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EP0589811A1 - Paroi d'obturation latérale d'une installation de coulée continue des métaux entre parois mobiles et installation comportant une telle paroi - Google Patents

Paroi d'obturation latérale d'une installation de coulée continue des métaux entre parois mobiles et installation comportant une telle paroi Download PDF

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Publication number
EP0589811A1
EP0589811A1 EP93470020A EP93470020A EP0589811A1 EP 0589811 A1 EP0589811 A1 EP 0589811A1 EP 93470020 A EP93470020 A EP 93470020A EP 93470020 A EP93470020 A EP 93470020A EP 0589811 A1 EP0589811 A1 EP 0589811A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
wall according
elements
walls
movable walls
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.)
Granted
Application number
EP93470020A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0589811B1 (fr
Inventor
Jean-Marie Galpin
Gérard Raisson
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.)
Thyssen Stahl AG
USINOR SA
Original Assignee
Thyssen Stahl AG
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 Thyssen Stahl AG, USINOR Sacilor SA filed Critical Thyssen Stahl AG
Publication of EP0589811A1 publication Critical patent/EP0589811A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0589811B1 publication Critical patent/EP0589811B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B22D11/0665—Accessories therefor for treating the casting surfaces, e.g. calibrating, cleaning, dressing, preheating
    • B22D11/0671—Accessories therefor for treating the casting surfaces, e.g. calibrating, cleaning, dressing, preheating for heating or drying
    • 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 the continuous casting of metals, in particular steel, between cooled movable walls, in particular between cylinders. It relates more precisely to the lateral closure walls of the casting space defined between said walls.
  • the invention aims to solve the problems mentioned above, to allow efficient inductive heating of the metal near the side walls, to limit the friction, and therefore wear, on said walls, and to improve the sealing between the movable walls and said side walls.
  • the subject of the invention is a lateral closure wall of a continuous casting installation between movable walls comprising two cooled movable walls defining between them a casting space limited laterally by two of said lateral closure walls. which adjoin the edges of said movable walls, characterized in that said lateral closure wall comprises a cooled plate of electrically conductive material, oriented along a vertical plane perpendicular to the movable walls, and an inductor supplied by a variable current, in particular alternating current, and consisting of a spirally wound conductor parallel to the plate and in direct proximity thereof, and such that at least a first angular sector of the spiral is located opposite a first zone coplanar with the plate and electrically insulated from a second zone included in the plate and which faces a second sector of the spiral.
  • the invention also relates to a continuous casting installation between cylinders, characterized in that it comprises two walls as above, said cylinders constituting said movable walls.
  • a "cold crucible” device is composed of a cylinder, usually made of copper, cooled by water circulation and radially segmented, surrounded by a solenoid which is coaxial with it and supplied by a high frequency current.
  • This cold crucible technique has already been the subject of many developments which respect the basic technique of the segmented cylinder surrounded by a solenoid generating a magnetic field oriented along the axis of the cylinder.
  • the metal is heated as in the cold crucible technique by the eddy currents which are developed there by the inductor via the plate made of electrically conductive material, and the electromagnetic forces resulting from the interaction of these currents. Eddy with the induced magnetic field tend to move the cast metal away from said plate, which therefore reduces friction.
  • the steel casting installation shown in FIG. 1 has two movable walls here formed by the two cylinders 1 and 2 with parallel and horizontal axes.
  • the cylinders 1, 2 are internally cooled and rotated in opposite directions.
  • Two lateral closing walls 3 and 4 are disposed against the front faces of the cylinders, and therefore oriented along vertical planes, such as the plane P, perpendicular to the cylindrical walls of the cylinders.
  • These lateral closure walls define, with the walls of the cylinders, in the zone situated above the level of their axes, a casting space 5.
  • molten steel 6 is poured (according to arrow F2) into the casting space 5, where it gradually solidifies on contact with the cooled walls of the cylinders, forming skins of solidified steel.
  • the solidified skins are driven downwards and meet at the neck between the cylinders to form the thin product 7 continuously extracted.
  • FIG. 2 shows the lateral closure wall 3 which comprises a plate 31 of electrically conductive material, such as copper or a copper alloy, of trapezoidal shape, the lateral edges of which adjoin the front ends of the cylinders.
  • An inductor 10 formed of a conductor 11 wound in a planar spiral 12 is placed parallel to the plate 31, and in the immediate vicinity thereof.
  • the inductor 10 is supplied by a source 13 of alternating current, for example from 50 Hz to 500 KHz, and of high intensity. Inductors shaped in this way are commonly called "Pancake" type.
  • the spiral 12 has a trapezoidal shape, and is arranged relative to the plate 31 so that the horizontal parts 14 of the conductor are facing the plate 31, while the oblique side parts 15, 16 project laterally from said plate.
  • the angular sectors 15, 16, diametrically opposite are located facing zones 17, 18 (framed in FIG. 2 by dashed lines, and which have no physical reality here) coplanar with the plate 31, and located outside of said plate, and therefore implicitly electrically isolated therefrom.
  • the angular sectors corresponding to the horizontal parts 14 of the conductor are face the area 19 defined here by the surface of the plate 31.
  • the plate 31 is formed of two elements 32 ', 33' juxtaposed, and the center of the spiral 12 'is located at the interface between the two elements 32', 33 ' .
  • a first angular sector of the spiral constituted by its upper half, is located opposite a first zone formed here from the surface of the element 32 ', which is electrically isolated from a second zone, constituted here by the surface of the element 33 ', which is located opposite the second angular sector of the spiral constituted by its upper half.
  • the advantage of the arrangement of the inductor according to the invention is to avoid looping of the eddy currents, generated in the plate 31 when the inductor is supplied, in a plane parallel to those of the plate and the inductor.
  • FIG. 3 shows these currents, fields and forces in a vertical section along line III-III of Figure 2; the diagram of FIG. 4 shows them in a horizontal section at the level of line IV-IV of FIG. 3, in the case of a monobloc plate 31 such as that of FIG. 2; the diagram of FIG. 5 is similar to that of FIG. 4, but in the case where the plate 31 is formed of several elements elongated vertically and joined, and electrically isolated from each other.
  • the current I1 flowing in the conductor 11 generates a magnetic field B1 whose penetration depth in the plate 31 is small.
  • This field B1 creates in the skin thickness of the plate induced currents I2 which loop horizontally.
  • the currents I2 generate a field B2 which penetrates into the skin thickness of the steel 6 contained in the casting space and in turn generates there induced currents I3.
  • These currents on the one hand cause the steel to heat up and thus prevent premature solidification of the steel near the plate 31, and on the other hand, by interaction with the field B2, create forces F R directed towards the middle of the casting space, which tend to move the solidified metal film 6 'away from said plate, thereby reducing the friction of the metal poured onto this plate.
  • the two objectives of the invention which are to limit the solidification of the steel near the lateral obturation wall and to limit the friction against this wall, are achieved.
  • the currents I2 generate, in a similar manner to what has been explained above, induced currents I4, generating in turn in the steel situated in the angles of the casting space of the currents I3 ', which circulate according to the arrows indicated in FIG. 4, which also tend to repel the steel cast from the wall of the cylinders.
  • the composition of the forces exerted leads to a resultant F R 'which tends to repel the steel from the joint between the cylinders 1, 2 and the side wall, and therefore improves the sealing by preventing the infiltration of liquid metal into this joint.
  • the currents and forces induced in the cast steel can only exist thanks to the fact that the currents induced in the plate 31 or in each element 31 ', 31' ', 31' '' of plate circulate in a plane perpendicular to the general plane of the plate. This is why no coil of the inductor is entirely facing the same plate element. Indeed, if this were the case, the induced currents would loop in the surface area of this element located opposite the inductor, parallel to the plane of the plate and on the one hand would not reach the surface area of the element located on the side of the cast steel, and on the other hand would only create a heating of said element.
  • the induced currents I2, I3, I3 ', I4 circulate near the surfaces of the different materials because the frequency of the inductor current I1 is such that the penetration depth of the induced fields is small.
  • the frequency must therefore be high enough, depending on the material of which the plate 31 is made, so as not to have a too deep penetration depth of the field B1 in the plate 31.
  • the repulsion forces F R are strong, but the stirring effect of the liquid steel can be weak or even almost zero.
  • the inductor current could be from 50 Hz to 500 kHz, which corresponds to penetration depths in the copper respectively from 9.2 mm to 0.09 mm .
  • the frequency will therefore be chosen mainly as a function of the desired effect in the steel, given that the total thickness of the copper plate is much greater than the depth of penetration indicated above.
  • these elements can be made of different materials having different electroconductive characteristics.
  • This particular arrangement makes it possible to adapt the intensity of the currents and the forces as a function of the location of the elements in the plate with respect to the casting space. For example, a judicious choice, in the plate represented in FIG.
  • FIG. 6 shows a side wall according to the invention, in the variant where the plate 31 is formed of three elements 32, 33, 34 elongated in a vertical direction and juxtaposed horizontally, a thin film 35 of electrically insulating material being placed between two adjacent elements.
  • Each element has a longitudinal central duct 36 (only that of element 32 has been shown in the figure so as not to overload it).
  • the three conduits 36 open down into a distribution channel 37 ( Figure 7) connected by a pipe 38 to a supply circuit, not shown, in a cooling fluid, for example water.
  • the conduits 36 open upwards into a manifold 39 connected to an outlet pipe 40.
  • the distribution channel 37 is arranged in a lower housing 41 and the collector is arranged in an upper housing 42, these two housings serving to maintain the assembly of the elements 32, 33, 34, as well as for positioning the assembly of the plate with respect to cylinders 1, 2, and to the attachment to the installation.
  • These housings 41, 42 are electrically insulated from elements 32, 33, 34 of the plate.
  • the inductor 10 is a flat inductor of the "Pancake” type, kept at a short distance from the plate, so as to have the highest possible proportion of magnetic field induced in said plate, while being electrically isolated from the latter.
  • the lateral parts of the inductor protrude from the plate 31. These lateral parts could also, in particular if the number of juxtaposed elements were increased, be located opposite the elements located on the edges of the plate, in which case the induced currents would circulate, in the area of these side walls, no longer horizontally as in the other elements, but vertically.
  • Figure 8 shows another alternative embodiment in which the plate 31 consists of four horizontal elements 45 juxtaposed vertically, two side boxes 46, 47 providing the same function as the boxes 41, 42 of the previous variant.
  • the inductor here protrudes from the plate upwards and downwards. It will be readily understood that in this variant the induced currents flow in substantially vertical planes, the currents and forces induced in the cast metal are deduced from the preceding explanations by simple transposition.
  • the number of constituent elements of the plate 31 can be modified.
  • the plate 31 may constitute only part of the lateral closure wall, for example by being placed at the neck between the movable walls and surmounted by another plate of refractory material.
  • the plate and the inductor may be slightly concave in their part in contact with the liquid metal 6, which allows to concentrate the power injected into said metal.

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Abstract

La paroi comprend une plaque (31) refroidie en matériau électriquement conducteur, orientée selon un plan vertical perpendiculaire aux parois mobiles, et un inducteur (10) alimenté par un courant alternatif et constitué d'un conducteur enroulé en spirale parallèle à la plaque et à proximité directe de celle-ci, et telle que au moins un premier secteur angulaire (15, 16) de la spirale soit situé face à une première zone (17, 18) coplanaire avec la plaque et isolée électriquement d'une deuxième zone (19) incluse dans la plaque et qui se trouve face à un deuxième secteur (14).
L'invention s'applique à la coulée continue de métaux entre parois mobiles, notamment entre cylindres.

Description

  • La présente invention concerne la coulée continue des métaux, notamment de l'acier, entre parois mobiles refroidies, notamment entre cylindres. Elle concerne plus précisément les parois d'obturation latérale de l'espace de coulée défini entre lesdites parois.
  • Dans ces installations, un problème connu de longue date est d'éviter une solidification prématurée du métal coulé au contact des parois d'obturation latérale, et de limiter le frottement dudit métal sur lesdites parois qui sont fixes.
  • Pour tenter de résoudre ce problème, il a déjà été proposé de chauffer soit les parois latérales, soit le métal se trouvant à proximité de celles-ci, de manière à empêcher, ou au moins retarder sa solidification.
  • Ainsi il a déjà été proposé, dans le document JP 62 77156, de chauffer le métal par induction, au moyen d'inducteurs en U disposés derrière des parois latérales en matériau réfractaire et générant dans le métal coulé des courants de Foucault. Les contraintes d'encombrement et les limitations technologiques actuelles empêchent la mise en oeuvre pratique de telles solutions.
  • Il a aussi été proposé dans le document FR 2670413, de chauffer de manière similaire le métal, mais en utilisant des parois latérales métalliques refroidies suffisamment minces pour que le champ magnétique induit agisse directement sur le métal coulé. Dès lors que l'épaisseur des parois atteint ou dépasse la profondeur de pénétration du champ magnétique, ce mode de chauffage n'est plus efficace.
  • L'invention a pour buts de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus, de permettre un réchauffage inductif efficace du métal à proximité des parois latérales, de limiter le frottement, et donc l'usure, sur lesdites parois, et d'améliorer l'étanchéité entre les parois mobiles et lesdites parois latérales.
  • Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une paroi d'obturation latérale d'une installation de coulée continue entre parois mobiles comprenant deux parois mobiles refroidies définissant entre elles un espace de coulée limité latéralement par deux desdites parois d'obturation latérale qui jouxtent les bords desdites parois mobiles, caractérisé en ce que ladite paroi d'obturation latérale comprend une plaque refroidie en matériau électriquement conducteur, orientée selon un plan vertical perpendiculaire aux parois mobiles, et un inducteur alimenté par un courant variable, notamment alternatif, et constitué d'un conducteur enroulé en spirale parallèle à la plaque et à proximité directe de celle-ci, et telle que au moins un premier secteur angulaire de la spirale soit situé face à une première zone coplanaire avec la plaque et isolée électriquement d'une deuxième zone incluse dans la plaque et qui se trouve face à un deuxième secteur de la spirale.
  • L'invention concerne aussi une installation de coulée continue entre cylindres, caractérisée en ce qu'elle comporte deux parois telles que ci-dessus, lesdits cylindres constituant lesdites parois mobiles.
  • L'idée inventive à la base de la présente invention a été d'utiliser les principes de base de la technique dite de "creuset froid" connue depuis de nombreuses années pour le chauffage et la fusion par induction de certains métaux soit à point de fusion très élevé, soit dont on veut éviter le contact avec un creuset réfractaire pour des raisons de pureté du métal fondu. Un dispositif à "creuset froid" est composé d'un cylindre, couramment en cuivre, refroidi par circulation d'eau et segmenté radialement, entouré d'un solénoïde qui lui est coaxial et alimenté par un courant à haute fréquence. Par l'effet du champ magnétique induit et des courants de Foucault qui se développent dans le cylindre et le métal à fondre, d'une part le métal est chauffé et fondu, et d'autre part les forces électromagnétiques créées tendent à éloigner le métal fondu de la paroi du cylindre.
  • Cette technique du creuset froid a déjà fait l'objet de nombreux développements qui respectent la technique de base du cylindre segmenté entouré par un solénoïde générateur d'un champ magnétique orienté selon l'axe du cylindre.
  • Comme on le comprendra aisément une telle technique n'est pas applicable telle quelle dans une installation de coulée entre parois mobiles, du fait de la configuration de ce type d'installation. Aussi les inventeurs ont-ils dû imaginer une structure entièrement originale pour trouver une solution au problème du chauffage du métal coulé à proximité des parois latérales et de la diminution du frottement du métal sur ces parois.
  • Grâce à l'invention, le métal est chauffé comme dans la technique du creuset froid par les courants de Foucault qui y sont développés par l'inducteur via la plaque en matériau électriquement conducteur, et les forces électromagnétiques résultant de l'interaction de ces courants de Foucault avec le champ magnétique induit tendent à éloigner le métal coulé de ladite plaque, ce qui réduit donc le frottement. Le principe de l'invention sera plus clairement explicité dans la description faite plus loin d'un exemple de réalisation.
  • Selon des dispositions particulières de l'invention :
    • la plaque est formée d'un seul élément et deux desdits premiers secteurs angulaires de la spirale, diamétralement opposés, sont situés face à des zones coplanaires avec la plaque et situées hors dudit élément ;
    • la plaque est formée de plusieurs éléments juxtaposés isolés électriquement entre eux ;
    • les éléments sont allongés selon une direction horizontale et juxtaposés verticalement ;
    • les éléments sont allongés selon une direction verticale et juxtaposés horizontalement ;
    • tous les éléments sont réalisés en un même matériau électriquement conducteur ;
    • au moins un élément est réalisé en un matériau ayant des caractéristiques électromagnétiques différentes de celles des matériaux des autres éléments ;
    • chaque élément est refroidi par circulation interne d'un fluide refroidissant.
  • D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite de plusieurs variantes de l'invention, dans le cas d'une installation de coulée continue entre cylindres de produits minces en acier.
  • On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique en perspective de l'installation de coulée entre cylindres ;
    • la figure 2 est une vue frontale selon la flèche F1 de la figure 1 montrant la disposition générale d'une paroi d'obturation latérale conforme l'invention ;
    • la figure 3 est une représentation didactique en coupe selon la ligne III-III de la figure 2 montrant les courants, champ magnétique et forces agissant dans l'installation selon l'invention ;
    • la figure 4 est une représentation en vue de dessus de la figure 3 .
    • la figure 5 est une représentation similaire dans le cas d'une plaque d'obturation en plusieurs éléments verticaux ;
    • la figure 6 est une vue en perspective d'une première variante de la paroi d'obturation latérale selon l'invention ;
    • la figure 7 est une vue en coupe verticale de la paroi, où l'inducteur n'a pas été représenté ;
    • la figure 8 est une vue frontale d'une deuxième variante de la paroi d'obturation latérale ;
    • la figure 9 est une vue simplifiée d'une troisième variante, et
    • la figure 10 est une vue schématique de dessus d'une quatrième variante.
  • L'installation de coulée d'acier représentée à la figure 1 comporte deux parois mobiles ici constituées par les deux cylindres 1 et 2 d'axes parallèles et horizontaux. De manière classique et connue en soi, les cylindres 1, 2 sont refroidis intérieurement et entraînés en rotation en sens contraire. Deux parois d'obturation latérales 3 et 4 sont disposés contre les faces frontales des cylindres, et donc orientées selon des plans verticaux, tels que le plan P, perpendiculaire aux parois cylindriques des cylindres. Ces parois d'obturation latérale définissent avec les parois des cylindres, dans la zone située au-dessus du niveau de leurs axes, un espace de coulée 5.
  • Lors de la coulée, de l'acier en fusion 6 est versé (selon la flèche F₂) dans l'espace de coulée 5, où il se solidifie progressivement au contact des parois refroidies des cylindres en formant des peaux d'acier solidifié. Par la rotation des cylindres, les peaux solidifiées sont entraînées vers le bas et se rejoignent au niveau du col entre les cylindres pour former le produit mince 7 extrait en continu.
  • On a représenté à la figure 2 la paroi d'obturation latérale 3 qui comporte une plaque 31 en matériau électriquement conducteur, tel que du cuivre ou un alliage de cuivre, de forme trapézoïdale, dont les bords latéraux jouxtent les extrémités frontales des cylindres. Un inducteur 10 formé d'un conducteur 11 enroulé en spirale 12 plane est placé parallèlement à la plaque 31, et à proximité directe de celle-ci. L'inducteur 10 est alimenté par une source 13 de courant alternatif, par exemple de 50 Hz à 500 KHz, et de forte intensité. Les inducteurs conformés de cette manière sont couramment appelés de type "Pancake".
  • Dans la disposition de la figure 2, la spirale 12 a une forme trapézoïdale, et est disposé par rapport à la plaque 31 de manière que les parties horizontales 14 du conducteur soient face à la plaque 31, alors que les parties latérales obliques 15, 16 débordent latéralement de ladite plaque. En d'autres termes, on peut assimiler la spirale de forme trapézoïdale de l'inducteur à une spirale de forme circulaire, et lesdites parties horizontales 14, et latérales obliques 15, 16 à des secteurs angulaires de cette spirale. Alors, les secteurs angulaires 15, 16, diamétralement opposés, sont situés face à des zones 17, 18 (encadrées sur la figure 2 par des traits mixtes, et qui n'ont pas ici de réalité physique) coplanaires avec la plaque 31, et situées hors de ladite plaque, et donc implicitement électriquement isolées de celle-ci. Par ailleurs les secteurs angulaires correspondant aux parties horizontales 14 du conducteur, se trouvent face à la zone 19 définie ici par la surface de la plaque 31.
  • Dans une autre disposition schématisée à la figure 9, la plaque 31 est formée de deux éléments 32', 33' juxtaposés, et le centre de la spirale 12' est situé au niveau de l'interface entre les deux éléments 32', 33'. Un premier secteur angulaire de la spirale, constitué par sa moitié supérieure est situé face à une première zone constituée ici de la surface de l'élément 32', lequel est isolé électriquement d'une deuxième zone, constituée ici de la surface de l'élément 33', laquelle se trouve face au deuxième secteur angulaire de la spirale constitué par sa moitié supérieure.
  • Comme on va mieux le comprendre par la suite, l'intérêt de la disposition de l'inducteur selon l'invention est d'éviter un bouclage des courants de Foucault, générés dans la plaque 31 lorsque l'inducteur est alimenté, dans un plan parallèle à ceux de la plaque et de l'inducteur.
  • En regard avec les figures 3 à 5 on va maintenant décrire le principe de fonctionnement de la paroi d'obturation conforme à l'invention.
  • On a symbolisé sur ces schémas les courants, champs et forces qui circulent ou s'exercent dans le plan de la feuille par des flèches, et par des cercles lorsqu'ils sont perpendiculaires au plan de la feuille. Les champs ou courants dirigés de l'avant vers l'arrière de la feuille sont représentés par un cercle contenant une croix, et ceux dirigés inversement par un cercle contenant un point.
  • Le schéma de la figure 3 montre ces courants, champs et forces dans une section verticale selon la ligne III-III de la figure 2 ; le schéma de la figure 4 les montre dans une section horizontale au niveau de la ligne IV-IV de la figure 3, dans le cas d'une plaque 31 monobloc telle que celle de la figure 2 ; le schéma de la figure 5 est similaire à celui de la figure 4, mais dans le cas où la plaque 31 est formée de plusieurs éléments allongés verticalement et accolés, et isolés électriquement entre eux.
  • De manière simplifiée, on peut dire que le courant I₁ circulant dans le conducteur 11 génère un champ magnétique B₁ dont la profondeur de pénétration dans la plaque 31 est faible. Ce champ B₁ crée dans l'épaisseur de peau de la plaque des courants induits I₂ qui bouclent horizontalement. Les courants I₂ génèrent un champ B₂ qui pénètre dans l'épaisseur de peau de l'acier 6 contenu dans l'espace de coulée et y génère à son tour des courants induits I₃. Ces courants d'une part provoquent un échauffement de l'acier et empêchent ainsi une solidification prématurée de l'acier à proximité de la plaque 31, et d'autre part, par interaction avec le champ B₂, créent des forces FR dirigées vers le milieu de l'espace de coulée, qui tendent à éloigner de ladite plaque la pellicule de métal solidifiée 6', réduisant ainsi le frottement du métal coulé sur cette plaque. Ainsi les deux objectifs de l'invention, qui sont de limiter la solidification de l'acier à proximité de la paroi latérale d'obturation et de limiter le frottement contre cette paroi, sont atteints.
  • De plus, dans la zone de contact entre la plaque 31 et les bords 1', 2' des cylindres, les courants I₂ génèrent, de manière similaire à ce qui a été exposé ci-dessus, des courants induits I₄, générant à leur tour dans l'acier situé dans les angles de l'espace de coulée des courants I₃', qui circulent selon les flèches indiquées sur la figure 4, lesquels tendent également à repousser l'acier coulé de la paroi des cylindres. La composition des forces exercées conduit à une résultante FR' qui tend à repousser l'acier du joint entre les cylindres 1, 2 et la paroi latérale, et donc améliore l'étanchéité en évitant les infiltrations de métal liquide dans ce joint.
  • Les explications données ci-dessus dans le cas d'une plaque 31 formée d'un seul élément s'appliquent également au cas représenté à la figure 5 où la plaque est formée de trois éléments 31', 31'', 31''', la seule différence étant que les courants I₂ bouclent dans chaque élément au lieu de boucler dans la section entière de la plaque.
  • On comprendra aisément aussi que les explications données ci-dessus, en considération des champs, courants et forces dans la moitié supérieure du dispositif s'appliquent à la moitié inférieure avec une simple inversion du sens des courants et des champs.
  • On comprendra aussi que les courants et forces induits dans l'acier coulé ne peuvent exister que grâce au fait que les courants induits dans la plaque 31 ou dans chaque élément 31', 31'', 31''' de plaque circulent selon un plan perpendiculaire au plan général-de la plaque. C'est pourquoi aucune spire de l'inducteur ne se trouve entièrement face à un même élément de plaque. En effet, si tel était le cas, les courants induits boucleraient dans la zone superficielle de cet élément située face à l'inducteur, parallèlement au plan de la plaque et d'une part n'atteindraient pas la zone superficielle de l'élément située du côté de l'acier coulé, et d'autre part créeraient uniquement un échauffement dudit élément.
  • Il convient aussi de noter que les courants induits I₂, I₃, I₃',I₄ circulent à proximité des surfaces des différents matériaux parce que la fréquence du courant I₁ d'inducteur est telle que la profondeur de pénétration des champs induits est faible. La fréquence devra donc être suffisamment élevée, en fonction du matériau constitutif de la plaque 31 pour ne pas avoir une profondeur de pénétration du champ B₁ dans la plaque 31 trop forte. Par ailleurs si la profondeur de pénétration du champ B₂ dans l'acier coulé est faible, les forces de répulsion FR sont fortes, mais l'effet de brassage de l'acier liquide peut être faible voire quasi nul.
  • Par exemple pour une plaque 31, ou des éléments de plaque, en cuivre, le courant inducteur pourra être de 50 Hz à 500 kHz, ce qui correspond à des profondeurs de pénétration dans le cuivre respectivement de 9,2 mm à 0,09 mm.
  • La fréquence sera donc choisie principalement en fonction de l'effet recherché dans l'acier, compte tenu que l'épaisseur totale de la plaque en cuivre est largement supérieure à la profondeur de pénétration indiquée ci-dessus.
  • Il est encore précisé que, dans le cas d'une plaque constituée de plusieurs éléments, ces éléments peuvent être réalisés en des matériaux différents présentant des caractéristiques électroconductrices différentes. Cette disposition particulière permet d'adapter l'intensité des courants et des forces en fonction de la localisation des éléments dans la plaque par rapport à l'espace de coulée. Par exemple un choix judicieux, dans la plaque représentée à la figure 5, du matériau des éléments 31', 31''' qui se trouvent proches des parois des cylindres, permet, en utilisant un seul inducteur parcouru par le courant I₁, de créer des forces de répulsion plus importantes, ou un réchauffage préférentiel, dans les coins de l'espace de coulée que vers le milieu de la paroi latérale où agit l'élément 31'', réalisé en un autre matériau, le choix des matériaux étant basé sur la valeur de leurs profondeurs de pénétration respectives, et leurs conductibilités électriques.
  • On a représenté à la figure 6 une paroi latérale selon l'invention, dans la variante où la plaque 31 est formée de trois éléments 32, 33, 34 allongés selon une direction verticale et juxtaposés horizontalement, un film mince 35 en matériau électriquement isolant étant placé entre deux éléments adjacents. Chaque élément comporte un conduit central longitudinal 36 (seul celui de l'élément 32 a été représenté sur la figure pour ne pas la surcharger). Les trois conduits 36 débouchent vers le bas dans un canal de répartition 37 (figure 7) relié par une tuyauterie 38 à un circuit d'alimentation, non représenté, en un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau. De même les conduites 36 débouchent vers le haut dans un collecteur 39 relié à une tuyauterie de sortie 40.
  • Le canal de répartition 37 est aménagé dans un boîtier inférieur 41 et le collecteur est aménagé dans un boîtier supérieur 42, ces deux boîtiers servant à maintenir l'assemblage des éléments 32, 33, 34, ainsi qu'au positionnement de l'ensemble de la plaque par rapport aux cylindres 1, 2, et à la fixation sur l'installation. Ces boîtiers 41, 42 sont isolés électriquement des éléments 32, 33, 34 de la plaque.
  • L'inducteur 10 est un inducteur plat de type "Pancake", maintenu à faible distance de la plaque, de manière à avoir la plus forte proportion possible de champ magnétique induit dans ladite plaque, tout en étant isolé électriquement de cette dernière. Les parties latérales de l'inducteur débordent de la plaque 31. Ces parties latérales pourraient également, notamment si l'on augmentait le nombre d'éléments juxtaposés, être situées face aux éléments situés sur les bords de la plaque, auquel cas les courants induits circuleraient, dans la zone de ces parois latérales, non plus horizontalement comme dans les autres éléments, mais verticalement.
  • La figure 8 montre une autre variante de réalisation dans laquelle la plaque 31 est constituée de quatre éléments horizontaux 45 juxtaposés verticalement, deux boîtiers latéraux 46, 47 assurant la même fonction que les boîtiers 41, 42 de la variante précédente. L'inducteur déborde ici de la plaque vers le haut et vers le bas. On comprendra aisément que dans cette variante les courants induits circulent dans des plans sensiblement verticaux, les courants et forces induites dans le métal coulé se déduisent des explications précédentes par simple transposition.
  • D'autres variantes d'exécution sont réalisables tout en restant dans le champ de la présente invention. Par exemple le nombre d'éléments constitutifs de la plaque 31 peut être modifié. La plaque 31 peut ne constituer qu'une partie de la paroi latérale d'obturation, par exemple en étant placée au niveau du col entre les parois mobiles et surmontée d'une autre plaque en matériau réfractaire. Ou encore, comme représenté schématiquement à la figure 10, la plaque ainsi que l'inducteur peuvent être légèrement concaves dans leur partie en contact avec le métal liquide 6, ce qui permet de concentrer la puissance injectée dans ledit métal.

Claims (12)

1) Paroi d'obturation latérale d'une installation de coulée continue entre parois mobiles comprenant deux parois (1, 2) mobiles refroidies définissant entre elles un espace de coulée (5) limité latéralement par deux desdites parois d'obturation latérale (3) qui jouxtent les bords desdites parois mobiles, caractérisé en ce que ladite paroi d'obturation latérale comprend une plaque (31) refroidie en matériau électriquement conducteur, orientée selon un plan vertical perpendiculaire aux parois mobiles, et un inducteur (10) alimenté par un courant variable et constitué d'un conducteur enroulé en spirale parallèle à la plaque et à proximité directe de celle-ci, et telle que au moins un premier secteur angulaire (15, 16) de la spirale soit situé face à une première zone (17, 18) coplanaire avec la plaque et isolée électriquement d'une deuxième zone (19) incluse dans la plaque et qui se trouve face à un deuxième secteur (14) de la spirale.
2) Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque (31) est formée d'un seul élément et deux (15, 16) desdits premiers secteurs angulaires de la spirale, diamétralement opposés, sont situés face à des zones coplanaires avec la plaque et situées hors dudit élément.
3) Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque est formée de plusieurs éléments (32, 33, 34) juxtaposés isolés électriquement entre eux.
4) Paroi selon la revendication 3, caractérisée en ce que les éléments sont allongés selon une direction horizontale et juxtaposés verticalement.
5) Paroi selon la revendication 3, caractérisée en ce que les éléments sont allongés selon une direction verticale et juxtaposés horizontalement.
6) Paroi selon la revendication 3, caractérisée en ce que tous les éléments sont réalisés en un même matériau électriquement conducteur.
7) Paroi selon la revendication 3, caractérisée en ce que au moins un élément est réalisé en un matériau ayant des caractéristiques électroconductrices différentes de celles matériaux des autres éléments ;
8) Paroi selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que chaque élément est refroidi par circulation interne d'un fluide refroidissant.
9) Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque (31) est en cuivre ou alliage de cuivre.
10) Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fréquence du courant d'inducteur est de 50 Hz à 500 KHz.
11) Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque 31 et l'inducteur 10 sont concaves.
12) Installation de coulée continue entre cylindres, caractérisée en ce qu'elle comporte deux parois selon l'une des revendications précédentes, lesdits cylindres constituant lesdites parois mobiles.
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