EP0711214A1 - Lingotiere de coulee continue - Google Patents

Lingotiere de coulee continue

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Publication number
EP0711214A1
EP0711214A1 EP94924799A EP94924799A EP0711214A1 EP 0711214 A1 EP0711214 A1 EP 0711214A1 EP 94924799 A EP94924799 A EP 94924799A EP 94924799 A EP94924799 A EP 94924799A EP 0711214 A1 EP0711214 A1 EP 0711214A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
tube
ingot
mold body
ingot mold
Prior art date
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Granted
Application number
EP94924799A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0711214B1 (fr
Inventor
Rudy Petry
Michel Rinaldi
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Paul Wurth SA
Original Assignee
Paul Wurth SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Paul Wurth SA filed Critical Paul Wurth SA
Publication of EP0711214A1 publication Critical patent/EP0711214A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0711214B1 publication Critical patent/EP0711214B1/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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • 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
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/053—Means for oscillating the moulds

Definitions

  • the present invention relates to an ingot mold for a continuous casting installation.
  • a continuous casting ingot mold comprises a mold tube defining an axial flow channel for a molten metal and a mold body, surrounding the mold tube over at least part of its length.
  • This mold body contains a cooling circuit of the mold body.
  • the mold tube is vigorously cooled by the cooling circuit integrated in the mold body.
  • the molten metal solidifies on contact with the internal wall of the ingot mold tube to form a peripheral crust. It should be noted that an attachment or bonding of this solidified peripheral crust to the internal wall of the ingot mold tube would produce a tearing of the peripheral crust. In order to avoid this risk, it is known to subject the mold to an oscillatory movement along the casting axis.
  • an oscillation table which is provided with a device generating mechanical oscillations. This oscillation table then transmits to the mold an oscillatory movement oriented along the casting axis.
  • an ingot mold for casting steel billets has - with its ingot mold tube, its ingot mold body, its cooling circuit filled with a liquid cooling and possibly an electromagnetic inductor to stir the molten metal - easily a mass of the order of 3 tonnes.
  • This mass must be able to confer oscillations of an amplitude of a few millimeters with a frequency of the order of 5 Hz and more. It is therefore necessary to use a device generating oscillations very powerful mechanical; all the more since this device must not only overcome the inertia of the mold itself, but also the inertia of the structure of the support structure, as well as the friction forces between the internal wall of the mold tube and the metal in fusion.
  • the purpose of the present invention is to provide an ingot mold which opposes the device generating mechanical oscillations a substantially reduced mass of inertia.
  • a mold for a continuous casting installation which comprises: a mold tube having an internal wall and an external wall, said internal wall defining an axial flow channel for a molten metal; an ingot mold body surrounding said external wall of the ingot mold tube over at least part of its length so as to define with the latter a sealed chamber containing a cooling circuit of the ingot mold tube; and a device generating mechanical oscillations, and which is characterized in that the mold tube is axially movable relative to the mold body; in that the mold body is connected to the mold tube by means of sealing elements allowing axial movement of the mold tube relative to the mold body, while ensuring the tightness of said sealed chamber; and in that said mechanical oscillation generating device is connected to the ingot mold tube so as to be able to transmit to the latter an axial oscillatory movement relative to the ingot mold body.
  • the mass in oscillatory movement is substantially reduced to the mass of the mold tube.
  • the mass of the ingot mold tube represents little more than 5% of the total mass of the ingot mold.
  • the most massive elements of the mold, namely the body of the mold with its cooling circuit filled with a coolant and, if necessary, the electromagnetic inductor are stationary on a support frame and must not be set in motion by the mechanical oscillation generating device. This considerably reduces the powers involved to produce a relative oscillatory movement between the internal wall of the ingot mold tube and the peripheral crust of the cast product. This results in a weakening of the forces and vibrations that the continuous casting installation must undergo; hence an increase in the lifespan of some of its elements.
  • the mold body and the inductor which no longer participate in the oscillatory movement, are no longer subjected to dynamic stresses, which also has a favorable influence on their lifespan. It will also be appreciated the absence of an oscillating support structure for the mold significantly reduces the investment and maintenance costs.
  • the mold body is preferably designed so as to define at its upper and lower end a passage opening for the mold tube.
  • the sealing elements are then arranged in these two passage openings, so as to delimit axially in the mold body a sealed annular chamber which can be pressurized by the coolant. It is then advantageous to dimension the cross section of the upper passage opening larger than the cross section of the lower passage opening. This difference in section in fact results in a hydrostatic force on the ingot mold tube which is oriented in the opposite direction to the flow of the molten metal. This hydrostatic force makes it possible to compensate for the weight of the ingot mold tube, as well as the friction that the molten metal exerts on the internal wall of the ingot mold tube. It will therefore be appreciated that this solution makes it possible to further reduce the powers necessary to produce said oscillatory movement.
  • the mold body includes an inner guide jacket which surrounds the mold tube and forms therewith a first annular space defining a first passage section for a coolant.
  • An outer jacket surrounds said inner guide jacket and forms therewith a second annular space, defining a second passage section for the coolant which is substantially larger than said first passage section.
  • the inner guide liner is rigidly fixed to the outer wall of the mold body and forms a sheath in which the mold tube can slide axially.
  • the ingot mold tube advantageously comprises an inner tube, which defines the flow channel for the molten metal and which is most often a copper tube, and a cage which surrounds this copper tube.
  • This cage is rigidly and tightly fixed at its upper end to the copper tube and has at its lower end a guide opening in which the copper tube is tightly guided, so that it can expand axially downwards.
  • the inner guide jacket for the coolant is then supported by this cage surrounding the copper tube.
  • Said sealing elements include lower sealing elements which are connected between the lower end of the cage and the mold body and upper sealing elements which are connected between the upper end of the cage and the body of the mold. ingot mold.
  • the sealing elements may for example include an axial bellows compensator which is connected between a flange secured to the mold tube and a flange secured to the mold body.
  • the sealing elements comprise at least one elastically deformable membrane.
  • the latter is located in a plane transverse to the casting axis. It is a particularly simple execution which ensures a perfect seal, does not require any maintenance and allows to realize a very compact construction of the mold. It has been found that a multi-sheet metal membrane is perfectly suited to the present use. This does not however exclude the use other materials for forming the membrane, for example membranes made of a reinforced elastomer.
  • An advantageous solution consists in providing a lever as a means of mechanical connection between the device generating mechanical oscillations and the ingot mold tube. This then comprises an intermediate articulation by means of which it is supported by the mold body, a first lever arm connected to the device generating mechanical oscillations and a second lever arm which supports the mold tube.
  • This embodiment makes it possible to install the device generating mechanical oscillations laterally next to the mold, where it does not interfere and where it can be protected against splashes of molten metal. Since the mold tube is supported by the lever arm, itself supported by the mold body, it is not necessary to provide other means for supporting the mold tube. In particular, said sealing elements must not fulfill the function of supporting the mold tube in the mold body.
  • the ingot mold tube is suspended in the lever arm preferably by means of two pins housed in a forked arm with two branches.
  • a particularly compact embodiment of the ingot mold is obtained when said intermediate articulation of the lever arm, the two pins and the second lever arm are located inside said sealed chamber.
  • the second lever arm must then cross the outer jacket of the mold body in a leaktight manner.
  • FIG. 2 shows a cross section through the ingot mold of Figure 1 along the cutting plane (2-2) marked in Figure 1;
  • - Figures 3 and 4 show, in longitudinal sections, schematically details of two different embodiments of an ingot mold according to the invention;
  • Figure 5 shows a cross section through the mold of Figure 3, through the cutting plane (5-5);
  • Figure 6 shows a schematic cross section through an alternative embodiment of the invention.
  • Figures 1 and 2 show an ingot mold 10 which can be used for example for the continuous casting of metal steel billets. It comprises an ingot mold tube 12 having an internal wall 14 and an external wall 16. The internal wall 14 defines a flow channel 18 for the molten steel. Reference 20 marks the central axis of this channel, which can be straight or curved. Most often the ingot mold tube is a thick-walled copper tube. The internal section of this tube defines the section of the cast product. In Figure 2 a square section is represented; this section could however also be rectangular, circular or have any other shape. The arrow marked with the reference 21 indicates the direction of flow of the molten steel through the ingot mold tube 12.
  • the ingot mold tube 12 must be cooled vigorously in order to cause solidification of the molten steel in contact with its internal wall 14. To this end, it is surrounded, normally over its entire height, by an ingot mold body 22 which contains, in a sealed chamber 23, a cooling circuit for the external wall 16 of the mold tube 12.
  • An inner guide sleeve 24 surrounds the mold tube 12 over almost its entire height and forms around the external wall 16 of the mold tube 12 a first annular space 26, with a very narrow annular passage section.
  • An outer jacket 28 of the mold body 22 surrounds the inner guide jacket 24 and forms with the latter a second annular space 30, which surrounds the first annular space 26 and defines a substantially larger annular passage section.
  • a coolant supply circuit is represented schematically by the arrow 32. The coolant enters through an annular supply chamber 34, located on the side of the lower end of the mold 10, in the first annular space 26 .
  • the inner guide jacket 24 is provided with an external flange 38 which is tightly fixed on an internal counter-flange 40 of the external jacket 28. In this way the inner guide sleeve 24 is rigidly supported by the sleeve outside 28 of the mold body 22, and the annular supply chamber 34 is at the same time sealed in separation from said second annular space 30.
  • the mold body 22 is provided at its lower end with a peripheral base 42 which defines a passage opening 43 for the mold tube 12. With this lower peripheral base 42 the mold body is supported on a fixed support frame, represented schematically by two beams identified by the reference 44.
  • a mechanical oscillation generating device 46 is supported on the support frame next to the mold body 22 (the support of the mechanical oscillation generating device 46 on the supporting frame 44 is not shown in Figure 1). It is for example a hydraulic piston provided with a hydraulic circuit known per se, which is capable of communicating to a piston rod 48 a reciprocating movement of an amplitude of a few millimeters and a frequency of a few hertz. However, it could also be a rotary motor provided with an eccentric which produces mechanical oscillations. The piston rod 48 would in this case be replaced by a connecting rod.
  • the hydraulic piston however has the advantage of allowing easy and flexible adjustment of the amplitude, frequency and shape of the mechanical oscillations produced.
  • the mold tube 12 is provided at its upper end with two pins 50 and 52. These are arranged on two opposite sides of the outer wall 16 of the mold tube 12, so that their axes are aligned and perpendicular to the axis 20 of the mold tube 12. Using these pins 50 and 52 the mold tube is supported by a forked arm 56.
  • the two pins 50, 52 are more precisely articulated in a first branch 58, respectively a second branch 60 of the forked arm 56, so as to define a pivot axis 61 of the mold tube 12 which is perpendicular to the direction of casting.
  • the two pins 50, 52 are located in said second annular space 30 defined between the inner guide jacket 24 on one side and the outer jacket 28 on the other side.
  • the forked arm 56 is part of a lever 54 mounted in the mold body 22.
  • This lever 54 comprises in the second annular space 30 a tilting axis 63 which is parallel to the pivoting axis 61 of the mold tube 12.
  • This tilting axis 63 is advantageously embodied by two pivots 64 and 66 which are mounted symmetrically on the mold body
  • Each of the branches 58, 60 of the forked arm 56 is then provided with a cylindrical housing 68, 70 for one of the two pivots 64, 66. It will be noted that each of the pivots 64, 66 can be mounted from outside the ingot mold body
  • the outer jacket 28 of the mold body 22 is provided with two support blocks 72, 74 in which the pivots 64 and 66 are housed in a through bore.
  • Each pivot 64, 66 is provided with a fixing flange 76, 78 which is fixed by means of screws (not shown) on the support block 72, 74.
  • a joint between the flange 76, 78 and the support block 72, 74 ensures, preferably together with one or more O-rings in the passage bore of the support block 72, 74, the sealing of this assembly.
  • the lever 54 On the side opposite to the forked arm 56, the lever 54 comprises a second lever arm 80 which passes in leaktight manner through the outer jacket 28 of the mold body 22.
  • This sealed passage is preferably carried out using a bellows compensator 82, which is tightly connected with its first end to the outer jacket 28 of the mold body 22 and with its second end to a shoulder between the second lever arm 80.
  • the second lever arm 80 Outside the second annular space 30, preferably in the immediate vicinity of the outer jacket 28 of the body of the mold 22, the second lever arm 80 is connected by means of a cylindrical articulation 84, with an axis parallel to the pivot axis 63 of the lever 54, to the piston rod 48.
  • the two pins 50, 52, the forked arm 56, the pivot axis 63, most of the second lever arm 80 and the bellows compensator 82 are integrated in the second annular space 30.
  • This embodiment not only makes it possible to have a compact size of the mold 10, but also ensures effective protection of these elements. It will also be noted that all of these elements are immersed in the coolant, which ensures a certain lubrication of the joints.
  • the back and forth movement of the piston rod 48 is transmitted by the lever 54 to the mold tube 12.
  • the latter is mounted in the mold body 22 and connected to the latter so as to be able to follow the oscillatory movement of the lever 54. It follows that the mold tube 12 is subjected to a forced oscillatory movement relative to the mold body 22 which remains stationary.
  • the moving mass therefore corresponds to the mass of the ingot mold tube 12 which is generally at least twenty times smaller than the total mass of the ingot mold, which comprises, outside the ingot mold tube
  • the mold body 22 filled with a coolant and possibly an electromagnetic inductor 86.
  • the latter which is used for stirring the molten steel, is integrated in a manner known per se into said second annular space 30 of the body ingot mold
  • This inductor 86 is therefore also immobile relative to the mold tube which is subject to oscillatory movement.
  • the outer jacket 28 is connected, at these two axial ends, in a sealed manner to the external wall 16 of the mold body 22 by means of sealing elements which allow an axial displacement of the mold tube 12 relative to the mold body. 22.
  • sealing elements preferably comprise a lower membrane 88, delimiting said sealed chamber 23 of the ingot mold body 22 axially at its lower end, and an upper membrane 90, delimiting the latter axially at its upper end.
  • These are annular membranes contained in a plane transverse to the casting axis and elastically deformable in a direction perpendicular to their surface. Multi-sheet metal membranes may for example be suitable for this use.
  • the lower annular membrane 88 is connected on one side with its outer peripheral edge to the peripheral base 42 of the mold body 22 and on the other side with its inner edge to a lower flange 92.
  • This the latter is made integral with the lower end of the mold tube 12 by means of keys 94, 96, which are housed in a groove 98 of the mold tube 12.
  • the keys 94 and 96, as well as the inner edge of the lower membrane 88 are fixed by clamping between the flange 92 and a counter-flange 100, which is fixed by screws to the flange 92. Seals provide sealing for this assembly.
  • the outer edge of the membrane 88 is fixed by clamping between the peripheral base 42 and a counter-flange 110.
  • Seals provide sealing between the membrane 88 and the peripheral base 42, respectively the counter-flange 110.
  • the mounting of the upper membrane 90 is carried out in a similar manner.
  • a counter-flange 114 fixes the outer edge of the upper membrane 90 on an upper ring 116 secured to the outer jacket 28 of the mold body 22.
  • This upper ring 116 defines an upper passage opening 117 for the mold tube 12.
  • a counter flange 118 fixes the inner edge of the upper membrane 90 to an upper flange 120 of the mold tube 12.
  • the upper flange 120 is made integral with the upper end of the mold tube 12 in the same way as the lower flange 90.
  • the two pins 50 and 52 are moreover advantageously supported by said upper flange 120 (cf. FIG. 1).
  • FIGs 3 to 5 provide additional information about the mounting of the annular membranes.
  • the lower and upper membranes 88 'and 90' are both embedded with their inner edge at the level of the mold tube 12, while their outer edge can move slightly between the base 42 (respectively 116 ), and the counter flange 110 (respectively 114).
  • This method of fixing the membranes 88 ′ and 90 ′ increases their flexibility and reduces the transverse forces which they have to transmit from the mold tube 12 to the mold body 22.
  • separate elements are preferably used, for example one or more leaf springs connected between the tube ingot mold 12 and the ingot mold body 22.
  • FIG. 5 shows by way of example such a leaf spring 122, which has three branches spaced 45 ° apart.
  • This element 122 can easily be deformed perpendicular to the plane of the drawing and at the same time has a high resistance to a tensile force. It is preferably mounted on the side of the lower end of the ingot mold tube 12, since the upper end is already rigidly supported in the forked arm 56 of the lever arm 54.
  • this element 122 is mounted so as to be tensile stress.
  • the arrow 124 shows by way of example the horizontal component of the tensile force which the cast product extracted from the ingot mold tube 12 exerts on the lower end of the latter. This force, which is far from negligible, is transmitted by the element 122 of the mold tube 12 to the mold body 22; the membrane 88 'is not involved in this transmission.
  • the axis of the ingot mold defines an arc of a circle
  • the pivot axis 61 of the ingot mold tube 12 in the forked arm 56, the pivot axis 63 of the lever 54 and the axis of the cylindrical joint 84 are in this case arranged so that they are cut every three by a straight line also passing through said center of curvature. It follows that the ingot mold tube oscillates along a trajectory which substantially follows the curvature of the product cast at the level of the ingot mold tube. In Figure 4 we see that the upper membrane 90 '' is embedded with these two edges.
  • FIG. 4 there is also shown, schematically, annular support elements 126, 128 of the membranes 88 '' and 90 ''.
  • the purpose of these support elements 126 and 128, which are for example integral with the tube ingot mold 12, is to limit the deformation of the membranes 88 '' and 90 '' which is due to the pressure of the coolant in the sealed chamber 23.
  • FIG. 6 shows a particularly interesting variant of an ingot mold 210 according to the invention.
  • An ingot mold tube 212 includes a copper tube 214 which defines the axial flow channel 18 for the molten metal.
  • the copper tube 214 is surrounded by a cage 216. This comprises stiffening elements 222 connecting an upper flange 218 and a lower flange 220.
  • the upper flange 218 is rigidly fixed to the upper end of the copper tube 214.
  • the lower flange 220 surrounds the copper tube 214 in a leaktight manner, but is not rigidly fixed to the latter.
  • a seal for example a VITON ® seal or an O-ring resistant to high temperatures, seals between the lower flange 220 and the copper tube 214.
  • the cage 216 supports a guide jacket 224 which defines a narrow annular passage space 226 for the coolant around the copper tube 214.
  • This guide jacket 224 is provided with a collar 228 which cooperates with an annular partition wall 230 of the mold body 22, to delimit in the mold 210 an annular supply chamber 234 of the annular space 226.
  • the collar 228 and the partition wall 230 are connected together by a sealing element 236 which necessarily allows their relative displacement along the casting axis.
  • the sealing element 236 comprises a ring which is fixed in leaktight manner to the partition wall 230 and which defines a labyrinth seal in an annular cavity of the collar 228.
  • This labyrinth seal could, if necessary, be replaced by one or more O-rings.
  • An upper 90 and lower 88 sealing membrane connect the upper 218 and lower 220 flanges to the mold body 22. It will be noted that in the execution of FIG. 6, the outer and inner edges of the two membranes 90, 88 are embedded rigidly. The methods of fixing the membranes described with the aid of Figures 3 and 4 remain of course valid alternatives.
  • the copper tube 214, the cage 216 and the jacket for guiding the coolant 224 define, in the embodiment according to FIG. 6, a fairly rigid assembly, which is movable as a unit axially with respect to the mold body 22. This the assembly is supported by a lever arm 254 (represented in FIG. 6 by its axis) using the two pins 250, 252 which form part of the upper flange 218.
  • the coolant enters the annular supply chamber 234, passes at high speed through the narrow annular space 226 where it undergoes a significant pressure drop, and comes out of the ingot mold after passing through the annular space 240, which can house, for example, an electromagnetic stirrer (not shown). Since the pressure in the annular supply chamber 234 is higher than the pressure in the annular chamber 240, the hydrostatic pressure which is exerted on the collar 228 contributes to supporting the assembly of copper tube 214, cage 216 and jacket guidance of the coolant 224. Even if an embodiment according to Figure 6 has the disadvantage that the mass to be oscillated is slightly greater, it has the advantage that the copper tube 214 is less mechanically stressed than the tube copper 14.

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Description

LINGOTIERE DE COULEE CONTINUE La présente invention concerne une lingotière d'une installation de coulée continue. Une telle lingotière de coulée continue comprend un tube de lingotière définissant un canal d'écoulement axial pour un métal en fusion et un corps de lingotière, entourant le tube de lingotière sur au moins une partie de sa longueur. Ce corps de lingotière renferme un circuit refroidissement du corps de lingotière.
Dans une lingotière de coulée continue en- fonctionnement, le tube de lingotière est énergiquement refroidi par le circuit de refroidissement intégré dans le corps de lingotière. Ainsi le métal en fusion se solidifie au contact de la paroi interne du tube de lingotière pour former une croûte périphérique. Il est à noter qu'un accrochage ou un collage de cette croûte périphérique solidifiée à la paroi interne du tube de lingotière produirait un déchirement de la croûte périphérique. Afin d'éviter ce risque, il est connu de soumettre la lingotière à un mouvement oscillatoire selon l'axe de coulée.
Pour produire un tel mouvement oscillatoire, il est connu de supporter la lingotière sur une structure de support, appelée table d'oscillation, qui est munie d'un dispositif générateur d'oscillations mécaniques. Cette table d'oscillation transmet alors à la lingotière un mouvement oscillatoire orienté selon l'axe de coulée.
Afin de se rendre compte de la problématique inhérente à de telles installations, il convient de remarquer qu'une lingotière pour couler des billettes en acier a - avec son tube de lingotière, son corps de lingotière, son circuit de refroidissement rempli d'un liquide de refroidissement et éventuellement un inducteur électromagnétique pour réaliser un brassage du métal en fusion - facilement une masse de l'ordre de 3 tonnes. A cette masse il faut pouvoir conférer des oscillations d'une amplitude de quelques millimètres avec une fréquence de l'ordre de 5 Hz et plus. Il faut dès lors utiliser un dispositif générateur d'oscillations mécaniques très puissant; d'autant plus que ce dispositif doit non seulement vaincre l'inertie de la lingotière même, mais aussi l'inertie de la structure de la structure de support, ainsi que les forces de frottement entre la paroi interne du tube de lingotière et le métal en fusion. Les puissances élevées en jeu pour produire les oscillations de la lingotière, ont comme effets néfastes des chocs bruyants et des vibrations préjudiciables à la tenue mécanique de certains éléments de la lingotière. II a aussi été proposé de supporter la lingotière dans un support à l'aide de ressorts, créant ainsi un oscillateur harmonique amorti, dont la masse correspond à la masse de la lingotière. Pour produire des oscillations forcées dans un tel système mécanique, il suffit d'appliquer à la lingotière une force beaucoup plus faible, puisqu'on peut profiter du phénomène de résonance à la fréquence propre du système. En pratique la mise en oeuvre d'une telle solution peut cependant poser des problèmes de dimensionnement et d'emplacement des ressorts. Ces derniers doivent en effet supporter le poids élevé de la lingotière, tout en conférant au système la caractéristique élastique souhaitée.
Le but de la présente invention est de proposer une lingotière qui oppose au dispositif générateur d'oscillations mécaniques une masse d'inertie sensiblement réduite.
Ce but est atteint par une lingotière d'une installation de coulée continue qui comprend: un tube de lingotière ayant une paroi interne et une paroi externe, ladite paroi interne définissant un canal d'écoulement axial pour un métal en fusion; un corps de lingotière entourant ladite paroi externe du tube de lingotière sur au moins une partie de sa longueur de façon à définir avec ce dernier une chambre étanche contenant un circuit refroidissement du tube de lingotière; et un dispositif générateur d'oscillations mécaniques, et qui est caractérisée en ce que le tube de lingotière est déplaçable axialement par rapport au corps de lingotière; en ce que le corps de lingotière est raccordé au tube de lingotière au moyen d'éléments d'étanchéité permettant un déplacement axial du tube de lingotière par rapport au corps de lingotière, tout en assurant l'étanchéité de ladite chambre étanche; et en ce que ledit dispositif générateur d'oscillations mécaniques est connecté au tube de lingotière de façon à pouvoir transmettre à c& dernier un mouvement oscillatoire axial par rapport au corps de lingotière.
Dans une lingotière selon l'invention la masse en mouvement oscillatoire est sensiblement réduite à la masse du tube de lingotière. Il sera apprécié que la masse du tube de lingotière ne représente guère plus que 5% de la masse totale de la lingotière. -Les éléments les plus massiques de la lingotière, à savoir le corps de lingotière avec son circuit de refroidissement rempli d'un liquide de refroidissement et, le cas échéant, l'inducteur électromagnétique sont immobiles sur une charpente de support et ne doivent pas être mis en mouvement par le dispositif générateur d'oscillations mécaniques. On réduit ainsi sensiblement les puissances en jeu pour produire un mouvement oscillatoire relatif entre la paroi interne du tube de lingotière et la croûte périphérique du produit coulé. Il en résulte un affaiblissement des efforts et vibrations que l'installation de coulée continue doit subir; d'où une augmentation de la durée de vie de certains de ses éléments. De plus, le corps de lingotière et l'inducteur, qui ne participent plus au mouvement oscillatoire, ne sont plus soumis à des sollicitations dynamiques, ce qui a également une influence favorable sur leur durée de vie. Il sera aussi apprécié l'absence d'une structure de support oscillante pour la lingotière réduit sensiblement les frais d'investissement et d'entretien.
Le corps de lingotière est de préférence conçu de façon à définir à son extrémité supérieure et inférieure une ouverture de passage pour le tube de lingotière. Les éléments d'étanchéité sont alors agencés dans ces deux ouvertures de passage, de façon à délimiter axialement dans le corps de lingotière une chambre annulaire étanche pouvant être mise sous pression par le liquide de refroidissement. Il est alors avantageux de dimensionner la section transversale de l'ouverture de passage supérieure plus grande que la section transversale de l'ouverture de passage inférieure. De cette différence de section résulte en effet une force hydrostatique sur le tube de lingotière qui est orientée dans le sens inverse de 1'écoulement du métal en fusion. Cette force hydrostatique permet de compenser le poids du tube de lingotière, ainsi que le frottement que le métal en fusion exerce sur la paroi interne du tube de lingotière. Il sera dès lors apprécié que cette solution permet de réduire encore davantage les puissances nécessaires pour produire ledit mouvement oscillatoire.
Il est possible de prévoir dans le corps de lingotière différents types de circuits de refroidissement du tube de lingotière. Dans une exécution préférentielle le corps de lingotière comprend une chemise de guidage intérieure qui entour le tube de lingotière et forme avec ce dernier un premier espace annulaire définissant une première section de passage pour un liquide de refroidissement. Une chemise extérieure entoure ladite chemise de guidage intérieure et forme avec cette dernière un deuxième espace annulaire, définissant une deuxième section de passage pour le liquide de refroidissement qui est sensiblement plus importante que ladite première section de passage. Dans une première variante d'exécution, la chemise de guidage intérieure est fixée de façon rigide à la paroi extérieure du corps de lingotière et forme une gaine dans laquelle le tube de lingotière peut coulisser axialement.
Cette chemise de guidage intérieure, qui a un poids relativement faible, peut cependant aussi faire partie du tube de lingotière. Dans ce cas elle est mise en oscillation ensemble avec le tube de lingotière. Le tube de lingotière comprend avantageusement un tube intérieur, qui définit le canal d'écoulement pour le métal en fusion et qui est le plus souvent un tube en cuivre, et une cage qui entoure ce tube en cuivre. Cette cage est fixée à son extrémité supérieure de façon rigide et étanche au tube en cuivre et possède à son extrémité inférieure une ouverture de guidage dans laquelle le tube en cuivre est guidé de façon étanche, de sorte à pouvoir se dilater axialement vers le bas. La chemise de guidage intérieure pour le liquide de refroidissement est alors supportée par cette cage entourant le tube en cuivre. Lesdits éléments d*étanchéités comprennent des éléments d•étanchéités inférieurs qui sont connectés entre 1'extrémité inférieure de la cage et le corps de lingotière et des éléments d'étanchéités supérieurs qui sont connectés entre l'extrémité supérieure de la cage et le corps de lingotière. Il s'agit ici d'une solution où les masses en mouvement sont légèrement plus élevées, mais qui présente l'avantage non négligeable que le tube de lingotière et la chemise de guidage intérieure forment une unité assez rigide. De plus, le tube de lingotière proprement dit peut se dilater librement en direction axiale.
Différents modes d'exécution sont possibles pour les éléments d'étanchéité. Ces derniers peuvent par exemple comprendre un compensateur axial à soufflets qui est connecté entre une bride solidaire du tube de lingotière et une bride solidaire du corps de lingotière. Dans une exécution préférentielle, les éléments d'étanchéité comprennent au moins une membrane déformable élastiquement. Cette dernière est située dans un plan transversal à l'axe de coulée. Il s'agit d'une exécution particulièrement simple qui assure une étanchéité parfaite, ne nécessite point d'entretien et permet de réaliser une construction très compacte de la lingotière. II s'est avéré qu'une membrane métallique à feuilles multiples est parfaitement adaptée à la présente utilisation. Ceci n'exclut cependant pas l'utilisation d'autres matériaux pour former la membrane, par exemple des membranes en un élastomère armé.
Il serait possible de connecter un dispositif générateur d'oscillations mécaniques axiales directement au tube de lingotière, c'est-à-dire sans mécanisme de liaison intermédiaire. Une solution avantageuse consiste à prévoir un levier comme moyen de liaison mécanique entre le dispositif générateur d'oscillations mécaniques et le tube de lingotière. Celui-ci comprend alors une articulation intermédiaire au moyen de laquelle il est supporté par le corps de lingotière, un premier bras de levier connecté au dispositif générateur d'oscillations mécaniques et un deuxième bras de levier qui supporte le tube de lingotière.
Ce mode d'exécution permet d'installer le dispositif générateur d'oscillations mécaniques latéralement à côté de la lingotière, où il ne gêne point et où il peut être protégé contre des éclaboussures du métal en fusion. Vu que le tube de lingotière est supporté par le bras de levier, lui-même supporté par le corps de lingotière, il n'est point nécessaire de prévoir d'autres moyens de support du tube de lingotière. En particulier, lesdits éléments d'étanchéité ne doivent pas remplir de fonction de support du tube de lingotière dans le corps de lingotière.
La suspension du tube de lingotière dans le bras de levier se fait de préférence à l'aide de deux tourillons logés dans un bras fourchu à deux branches. On obtient une exécution particulièrement compacte de la lingotière lorsque ladite articulation intermédiaire du bras de levier, les deux tourillons et le deuxième bras de levier sont situés à l'intérieur de ladite chambre étanche. Le deuxième bras de levier doit alors traverser de façon étanche la chemise extérieure du corps de lingotière.
L'étanchéité entre le deuxième bras de levier et la chemise extérieure du corps de lingotière est avantageusement réalisée au moyen d'un compensateur à soufflets, qui est de préférence installé à l'intérieur de ladite chambre étanche. Dans ce contexte il sera apprécié que tous les éléments qui sont installés dans cette chambre étanche dans le liquide de refroidissement subissent une certaine lubrification par ce dernier et sont aussi moins exposés au risque d'un endommagement par le métal en fusion. Des ressorts à lames connectés de préférence entre le corps de lingotière et le tube de lingotière permettent de guider ce dernier axialement et évitent que les éléments d'étanchéité ne doivent transmettre des efforts transversaux trop importants. Des avantages et caractéristiques supplémentaires de l'invention ressortiront de la description détaillée de modes de réalisation avantageux, présentés ci-dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la Figure 1 représente une coupe transversale à travers une lingotière selon l'invention;
- la Figure 2 représente une coupe transversale à travers la lingotière de la Figure 1 selon le plan de coupe (2-2) repéré sur la Figure 1; - les Figures 3 et 4 représentent, dans des coupes longitudinales, schématiquement des détails de deux modes d'exécution différents d'une lingotière selon l'invention;
- la Figure 5 représente une coupe transversale à travers la lingotière de la Figure 3, par le plan de coupe (5-5) ; la Figure 6 représente une coupe transversale schématique à travers une variante d'exécution de 1'invention.
Les Figures 1 et 2 montrent une lingotière 10 qui peut être utilisée par exemple pour la coulée continue de billettes métalliques en acier. Elle comprend un tube de lingotière 12 ayant une paroi interne 14 et une paroi externe 16. La paroi interne 14 définit un canal d'écoulement 18 pour l'acier en fusion. La référence 20 repère l'axe central de ce canal, qui peut être rectiligne ou courbe. Le plus souvent le tube de lingotière est un tube en cuivre à paroi épaisse. La section interne de ce tube définit la section du produit coulé. Sur la Figure 2 est représentée une section carrée; cette section pourrait cependant aussi être rectangulaire, circulaire ou avoir toute autre forme. La flèche repérée par la référence 21 indique le sens d'écoulement de l'acier en fusion à travers le tube de lingotière 12.
Le tube de lingotière 12 doit être refroidi énergiquement afin de provoquer une solidification de l'acier en fusion au contact de sa paroi interne 14. A cette fin il est entouré, normalement sur toute sa hauteur, par un corps de lingotière 22 qui renferme, dans une chambre étanche 23, un circuit de refroidissement de la paroi externe 16 du tube de lingotière 12.
Le circuit de refroidissement représenté sur la Figure
I est connu en soi. Une chemise de guidage intérieure 24 entoure le tube de lingotière 12 sur presque toute sa hauteur et forme autour de la paroi externe 16 du tube de lingotière 12 un premier espace annulaire 26, à section de passage annulaire très étroite. Une chemise extérieure 28 du corps de lingotière 22 entoure la chemise de guidage intérieure 24 et forme avec cette dernière un deuxième espace annulaire 30, qui entoure le premier espace annulaire 26 et définit une section de passage annulaire sensiblement plus importante. Un circuit d'alimentation pour liquide de refroidissement est représenté schématiquement par la flèche 32. Le liquide de refroidissement pénètre par une chambre annulaire d'alimentation 34, située du côté de l'extrémité inférieure de la lingotière 10, dans le premier espace annulaire 26.
II traverse ce dernier à vitesse élevée et à contre-courant par rapport au sens de coulée 21, pour sortir dans le deuxième espace annulaire 30. Il est évacué en-dehors du corps de lingotière 22 par un circuit d'évacuation, qui lui est représenté schématiquement par la flèche 36. Reste à noter dans ce contexte que la chemise de guidage intérieure 24 est munie d'une bride externe 38 qui est fixée de façon étanche sur une contre-bride interne 40 de la chemise extérieure 28. De cette façon la chemise de guidage intérieure 24 est supportée de façon rigide par la chemise extérieure 28 du corps de lingotière 22, et la chambre annulaire d'alimentation 34 est en même temps séparée de façon étanche dudit deuxième espace annulaire 30.
Sur la Figure 1 on voit que le corps de lingotière 22 est muni à son extrémité inférieure d'une base périphérique 42 qui définit une ouverture de passage 43 pour le tube de lingotière 12. Avec cette base périphérique inférieure 42 le corps de lingotière prend appui sur une charpente de support fixe, représentée schématiquement par deux poutres repérées par la référence 44.
Un dispositif générateur d'oscillations mécaniques 46 est supporté sur la charpente de support à côté du corps de lingotière 22 (le support du dispositif générateur d'oscillations mécaniques 46 sur la charpente de support 44 n'est pas représenté sur la Figure 1). Il s'agit par exemple d'un piston hydraulique muni d'un circuit hydraulique connu en soi, qui est apte à communiquer à une tige de piston 48 un mouvement de va-et-vient d'une amplitude de quelques millimètres et d'une fréquence de quelques hertz. Il pourrait cependant aussi s'agir d'un moteur rotatif muni d'un excentrique qui produit les oscillations mécaniques. La tige de piston 48 serait dans ce cas remplacée par une bielle. Le piston hydraulique présente cependant l'avantage de permettre un ajustage facile et flexible de l'amplitude, de la fréquence et de la forme des oscillations mécaniques produites.
Sur la Figure 2 on voit que le tube de lingotière 12 est muni à son extrémité supérieure de deux tourillons 50 et 52. Ces derniers sont agencés sur deux côtés opposés de la paroi externe 16 du tube de lingotière 12, de façon que leur axes soient alignés et perpendiculaires à l'axe 20 du tube de lingotière 12. A l'aide de ces tourillons 50 et 52 le tube de lingotière est supporté par un bras fourchu 56. Les deux tourillons 50, 52 sont plus précisément articulés dans une première branche 58, respectivement une deuxième branche 60 du bras fourchu 56, de façon à définir un axe de pivotement 61 du tube de lingotière 12 qui est perpendiculaire à la direction de coulée. Il sera noté que les deux tourillons 50, 52 sont situés dans ledit deuxième espace annulaire 30 défini entre la chemise de guidage intérieure 24 d'un côté et la chemise extérieure 28 de l'autre côté. Le bras fourchu 56 fait partie d'un levier 54 monté dans le corps de lingotière 22. Ce levier 54 comprend dans le deuxième espace annulaire 30 un axe de basculement 63 qui est parallèle à l'axe de pivotement 61 du tube de lingotière 12. Cet axe de basculement 63 est avantageusement matérialisé par deux pivots 64 et 66 qui sont montés de façon symétrique sur le corps de lingotière
22. Chacune des branches 58, 60 du bras fourchu 56 est alors munie d'un logement cylindrique 68, 70 pour un des deux pivots 64, 66. Il sera noté que chacun des pivots 64, 66 peut être monté de l'extérieur du corps de lingotière
22, afin de permettre un montage et démontage aisés du levier 54. A cette fin la chemise extérieure 28 du corps de lingotière 22 est munie de deux blocs support 72, 74 dans lesquels les pivots 64 et 66 sont logés dans un alésage de passage. Chaque pivot 64, 66 est muni d'une bride de fixation 76, 78 qui est fixée à l'aide de vis (non représentées) sur le bloc de support 72, 74. Un joint entre la bride 76, 78 et le bloc support 72, 74 assure, de préférence ensemble avec un ou plusieurs joints toriques dans l'alésage de passage du bloc de support 72, 74, l'étanchéité de ce montage.
Du côté opposé au bras fourchu 56, le levier 54 comprend un deuxième bras de levier 80 qui traverse de façon étanche la chemise extérieure 28 du corps de lingotière 22. Ce passage étanche est de préférence réalisé à l'aide d'un compensateur à soufflets 82, qui est connecté de façon étanche avec sa première extrémité à la chemise extérieure 28 du corps de lingotière 22 et avec sa deuxième extrémité à un épaule ent du deuxième bras de levier 80. A l'extérieur du deuxième espace annulaire 30, de préférence à proximité immédiate de la chemise extérieure 28 du corps de la lingotière 22, le deuxième bras de levier 80 est connecté à l'aide d'une articulation cylindrique 84, à axe parallèle à l'axe de basculement 63 du levier 54, à la tige de piston 48. Il sera noté que les deux tourillons 50, 52, le bras fourchu 56, l'axe de basculement 63, la plus grande partie du deuxième bras de levier 80 et le compensateur à soufflets 82 sont intégrés dans le deuxième espace annulaire 30. Ce mode de réalisation permet non seulement d'avoir un gabarit compact de la lingotière 10, mais assure également une protection efficace de ces éléments. Il sera aussi noté que tous ces éléments sont immergés dans le liquide de refroidissement, ce qui assure une certaine lubrification des articulations.
Le mouvement de va-et-vient de la tige de piston 48 est transmis par le levier 54 au tube de lingotière 12. Ce dernier est monté dans le corps de lingotière 22 et raccordé à ce dernier de façon à pouvoir suivre le mouvement oscillatoire du levier 54. Il en résulte que tube de lingotière 12 est assujetti à un mouvement oscillatoire forcé par rapport au corps de lingotière 22 qui reste immobile. La masse en mouvement correspond donc à la masse du tube de lingotière 12 qui est généralement au moins vingt fois plus faible que la masse totale de la lingotière, qui comprend, en-dehors du tube de lingotière
12, le corps de lingotière 22 rempli d'un liquide de refroidissement et éventuellement un inducteur électromagnétique 86. Ce dernier, qui sert au brassage de l'acier en fusion, est intégré de façon connue en soi dans ledit deuxième espace annulaire 30 du corps de lingotière
22, dans lequel il est supporté par la chemise extérieure
28 du corps de lingotière 22. Cet inducteur 86 est par conséquent lui aussi immobile par rapport au tube de lingotière qui est assujetti au mouvement oscillatoire.
La chemise extérieure 28 est raccordée, à ces deux extrémités axiales, de façon étanche à la paroi externe 16 du corps de lingotière 22 au moyen d'éléments d'étanchéité qui permettent un déplacement axial du tube de lingotière 12 par rapport au corps de lingotière 22. Ces éléments d'étanchéité comprennent de préférence une membrane inférieure 88, délimitant ladite chambre étanche 23 du corps de lingotière 22 axialement à son extrémité inférieure, et une membrane supérieure 90, délimitant celle-ci axialement à son extrémité supérieure. Il s'agit de membranes annulaires contenues dans un plan transversal à l'axe de coulée et déformables élastiquement dans une direction perpendiculaire à leur surface. Des membranes métalliques à feuilles multiples peuvent par exemple convenir à cette utilisation.
Sur la Figure 1 on voit que la membrane annulaire inférieure 88 est raccordée d'un côté avec son bord périphérique extérieur à la base périphérique 42 du corps de lingotière 22 et de l'autre côté avec son bord intérieur à une bride inférieure 92. Cette dernière est rendue solidaire de l'extrémité inférieure du tube de lingotière 12 par l'intermédiaire de clavettes 94, 96, qui sont logées dans une rainure 98 du tube de lingotière 12. Les clavettes 94 et 96, ainsi que le bord intérieur de la membrane inférieure 88 sont fixés par serrage entre la bride 92 et une contre-bride 100, qui est fixée par des vis sur la bride 92. Des joints d'étanchéités assurent l'étanchéité de ce montage. Le bord extérieur de la membrane 88 est fixé par serrage entre la base périphérique 42 et une contre- bride 110. Des joints d'étanchéité assurent l'étanchéité entre la membrane 88 et la base périphérique 42, respectivement la contre-bride 110. Le montage de la membrane supérieure 90 est réalisé de façon analogue. Une contre-bride 114 fixe le bord extérieur de la membrane supérieure 90 sur une couronne supérieure 116 solidaire de la chemise extérieure 28 du corps de lingotière 22. Cette couronne supérieure 116 définit une ouverture de passage supérieur 117 pour le tube de lingotière 12. Une contre- bride 118 fixe le bord intérieur de la membrane supérieure 90 sur une bride supérieure 120 du tube de lingotière 12. La bride supérieure 120 est rendue solidaire de-_ 'extrémité supérieure du tube de lingotière 12 de la même façon que la bride inférieure 90. Les deux tourillons 50 et 52 sont d'ailleurs avantageusement supportés par ladite bride supérieure 120 (cf. Fig.l). Il sera noté qu'il est avantageux de prévoir pour l'ouverture de passage inférieure 42, définie par la base inférieur 42, une section transversale (ou projetée) plus petite que pour l'ouverture de passage supérieure 117 définie par la couronne supérieure 116. Lors de la mise sous pression de la chambre étanche 23 il en résulte une force hydrostatique appliquée au tube de lingotière 12 qui est dirigée dans le sens inverse du sens de coulée 21. Comme la pression qui régne à 1'intérieur de la chambre d'alimentation annulaire 34, respectivement à l'intérieur du 2ème espace annulaire 30 est de l'ordre de quelques bars, il suffit d'une différence de quelques centimètres entre le diamètre intérieur de la couronne supérieure 116 et le diamètre intérieur de la base inférieure 42 pour compenser par ladite force hydrostatique aussi bien le poids du tube de lingotière 12, que le frottement que le métal de coulé exerce sur la paroi interne 14 du tube de lingotière 12. Il en résulte que les forces nécessaires pour faire osciller le tube de lingotière 12 par rapport au corps de lingotière 22 sont quasi réduites aux forces nécessaires pour déformer les membranes 88 et 90 et pour vaincre le frottement, entre la paroi interne 14 du tube de lingotière 12 et le produit coulé, dû essentiellement au déplacement du tube de lingotière 12. Les Figures 3 à 5 fournissent des informations supplémentaires au sujet du montage des membranes annulaires. Sur la Figure 3 on voit que les membranes inférieurs et supérieurs 88' et 90' sont toutes les deux encastrées avec leur bord intérieur au niveau du tube de lingotière 12, tandis que leur bord extérieur peut se déplacer légèrement entre la base 42 (respectivement 116) , et la contre-bride 110 (respectivement 114) . Ce mode de fixation des membranes 88' et 90' augmente leur flexibilité et réduit les efforts transversaux qu'elles doivent transmettre du tube de lingotière 12 au corps de lingotière 22. Pour la transmission de ces efforts transversaux on utilise de préférence des éléments distincts, par exemple un ou plusieurs ressorts à lames connectés entre le tube de lingotière 12 et le corps de lingotière 22. La figure 5 représente à titre d'exemple un tel ressort à lames 122, qui a trois branches espacées de 45°. Cet élément 122 se laisse facilement déformer perpendiculairement au plan du dessin et présente en même temps une résistance élevée à un effort de traction. Il est de préférence monté du côté de l'extrémité inférieur du tube de lingotière 12, vu que l'extrémité supérieur est déjà rigidement supportée dans le bras fourchu 56 du bras de levier 54. De plus cet élément 122 est monté de façon à être sollicité en traction. Sur la Figure 5 la flèche 124 représente à titre d'exemple la composante horizontal de la force de traction que le produit coulé extrait du tube de lingotière 12 exerce sur l'extrémité inférieure de celui-ci. Cette force qui est loin d'être négligeable est transmise par l'élément 122 du tube de lingotière 12 au corps de lingotière 22; la membrane 88' n'intervient point dans cette transmission.
Dans le cas où l'axe de la lingotière définit un arc de cercle il est avantageux d'orienter l'élément 122 de façon que le prolongement de sa fibre neutre passe par le centre de courbure de cet arc de cercle. L'axe de pivotement 61 du tube de lingotière 12 dans le bras fourchu 56, l'axe de basculement 63 du levier 54 et l'axe de l'articulation cylindrique 84 sont dans ce cas agencés de façon qu'ils soient coupés tous les trois par une droite passant elle aussi par ledit centre de courbure. Il s'ensuit que le tube de lingotière effectue ses oscillations le long d'une trajectoire qui épouse sensiblement la courbure du produit coulé au niveau du tube de lingotière. Sur la Figure 4 on voit que la membrane supérieur 90'' est encastrée avec ces deux bords. Ceci ne cause pas d'inconvénients majeurs, vu que l'extrémité supérieure du tube de lingotière 12 transmet des efforts transversaux à travers les tourillons 50, 52 directement au levier 54 (cf Figure 2) . Sur cette Figure 4 on a aussi représenté, de façon schématique, des éléments annulaires de support 126, 128 des membranes 88'' et 90''. Le but des ces éléments de support 126 et 128, qui sont par exemple solidaires du tube de lingotière 12, est de limiter la déformation des membranes 88'' et 90'' qui est due à la pression du liquide de refroidissement dans la chambre étanche 23.
La Figure 6 représente une variante d'exécution particulièrement intéressante d'une lingotière 210 selon l'invention. Un tube de lingotière 212 comprend un tube en cuivre 214 qui définit le canal d'écoulement axial 18 pour le métal en fusion. Dans cette variante d'exécution le tube en cuivre 214 est entouré par une cage 216. Celle-ci comprend des éléments raidisseurs 222 reliant une bride supérieure 218 et une bride inférieure 220. La bride supérieure 218 est fixée rigidement à l'extrémité supérieure du tube en cuivre 214. La bride inférieure 220 entoure le tube en cuivre 214 de façon étanche, mais n'est pas fixée rigidement à ce dernier. Il en résulte que le tube en cuivre 214 peut se dilater axialement à travers la bride 220 lorsqu'il subit des dilatations thermiques. Un joint d'étanchéité, par exemple un joint en VITON ® ou un joint torique résistant à des températures élevées , assure l'étanchéité entre la bride inférieure 220 et le tube en cuivre 214.
La cage 216 supporte une chemise de guidage 224 qui définit un espace annulaire de passage étroit 226 pour le liquide de refroidissement autour du tube en cuivre 214. Cette chemise de guidage 224 est munie d'un collet 228 qui coopère avec une paroi de séparation annulaire 230 du corps de lingotière 22, pour délimiter dans la lingotière 210 une chambre annulaire d'alimentation 234 de l'espace annulaire 226. Il sera noté que le collet 228 et la paroi de séparation 230 sont reliés entre eux par un élément d'étanchéité 236 qui permet nécessairement leur déplacement relatif selon l'axe de coulée. Dans une exécution préférentielle l'élément d'étanchéité 236 comprend une bague qui est fixée de façon étanche à la paroi de séparation 230 et qui définit dans une cavité annulaire du collet 228 un joint labyrinthe. Ce joint labyrinthe pourrait à la rigueur être remplacé par un ou plusieurs joints toriques. Une membrane d'étanchéité supérieure 90 et inférieure 88 connectent les brides supérieures 218 et inférieures 220 au corps de lingotière 22. Il sera noté que dans l'exécution de la Figure 6, les bords extérieurs et intérieurs des deux membranes 90, 88 sont encastrés rigidement. Les modes de fixation des membranes décrites à l'aide des Figures 3 et 4 restent bien entendu des alternatives valables.
Le tube en cuivre 214, la cage 216 et la chemise de guidage du liquide de refroidissement 224 définissent, dans l'exécution selon la Figure 6, un ensemble assez rigide, qui est déplaçable en bloc axialement par rapport au corps de lingotière 22. Cet ensemble est supporté par un bras de levier 254 (représenté sur la Figure 6 par son axe) à l'aide des deux tourillons 250, 252 qui font partie de la bride supérieure 218.
Reste à noter que dans l'exécution de la Figure 6, le liquide de refroidissement entre dans la chambre annulaire d'alimentation 234, passe à grande vitesse à travers l'espace annulaire étroit 226 où il subit une perte de charge importante, et ressort de la lingotière après avoir traversé l'espace annulaire 240, qui peut abriter par exemple un brasseur électromagnétique (non représenté) . Vu que la pression dans la chambre annulaire d'alimentation 234 est plus élevée que la pression dans la chambre annulaire 240, la pression hydrostatique qui est exercée sur le collet 228 contribue à supporter l'ensemble tube en cuivre 214, cage 216 et chemise de guidage du liquide de refroidissement 224. Même si une exécution selon la Figure 6 a l'inconvénient que la masse à faire osciller est légèrement plus grande, elle a cependant l'avantage que le tube de cuivre 214 est moins sollicité mécaniquement que le tube de cuivre 14.

Claims

REVENDICATIONS 1. Lingotière d'une installation de coulée continue comprenant: un tube de lingotière (12) ayant une paroi interne (14) et une paroi externe (16) , ladite paroi interne (14) définissant un canal d'écoulement axial (18) pour un métal en fusion; un corps de lingotière (22) entourant ladite paroi externe (16) du tube de lingotière (12) sur au moins une partie de sa longueur de façon à définir avec ce dernier une chambre étanche (23) contenant un circuit refroidissement du tube de lingotière (12) ; et un dispositif générateur d'oscillations mécaniques (46), caractérisée en ce que le tube de lingotière (12) est déplaçable axialement par rapport au corps de lingotière (22) ; en ce que le corps de lingotière (22) est raccordé au tube de lingotière (12) au moyen d'éléments d'étanchéité (88, 90) permettant un déplacement axial du tube de lingotière (12) par rapport au corps de lingotière (22) , tout en assurant 1'étanchéité de ladite chambre étanche
(23) ; et en ce que ledit dispositif générateur d'oscillations mécaniques (46) est connecté au tube de lingotière (12) de façon à pouvoir transmettre à ce dernier un mouvement oscillatoire axial par rapport au corps de lingotière (22) .
2. Lingotière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de lingotière (22) comprend une ouverture de passage supérieure (117) et une ouverture de passage inférieure (43) pour le tube de lingotière (12) , en ce que lesdits éléments d'étanchéité (88, 90) sont agencés dans ces deux ouvertures de passage (43, 117) de façon à délimiter dans le corps de lingotière (22) autour du tube de lingotière (12) une chambre annulaire étanche (23) pouvant être mise sous pression par un liquide de refroidissement, en ce que la section transversale de l'ouverture de passage supérieure (117) est plus grande que la section transversale de l'ouverture de passage inférieure (43), de sorte qu'il en résulte une force hydrostatique sur le tube de lingotière (12) qui est orientée dans le sens inverse de l'écoulement du métal en fusion.
3. Lingotière selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps de lingotière (22) comprend une chemise de guidage intérieure (24) , qui entoure le tube de lingotière (12) et forme avec ce dernier un premier espace annulaire (26) définissant une première section de passage pour un liquide de refroidissement, et une chemise extérieure (28) , qui entoure ladite chemise de guidage intérieure (24) et forme avec cette dernière un deuxième espace annulaire (30) définissant une deuxième section de passage pour le liquide de refroidissement qui est sensiblement plus importante que ladite première section de passage.
4. Lingotière selon la revendication 3 caractérisé en ce que la chemise de guidage intérieure (24) est fixée de façon rigide au corps de lingotière (22) .
5. Lingotière selon la revendication 3 caractérisé en ce que la chemise de guidage intérieure (224) fait partie du tube de lingotière (212) .
6. Lingotière selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tube de lingotière (212) comprend un tube en cuivre (214)' définissant ledit canal d'écoulement axial (18) pour le métal en fusion et une cage (216) qui s'étend le long du tube en cuivre (214) et qui est fixée à son extrémité supérieure de façon rigide et étanche au tube en cuivre (214), en ce que cette cage (216) possède à son extrémité inférieure une ouverture de guidage dans laquelle le tube en cuivre (214) est guidé de façon étanche, de sorte à pouvoir se dilater axialement vers le bas, et en ce qu'une chemise de guidage du liquide de refroidissement (224) est supportée par cette cage (216) .
7. Lingotière selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits éléments d'étanchéités (88, 90) comprennent des éléments d'étanchéités inférieurs (88) connectés entre l'extrémité inférieure de la cage (216) et le corps de lingotière (22) et des éléments d'étanchéités supérieurs (90) connectés entre l'extrémité supérieure de la cage (216) et le corps de lingotière (22) .
8. Lingotière selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la cage (216) est munie d'un collet (228), en ce que le corps de lingotière 22 est muni d'une paroi de séparation annulaire (230) , en ce que le collet (228) et la paroi de séparation annulaire (230) délimitent dans la lingotière (210) une chambre annulaire d'alimentation (234) pour un liquide de refroidissement, et en ce que le collet (228) et la paroi de séparation annulaire (230)sont reliés par un élément d'étanchéité (236) qui tolère leur déplacement relatif selon l'axe de coulée.
9. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisée en ce que lesdits éléments d'étanchéités comprennent au moins une membrane déformable élastiquement (88, 90).
10. Lingotière selon la revendication 9, caractérisée en ce que la membrane (88, 90) est une membrane métallique à feuilles multiples.
11. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée par un levier (54) muni d'une articulation intermédiaire (63) au moyen de laquelle il est supporté par le corps de lingotière (22), ledit levier (54) comprenant un premier bras de levier (56) supportant le tube de lingotière (12) à son extrémité supérieure et un deuxième bras de levier (80) connecté au dispositif générateur d'oscillations mécaniques (46).
12. Lingotière selon la revendication 11, caractérisée en ce que le tube de lingotière (12) est muni à son extrémité supérieure de deux tourillons (50, 52) ; et en ce que ledit deuxième bras de levier (56) est un bras fourchu à deux branches (58, 60), chacun des tourillons (50, 52) étant supporté par une de ces branches (58, 60).
13. Lingotière selon les revendications 3, 11 et 12, caractérisée en ce que ladite articulation intermédiaire (63) du bras de levier, les deux tourillons (50, 52) et le premier bras de levier (56) sont situés à l'intérieur de ladite chambre annulaire étanche (23) , et en ce que ledit deuxième bras de levier (80) traverse ladite chemise extérieure (28) du corps de lingotière (22) et est relié à celle-ci de façon étanche au moyen d'un compensateur à soufflets (82) .
14. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ladite chambre étanche (23) renferme un inducteur électromagnétique (86) qui est supporté par le corps de lingotière (22) .
15. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le dispositif générateur d'oscillations mécaniques (46) est un piston hydraulique.
16. Lingotière selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée par des ressorts à lames (122) connectés entre le tube de lingotière (±2) et le corps de lingotière (22) .
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