FR2481967A1 - Cooling of ingot moulds - where external surfaces of mould are provided with prongs or ribs exposed to ascending streams of cooling air - Google Patents
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Abstract
Description
La presente invention concerne un procéde de refroidissement d'une lingotière de coulée discontinue, et une lingotière equipee conformement à ce procede. The present invention relates to a method of cooling a discontinuous casting mold, and an ingot mold equipped according to this method.
Les etudes menees sur les causes de destruction d'une lingotiere mettent toutes en evidence l'influence primordiale du cycle thermique qui lui est impose l'emploi. The studies carried out on the causes of destruction of an ingot mold all highlight the primordial influence of the thermal cycle which is imposed on it.
En particulier, les conclusions de certaines de ces etudes font ressortir l'importance, entre autres facteurs, de
- la dure de séjour du lingot dans la lingotiere,
- la durée de refroidissement de la lingotière apres emploi,
- la proximité relative des lingotieres lors de l'emploi.In particular, the findings of some of these studies highlight the importance, among other factors, of
the length of stay of the ingot in the ingot mold,
the cooling time of the ingot mold after use,
the relative proximity of the ingot molds during use.
L'échauffement consécutif à la coulée d'un lingot entraîne pour la lingotière des contraintes de dilatation dont l'irrégularite provoque, à plus ou moins long terme, des eclatements des parois entraînant la mise au rebut de la lingotiere, ainsi qùe, par sa repetition, une modification de la structure interne du mental la constituant, qui la fragilise. The heating subsequent to the casting of an ingot causes dilatation stresses for the mold, the irregularity of which causes, in the more or less long term, splintering of the walls, leading to the scrapping of the ingot mold, as well as, by its repetition, a modification of the internal structure of the mental constituting it, which weakens it.
On connaît, notamment par le brevet français n" 2,097,172, des lingotières de coulee discontinue qui sont refroidies par de l'eau qui circule dans un intervalle prevu entre des parois cyterieures et interieures. French Patent No. 2,097,172 discloses discontinuous casting molds which are cooled by water flowing in an interval between cyterior and interior walls.
Mais ce dispositif entraîne une complication de la construction de la lingotière, ainsi que des difficultEs resultant de la necessite dBeeablir pour chaque lingot tiers un circuit d'amenee et un circuit de retour de l'eau de refroidissement, avec des connexions délicates à réaliser.But this device causes a complication of the construction of the mold, as well as difficulties resulting from the need dBeeablir for each third ingot a supply circuit and a return circuit cooling water, with delicate connections to achieve.
Le but de l'invention est de contrôler l'irrégularité des échauffements locaux d'une lingotière et d'en diminuer l'ampleur, sans pour autant en compliquer la construction, en munissant la lingotiere d'un disposi
tif automatique de refroidissement par évacuation rapide des calories vers l'extérieur.The object of the invention is to control the irregularity of the local heating of an ingot mold and to reduce the magnitude thereof, without complicating the construction thereof, by providing the ingot mold with a device
tif automatic cooling by rapid evacuation of calories to the outside.
Ce but est atteint par le fait qu'on augmente
la surface d'échange thermique de la lingotiere avec le milieu extérieur par une pluralité d'éléments de refroidissement qui sont thermiquement solidaires de la paroi de la lingotiere et dont la disposition favorise la circulation d'air a leur surface.This goal is achieved by increasing
the heat exchange surface of the ingot mold with the external medium by a plurality of cooling elements which are thermally integral with the wall of the mold and whose arrangement promotes the circulation of air on their surface.
Selon une caractéristique de l'invention, ces éléments de refroidissement peuvent être des pointes et/ou des ailettes, judicieusement réparties et dimensionnées suivant le type et le mode le de la lingotière. According to one characteristic of the invention, these cooling elements may be spikes and / or fins, judiciously distributed and sized according to the type and the mode of the mold.
Ces pointes, ou ailettes, peuvent être soit venues de fonderie, soit taillées dans la masse, soit rapportées par tout moyen ne nuisant pas a l'écoulement du flux thermique, par exemple par scellement au pistolet, par soudure, par emmanchement a chaud ou a froid, ou par tout autre moyen convenable. These points, or fins, can be either cast, cut into the mass, or reported by any means not detrimental to the flow of heat flow, for example by gun sealing, welding, hot fitting or cold, or by any other suitable means.
Avantageusement, on cherche a bénéficier pour le refroidissement de l'effet de pointe en plus de l'effet de surface. A cet effet, les pointes ou ailettes sont effilées et peuvent être affûtées périodiquement en cours de service. Advantageously, it is sought to benefit for cooling the peak effect in addition to the surface effect. For this purpose, the tips or fins are tapered and can be sharpened periodically during service.
Selon une caractéristique avantageuse du procédé de l'invention, l'adjonction d'une ventilation par soufflage de bas en haut est alors très efficace pour augmenter encore l'effet favorable des éléments de refroidissement. According to an advantageous characteristic of the process of the invention, the addition of a blow ventilation from bottom to top is then very effective to further increase the favorable effect of the cooling elements.
Les avantages de ce procédé sont nombreux. The advantages of this process are numerous.
Outre qu'il n'apporte pas de gêne a l'emploi, et qu'il est en lui-même peu onéreux, il permet de diminuer l'épaisseur des parois des lingotières, donc leur coût. Besides that it does not cause discomfort to use, and that it is in itself inexpensive, it reduces the thickness of the walls of ingot molds, so their cost.
Par un refroidissement plus rapide de la
la peau du lingot, il entraîne une diminution du temps de séjour du lingot dans la lingotière, donc une moindre perte thermique des lingots et une moindre usure des lingotières de ce seul fait
Grace a une rotation plus rapide, le stock de lingotières nécessaires pour la même production9 est diminué.By a faster cooling of the
the skin of the ingot, it causes a decrease in the residence time of the ingot in the mold, so a smaller thermal loss of the ingots and less wear of ingot molds of this fact alone
Thanks to a faster rotation, the stock of ingot molds needed for the same production9 is reduced.
Enfin, on ameliore la qualité de la peau du lingot, du fait que sa vitesse de refroidissement est plus grande. Finally, it improves the quality of the skin of the ingot, because its cooling rate is greater.
Ces avantages sont tels qu'ils peuvent, dans certains cas, contrebalancer ceux reconnus à la coulée continue. These advantages are such that they can, in some cases, offset those recognized in continuous casting.
Ces avantages et d'autres caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description de plusieurs modes de réalisation de l'invention qui va être faite en référence aux dessins sur lesquels
- la figure 1 représente en coupe verticale
I-I une lingotière classique de coulée ;
- la figure 2 représente en section horison- tale 11-11 la lingotière de la figure 1 9
- la figure 3 représente en coupe verticale III-III un mode de réalisation d'une lingotière à pointes de refroidissement selon l'invention 9
- la figure 4 représente en section horison- tale IV-IV le mode de réalisation de la figure 3
- la figure 5 représente en perspective et coupe un detail d'une lingotière a ailettes de refroidissement selon l'invention
- la figure 6 représente en section verticale un détail d'un exemple de fixation d'une pointe de re- froidissement dans la paroi d'une lingotière.These and other features of the invention will become more apparent from the description of several embodiments of the invention which will be made with reference to the drawings in which
- Figure 1 shows in vertical section
II a conventional casting mold;
FIG. 2 is a horizontal section 11-11 of the mold of FIG.
FIG. 3 represents in vertical section III-III an embodiment of a mold with cooling tips according to the invention.
FIG. 4 shows in hori- zontal section IV-IV the embodiment of FIG.
FIG. 5 shows in perspective and cuts a detail of a mold with cooling fins according to the invention.
- Figure 6 shows in vertical section a detail of an example of fixing a cooling tip in the wall of an ingot mold.
- la figure 7 représente une vue en plan schématique d'une installation de coulée dont les lingotières sont munies d'éléments de refroidissement selon l'invention et d'un circuit de ventilation
- ta figure 3 représente une vue en perspec tive schématique d'une installation de coulée dont les lingotières sont munies d'éléments de refroidissement selon l'invention et d'un autre mode de réalisation du circuit de ventilation.FIG. 7 represents a diagrammatic plan view of a casting installation whose molds are provided with cooling elements according to the invention and with a ventilation circuit.
FIG. 3 represents a schematic perspective view of a casting installation whose molds are provided with cooling elements according to the invention and another embodiment of the ventilation circuit.
Une lingotière classique 1 de coulée discontinue comprend, au-dessus d'une plaque de fond 2, des parois verticales ou obliques 3, donnant a la lingotière une forme sensiblement tronconique, par exemple de section carre (figure 2). L'acier 4 du flingot est coulé par une busette 5 située au-dessus de la lingotiere (figure 1). A conventional casting mold 1 of discontinuous casting comprises, above a bottom plate 2, vertical or oblique walls 3, giving the mold a substantially frustoconical shape, for example of square section (Figure 2). The steel 4 of the bung is poured by a nozzle 5 situated above the mold (FIG. 1).
Dans une lingotiere conventionnelle, le refroidissement s'opère principalement par les échanges t-hermiques s'effectuant entre l'extérieur 6 des parois 3 de la lingotière et le milieu extérieur ambiant 7, c'est-a- dire l'air de la halle de coulée. Ainsi qu'il a été dit, l'insuffisance de ce refroidissement dans les lingotières conventionnelles conduit à la destruction desdites lingotières. In a conventional ingot mold, the cooling is effected mainly by the t-hermetic exchanges taking place between the outside 6 of the walls 3 of the mold and the ambient outside medium 7, that is to say the air of the casting hall. As has been said, the insufficiency of this cooling in conventional ingot molds leads to the destruction of said molds.
Dans une lingotiere 8 selon l'invention (figures 3 et 4), où des références semblables désignent des éléments semblables à ceux de la lingotière conventionnelle des figures 1 et 2, on a muni une partie de l'exte- rieur 6 des parois 3 de la lingotiere, de pointes 9 thermiquement solidaires des parois de la lingotière ; c'est-à- dire que le flux thermique peut s'écouler sans obstacle des parois 3 dans les pointes 9. La dimension et la répartition des pointes 9 est évidemment fonction du type de lin- gotière auquel s'applique le procédé de l'invention. Ces pointes permettent d'augmenter considérablement la surface d'échange thermique de la lingotière avec le milieu extérieur ambiant 7, ladite surface d'échange étant cons tituée d'une part, de l'extérieur 6 des parois 3 non couvert de pointes, mais surtout de la surface extérieure des pointes 9. L'augmentation de la surface d'échange ther- mique conjuguée à 1-effet de pointe permet d'accélérer
l'évacuation des calories vers l'extérieur.In an ingot mold 8 according to the invention (FIGS. 3 and 4), where similar references designate elements similar to those of the conventional ingot mold of FIGS. 1 and 2, part of the outside wall 6 is provided with walls 3 the mold, points 9 thermally secured to the walls of the mold; that is, the heat flow can flow unimpeded from the walls 3 into the spikes 9. The size and distribution of spikes 9 is obviously a function of the type of spinner to which the spraying process is applied. 'invention. These points make it possible to considerably increase the heat exchange surface of the mold with the ambient external medium 7, said exchange surface being constituted on the one hand by the outside of the walls 3 not covered by spikes, but especially the outer surface of the spikes 9. The increase in the thermal exchange area combined with 1-peak effect makes it possible to accelerate
evacuation of calories to the outside.
Sur l'exemple de réalisation des figures 3 et 4, les pointes ont eté réparties en colonnes et en lignes décalées les unes par rapport aux autres. In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the tips have been distributed in columns and in rows that are offset relative to one another.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention représentée sur la figure 5, au lieu d'utiliser des pointes, on munit une lingotière 10 d'ailettes de refroidissement ll.Dans la figure 5, ces ailettes ont été représentées effilées et disposées verticalement, ce qui favorise la circulation d'air à leur surface. La partie supérieure de l'extérieur 6 de la paroi 3 a été laissée dégagée pour ne pas gêner la manipulation de la lingotière par un dispositif de préhension. In another embodiment of the invention shown in FIG. 5, instead of using spikes, an ingot mold 10 is provided with cooling fins 11. In FIG. 5, these fins have been shown tapered and arranged vertically. , which promotes the circulation of air on their surface. The upper part of the outside 6 of the wall 3 was left unobstructed so as not to hinder the handling of the mold by a gripping device.
Que les éléments de refroidissement soient des pointes ou des ailettes, on peut concevoir diverses façons d'en munir la lingotière. Ces éléments peuvent être venus de fonderie, ou taillés dans la masse, ou bien encore rapportés. Dans ce dernier cas,il convient de choisir, pour rapporter ces éléments, un moyen compatible avec l'écoulement du flux thermique,c'est-à-dire un moyen qui permet au flux thermique de passer sans barrage de la paroi 3 de la lingotière à chaque élément de refroidissement.Ainsi les éléments de refroidissement peuvent être scellés au pistolet, ou bien soudés, ou encore emmanchés à chaud ou à froid dans la paroi 3 de la lingo tière. La figure 6 représente un détail d'un exemple de réalisation de fixation d'une pointe 12 dont une extrémité conique 13 est adaptée à la conicité d'un trou 14 de la paroi 3 d'une lingotière. Whether the cooling elements are spikes or fins, it is conceivable various ways to provide the mold. These elements may have come from foundry, or cut into the mass, or even reported. In the latter case, it is appropriate to choose, to report these elements, a means compatible with the flow of heat flow, that is to say a means that allows the heat flow to pass without damming the wall 3 of the Thus, the cooling elements can be spray-sealed, welded, or hot or cold-fitted in the wall 3 of the lingo. Figure 6 shows a detail of an exemplary embodiment of fixing a tip 12, a conical end 13 is adapted to the conicity of a hole 14 of the wall 3 of an ingot mold.
Si le type de la lingotière employée s'y prête, on peut disposer, en les soudant par exemple, les éléments de refroidissement sur une frette, dont les dimensions s'adaptent à celles de la lingotière. On place la frette,de préférence chauffée, autour de la lingotière froide, de façon que, après refroidissement de la frette, celle-ci soit en contact étroit avec la lingotière, et soit thermiquewlent solidaire de ladite lingotière, au cours d'une opération de coulée ultérieure. If the type of the ingot mold used lends itself, we can have, for example by welding the cooling elements on a hoop, whose dimensions adapt to those of the mold. The hoop, preferably heated, is placed around the cold mold, so that, after cooling of the hoop, the hoop is in close contact with the mold, and is thermally bonded to said mold, during an operation. subsequent casting.
Quand les éléments de refroidissement sont des pièces rapportées, leur matériau constitutif, qui ne doit pas nécessairement être aussi résistant que celui de la paroi de la lingotière, est avantageusement choisi parmi les métaux ou les alliages de métaux ayant une conductibilité thermique élevée, favorisant ainsi les échanges de chaleur avec l'extérieur. When the cooling elements are inserts, their constituent material, which does not necessarily have to be as strong as that of the wall of the mold, is advantageously chosen from metals or alloys of metals having a high thermal conductivity, thus favoring Heat exchanges with the outside.
Les échanges de chaleur sont améliorés si on dispose près des parties de lingotière munies d'éléments de refroidissement, un système de ventilation soufflant sur lesdits éléments de bas en haut (schématiquement représenté par les flèches 22 de la figure 5) qui permet d'accélérer la circulation d'air autour des éléments de refroidissement et donc le rythme des échanges thermiques. The heat exchanges are improved if one has near the mold parts provided with cooling elements, a ventilation system blowing on said elements from bottom to top (schematically represented by the arrows 22 of Figure 5) which accelerates the circulation of air around the cooling elements and therefore the rate of heat exchange.
Ce système de circulation d'air forcée est avantageusement constitué - comme représenté en figure 3 par un anneau creux 15, disposé sur la plaque de fond 2 et entourant la base de la lingotière 8. Des ouvertures 16 réalisées dans l'anneau 15 et dirigées sensiblement vers le haut et vers la lingotière permettent d'envoyer des jets d'air 17 qui viennent lécher les éléments de refroidissement 9. This forced air circulation system is advantageously constituted - as represented in FIG. 3 by a hollow ring 15, arranged on the base plate 2 and surrounding the base of the mold 8. Openings 16 made in the ring 15 and directed substantially towards the top and towards the mold make it possible to send air jets 17 which come to lick the cooling elements 9.
On voit sur la figure 7, qui représente un exemple d'installation du système de ventilation, que les différents anneaux 15 de ventilation pour plusieurs lingotières 8 sont reliés par l'intermédiaire de conduites de raccordement 18 munies de valve 21 à une conduite de distribution 19 qu' alimente une source 20 d'air comprimé ou pulsé. It can be seen in FIG. 7, which represents an example of installation of the ventilation system, that the different ventilation rings 15 for several molds 8 are connected via connecting pipes 18 provided with valve 21 to a distribution pipe. 19 that supplies a source 20 of compressed or pulsed air.
La figure 8 montre un autre exemple d'installation munie d'un système de ventilation. On y voit sur le sol 23 de la halle de coulée les rails 24 des cars à lingots, parallèles au quai de coulée 25, près duquel sont placées les lingotières non représentées de l'invention. Au niveau de la base des lingotières et le long du quai de coulée est placée une conduite 26 d'alimentation en air, reliée à une source 27 d'air comprime ou pulsé. A des intervalles correspondant à l'écartement entre deux lingotières successives sont articulés des tubes de ventilation en T 28a et 28b susceptibles de passer alternativement dune position verticale d'effacement (28a) où ils ne gênent pas la circula- tion sur les rails, à une position horizontale de travail (28b) > cette articulation pouvant être réalisée par un joint a rotule 29.Quand tous les tubes de ventilation en
T sont abaissés en position de travail (il n'en a été représente qu'un seul sur la figure pour plut de clarté), chacun des quatre côtés d'une lingotière se trouve entouré par l'un des quatre éléments de ventilation suivants une partie 30 de la conduite d'alimentation comprise entre deux joints à rotules successifs, la jambe 31 d'un tube en T, la jambe 31 d'un autre tube en T voisin, et les deux demi-bras 32 desdits deux tubes en T Chacun de ces éléments est muni d'orifices 33 dirigés on position de tra- vail et éventuellement vers le haut vers la lingotière qu'il en tournent. Il peut être commode de munir les jambes 31 des tubes on T de deux rangées d'ouvertures, pour les côtés des deux lingotièrus qu'elles ventilent on position de. Figure 8 shows another example of an installation equipped with a ventilation system. It shows on the floor 23 of the casting hall rails 24 of the ingot cars, parallel to the casting dock 25, near which are placed unrepresented molds of the invention. At the base of the molds and along the casting platform is placed an air supply line 26, connected to a source 27 of compressed or pulsed air. At intervals corresponding to the spacing between two successive ingot molds are articulated T-shaped ventilation tubes 28a and 28b capable of passing alternately from a vertical erasure position (28a) where they do not interfere with the circulation on the rails. a horizontal working position (28b)> this articulation can be achieved by a ball joint 29.When all the ventilation tubes in
T are lowered in the working position (it has been shown only one in the figure for the sake of clarity), each of the four sides of an ingot mold is surrounded by one of the four ventilation elements following a part 30 of the feed pipe between two successive ball joints, the leg 31 of a T-tube, the leg 31 of another tube T neighbor, and the two half-arms 32 of said two tubes T Each of these elements is provided with orifices 33 directed to the working position and possibly upwards towards the ingot mold as they rotate. It may be convenient to provide the legs 31 of the tubes on T of two rows of openings, for the sides of the two ingotièrus they ventilate position of.
travail. Naturellement, les tubes de veùtilation 28 se trouvant aux extrémités de l'installation peuvent n'avoir qu'un demi-bras 32, ou, tout du moins, d'ouverturos que sur un demi-bras.job. Of course, the exhaust tubes 28 at the ends of the installation may have only half-arm 32, or at least open on one half-arm.
L'invention n'est évidemment pas restreinte à ces seules formes de réalisation, qui n'ont été données qu'à titre d'exemples non limitatifs de réalisation du procédé de l'invention. The invention is obviously not restricted to these embodiments, which have been given as non-limiting examples of embodiment of the method of the invention.
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| FR2481967B1 (en) | 1984-01-06 |
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Legal Events
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