatness, which makes it possible to obtain and maintain of the desired seal between the front faces 2a and this internal face 5a. This practically avoids any risk of infiltration of liquid metal between the faces 5a and 2a during the casting.
  • the bottom 4a of the casing 4 may not be perforated and therefore be constituted by a solid sheet, if the preheating is carried out by radiation.
  • the bottom 4a then plays the role of a thermal diffuser to homogenize the supply of heat to the preheated refractory mass 5.
  • the invention is not limited to the arrangement described above by way of example.
  • the side wall 4b of the envelope 4 is not continuous and has only three sides.
  • This arrangement can be used in particular in the case where the front surfaces 2a of the cylinders are axially offset with respect to each other, the refractory plate 5 then being in contact, on the one hand, by its surface 5a, with the face front of one of the cylinders, and secondly, by its edge located on the side where the side wall 4b is interrupted, with the cylindrical surface of the other cylinder; the refractory plate is of course then shaped so that said edge conforms to the curvature of this cylindrical surface.
  • the refractory plate may also include, in the area between the cylinders, a projection penetrating between them, or a hollow.

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Abstract

Cassette (3) pour dispositif de coulée continue de métal liquide entre deux cylindres parallèles (2), comportant une enveloppe (4) ouverte sur l'un de ses côtés, contenant une plaque (5) de matériau réfractaire pouvant être préchauffée avant la coulée du métal liquide; la plaque réfractaire (5) est préformée de manière à réserver un espace libre (8) entre son pourtour et la paroi (4b) de l'enveloppe (4), et cette cassette est équipée de moyens (9, 11) de fixation et de serrage de la plaque (5), à action antagoniste élastique permettant une libre dilatation dans l'enveloppe (4) de la plaque (5) lors de son échauffement. La libre dilatation du réfractaire (5) évite tout bombage ou cintrage de ce dernier et de l'ensemble de la cassette (3), et assure donc le maintien d'une étanchéité suffisante pour èviter tout risque d'infiltrations de métal liquide entre les faces frontales (2a) des cylindres (2) et la plaque réfractaire (5).

Description

  • La présente invention a pour objet une cassette destinée à former une face de fermeture frontale d'un dispositif de coulée continue de métal liquide entre deux cylindres parallèles, notamment d'acier liquide.
  • On sait que les cassettes de ce type com­portent une enveloppe métallique, ouverte sur l'un de ses côtés et ayant par conséquent un profil en C, dans lequel est logée une plaque de matériau réfractaire qui peut être préchauffée avant la coulée du métal liquide.
  • L'une des faces du bloc réfractaire est donc en appui sur le fond de l'enveloppe tandis que sa face opposée est en contact avec le métal liquide. Lors de la coulée, la plaque réfractaire s'échauffe au contact du métal en fusion et donc se dilate. Comme la plaque réfractaire est bridée dans l'enveloppe rigide et plus froide qui l'entoure, elle a tendance à se déformer par flambement, et perd donc sa planéité en prenant un bombé néfaste à l'étanchéité entre celle-ci et les faces frontales des cylindres. On constate alors qu'il se produit parfois des infiltrations de métal liquide entre les faces frontales des cylindres et les cassettes de fermeture.
  • Par ailleurs, le fond de l'enveloppe est gé­néralement ajouré afin de permettre le préchauffage de la plaque réfractaire par un brûleur. Le préchauffage de la plaque réfractaire avant la coulée est effectué sur sa face externe, pour éviter de détériorer les surfaces des cylindres par les moyens de chauffage. Ce préchauffage est souhaitable pour mettre le réfrac­taire en température et éviter une solidification trop rapide du métal coulé à son contact en début de cou­lée. Il permet de plus d'éviter des chocs thermiques trop brutaux lors du premier contact avec le métal liquide.
  • Mais ce préchauffage provoque une différence de température entre la surface du réfractaire direc­tement soumise au chauffage et sa surface froide opposée. Cette différence de température entraîne une dilatation différentielle entre la surface chaude et la surface froide du réfractaire, qui provoque un cintrage ôu un bombage de l'ensemble de la cassette, avant même le début de la coulée. Dans ce cas, l'étan­chéité entre la plaque réfractaire et les surfaces frontales des cylindres est détériorée au départ de la coulée. Cette déformation due à la dilatation diffé­rentielle des deux faces du réfractaire se résorbe en principe en cours de coulée après la mise en régime thermique du fait que la plaque réfractaire est alors échauffée du côté de sa face interne par le métal coulé, ce qui a pour effet de compenser plus ou moins la déformation créée au départ par le préchauffage. Néanmoins la dilatation globale de la plaque réfrac­taire subsiste et le problème du flambement de cette plaque, dû au fait qu'elle est bridée dans son enveloppe subsiste également.
  • L'invention a donc pour but de résoudre ce problème en réalisant une cassette agencée de manière à autoriser la libre dilatation de la plaque réfrac­taire, et ainsi d'éviter au moins les déformations dues au flambement.
  • Suivant l'invention, la plaque réfractaire est préformée de manière à réserver un espace libre entre son pourtour et la paroi latérale de l'enve­loppe, et la cassette est équipée de moyens de fixation et de serrage de la plaque réfractaire, à action antagoniste élastique permettant une libre dilatation dans l'enveloppe de la plaque réfractaire lors de son échauffement.
  • On comprend aisément que le fait de per­mettre cette libre dilatation limite le bombage de la plaque réfractaire, susceptible de provoquer des in­filtrations de métal liquide par réduction de la surface de contact entre les cylindres et la cassette. En effet, ce résultat est obtenu grâce au maintien de la planéité de la face du réf ractaire tournée vers le métal liquide. Ce maintien de la planéité et par conséquent de l'étanchéité vis-à-vis du métal liquide est lui-même étroitement lié à la possibilité de libre dilatation de la plaque réfractaire dans des direc­tions parallèles au plan de sa face interne. Les déformations dues aux éventuelles dilatations diffé­rentielles ne pourront pas être totalement suprimées ; mais comme on l'a vu précédemment, ces déformations se résorbent au moins partiellement lorsque le régime thermique est stabilisé.
  • Par ailleurs, l'élasticité des moyens de fixation de la plaque réfractaire permet aussi d'as­surer le maintien de celle-ci-au cas où l'enveloppe se dilaterait plus que ladite plaque réfractaire.
  • Suivant un mode de réalisation de l'inven­tion, lesdits moyens de fixation et de serrage comprennent des vis traversant la paroi latérale périphérique de l'enveloppe et munies à leurs extrémités d'éléments élastiques fixés à la plaque réfractaire, tels que des rondelles Belleville.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif.
    • La figure 1 est une vue simplifiée partielle de dessus d'un dispositif de coulée continue de métal liquide entre deux cylindres et de l'une de ses cassettes de fermeture à ses extrémités.
    • La figure 2 est une vue en élévation agran­die de la cassette de la Fig.1 du côté de sa plaque réfractaire.
    • La figure 3 est une vue en coupe suivant 3/3 de la Fig.2
  • On voit à la Fig.1 un dispositif de coulée continue de métal liquide dans un espace libre 1 réservé entre deux cylindres parallèles 2, dont les faces frontales 2a sont situées dans un même plan vertical. Un tel dispositif est connu en soi et ne nécessite pas de description détaillée.
  • A chaque extrémité du cylindre 2, la ferme­ture de l'espace 1 est assurée par une cassette 3 constituée d'une enveloppe métallique 4 rigide et éventuellement refroidie, en forme de cuvette, ouverte sur son côté tourné vers les cylindres 2, et d'une plaque ou bloc réfractaire 5 logé à l'intérieur de l'enveloppe 4.
  • Cette dernière, de contour rectangulaire dans l'exemple représenté, possède un fond 4a, paral­lèle aux faces frontales 2a, et une paroi latérale périphérique 4b coudée à angle droit, dimensionnée pour recevoir la plaque 5. Le fond 4a est perçé d'un ajour central 6 découvrant une partie correspondante de la plaque réfractaire 5, qui doit être préchauffée par un brûleur 7.
  • La plaque réfractaire 5 est préformée de manière à réserver un espace libre 8 entre son pour­tour et la paroi périphérique 4b de l'enveloppe 4 (le bloc 5 étant donc dans cet exemple rectangulaire). Complémentairement la cassette 3 est équipée de moyens de fixation et de serrage de la plaque réfractaire 5 dans l'enveloppe 4. Dans l'exemple représenté, ces moyens sont constitués par une série de vis 9 traver­sant la paroi périphérique 40 et munies à leurs extré­mités d'éléments élastiques 11 fixés en appui sur les côtés de la plaque réfractaire 5. Ces éléments élas­tiques 11 peuvent être avantageusement des rondelles Belleville, réparties ainsi que les vis correspon­dantes 9 en nombre convenable autour de la plaque 5, par exemple à raison de deux par côté (Fig.2).
  • L'échauffement de la plaque réfractaire 5 par le brûleur 7 ou par le contact du métal en fusion provoque une libre dilatation de la plaque 5 dans le volume libre 8. Les rondelles Belleville 11 exercent sur les côtés du bloc 5 une action antagoniste élastique tout en autorisant sa dilatation dans des directions parallèles à son plan général et à celui des faces frontales 2a. Grâce à cette libre dilatation à l'intérieur de l'enveloppe métallique 4, la plaque réfractaire 5 n'est plus soumise au flambement et la face interne 5a de la plaque 5 conserve sensiblement sa planéité, ce qui permet l'obtention et le maintien de l'étanchéité souhaitée entre les faces frontales 2a et cette face interne 5a. Ainsi est pratiquement évité tout risque d'infiltration de métal liquide entre les faces 5a et 2a durant la coulée.
  • En variante, le fond 4a de l'enveloppe 4 peut ne pas être ajouré et donc être constitué par une tôle pleine, si le préchauffage est effectué par rayonnement. Le fond 4a joue alors le rôle d'un dif­fuseur thermique pour homogénéiser l'apport de chaleur à la masse réfractaire 5 préchauffée.
  • L'invention n'est pas limitée à la dispo­sition décrite ci-dessus à titre d'exemple.
  • En particulier, elle s'applique aussi au cas où la paroi latérale 4b de l'enveloppe 4 n'est pas continue et ne comporte que trois côtés. Cette dispo­sition est utilisable notamment dans le cas où les surfaces frontales 2a des cylindres sont axialement décalées l'une par rapport à l'autre, la plaque réfractaire 5 étant alors en contact, d'une part, par sa surface 5a, avec la face frontale de l'un des cylindres, et d'autre part, par son chant situé du côté où la paroi latérale 4b est interrompue, avec la surface cylindrique de l'autre cylindre; la plaque réfractaire est bien sûr alors conformée de manière que ledit chant épouse la courbure de cette surface cylindrique.
  • Par ailleurs la plaque réfractaire peut aussi comporter, dans la zone située entre les cylindres, une saillie pénétrant entre ceux-ci, ou un creux.

Claims (4)

1. Cassette (3) destinée à former une face de fermeture frontale d'un dispositif de coulée con­tinue de métal liquide entre deux cylindres parallèles (2), comportant une enveloppe métallique (4) ouverte sur l'un de ses côtés, contenant une plaque (5) de matériau réfractaire, caractérisée en ce que la plaque réfractaire (5) est préformée de manière à réserver un espace libre (8) entre son pourtour et la paroi laté­rale (4b) de l'enveloppe (4), et cette cassette est équipée de moyens (9, 11) de fixation et de serrage de la plaque réfractaire (5), à action antagoniste élas­tique permettant une libre dilatation dans l'enveloppe (4) de la plaque réfractaire (5).
2. Cassette selon la revendication 1, carac­térisée en ce que lesdits moyens de fixation et de serrage comprennent des vis (9), traversant la péri­phérie (4a) de l'enveloppe (4) et munies à leurs extrémités d'éléments élastiques (11) fixés à la plaque réfractaire (5).
3. Cassette selon l'une des revendications 1 et 2, destinée à être préchauffée par rayonnement, caractérisée en ce que l'enveloppe métallique (4) est non ajourée.
4. Cassette selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi latérale (4b) est discontinue.
EP90470037A 1989-06-26 1990-06-12 Cassette destinée à former une face de fermeture frontale d'un dispositif de coulée continue de métal liquide Expired - Lifetime EP0406142B1 (fr)

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