FR2702402A1 - Method and device for producing the lateral seal during the casting of strips having dimensions close to the final dimensions. - Google Patents
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Abstract
Dans ce dispositif servant à réaliser l'étanchéité latérale du réceptacle (2) de la masse fondue, le long de la surface à étanchéifier est disposé respectivement au moins un conducteur (3) véhiculant un courant alternatif et qui s'étend essentiellement verticalement et concentre le champ électromagnétique alternatif, au moyen de son contour adapté à la forme en coupe transversale du réceptacle (2) de la masse fondue, sur le point qui correspond à la distance la plus faible entre les arêtes des cylindres de coulée (1). Application notamment à la fabrication de feuillards de haute qualité selon le procédé de coulée à deux cylindres.In this device serving to achieve the lateral sealing of the receptacle (2) of the molten mass, along the surface to be sealed is respectively arranged at least one conductor (3) conveying an alternating current and which extends essentially vertically and concentrates the alternating electromagnetic field, by means of its contour adapted to the cross-sectional shape of the receptacle (2) of the molten mass, at the point which corresponds to the smallest distance between the edges of the casting rolls (1). Application in particular to the manufacture of high quality strips according to the two-roll casting process.
Description
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour réaliserThe invention relates to a method and a device for producing
l'étanchéité latérale du réceptacle d'une masse métallique fondue entre deux cylindres de coulée lors de la coulée de feuillards, dont les dimensions sont proches des dimensions finales, dans des plans parallèles the lateral sealing of the receptacle of a molten metal mass between two casting rolls during the casting of strips, the dimensions of which are close to the final dimensions, in parallel planes
aux surfaces frontales de ces cylindres. to the front surfaces of these cylinders.
Lors de la production de feuillards selon le procédé à deux cylindres, il apparaît des réductions de la When producing strips using the two-cylinder process, reductions in the
qualité notamment au niveau des bords du feuillard, qui10 sont imputables à la formation incontrôlée de coques marginales lors de la solidification de la masse fondue. quality especially at the edges of the strip, which are attributable to the uncontrolled formation of marginal shells during the solidification of the melt.
Dans l'état de la technique, on sait que l'utilisation de champs électromagnétiques lors de la coulée de feuillards permet d'accroître la qualité du bord produit.15 Dans la demande de brevet européen EP-A- In the state of the art, it is known that the use of electromagnetic fields during the casting of strips makes it possible to increase the quality of the edge produced. In the European patent application EP-A-
O 511 550, il est proposé d'accroître la qualité du feuillard grâce à l'utilisation d'un champ de force électromagnétique statique dans la zone latérale ouverture de deux cylindres de coulée L'action de force doit être produite par la superposition d'un champ magnétique à courant continu et d'un courant continu introduit dans la masse fondue Cependant, l'introduction du courant continu dans la masse fondue pose des difficultés importantes En dehors du fait que la masse fondue commence à prendre en O 511 550, it is proposed to increase the quality of the strip through the use of a static electromagnetic force field in the lateral zone opening of two casting cylinders The force action must be produced by the superposition of a direct current magnetic field and a direct current introduced into the melt However, the introduction of direct current into the melt poses significant difficulties Apart from the fact that the melt begins to take
masse au niveau des électrodes servant à réaliser l'alimen- ground at the electrodes used to supply the
tation en courant ou en dehors du détachement du matériau tation in current or outside the detachment of material
des électrodes en contact avec la masse fondue, l'introduc- electrodes in contact with the melt, introduce it
tion du courant dans la masse fondue déclenche la mise en oeuvre de processus électrochimiques dans l'ensemble du tion of the current in the melt triggers the implementation of electrochemical processes throughout the
volume de la masse fondue.volume of the melt.
Cependant, on peut éviter ces problèmes de façon connue en utilisant des champs électromagnétiques alternatifs L'action de force apparaît en raison d'effets de courants de Foucault sans l'introduction en supplément d'un courant électrique dans la masse fondue Dans la demande de brevet européen EP-A-0 489 348, il est proposé un procédé, selon lequel le champ électromagnétique alternatif est guidé dans la zone qui s'étend le long de la ligne o se touchent le cylindre de coulée, l'élément latéral et la masse fondue Le long de cette ligne, une pression électromagnétique accrue agit sur la masse fondue, et cette dernière est échauffée en cet endroit par des However, these problems can be avoided in known manner by using alternating electromagnetic fields. The force action appears due to the effects of eddy currents without the additional introduction of an electric current into the melt. European patent EP-A-0 489 348, a method is proposed, according to which the alternating electromagnetic field is guided in the zone which extends along the line where the casting cylinder, the lateral element and the melt Along this line, an increased electromagnetic pressure acts on the melt, and the latter is heated in this place by
courants de Foucault.eddy currents.
La formation de coques marginales est réduite, mais ne peut pas être complètement évitée, car dans la demande de brevet européen EP-A-O 489 348, on ne tient pas compte du fait que, avec le guidage du champ électromagnétique alternatif sur ladite ligne, la pression métallostatique de la masse fondue augmente vers le bas Ce procédé connu ne tient également pas compte du fait que l'action d'écran des cylindres de coulée vis-à-vis du champ électromagnétique alternatif augmente vers le bas étant donné que la distance des surfaces enveloppes des cylindres de coulée diminue De même, le dispositif représenté dans cette demande de brevet européen EP-A-0 489 348 et dans lequel on a une allure sensiblement horizontale du conducteur de courant, ne convient pas pour les mêmes raisons pour empêcher la formation de coques marginales vers le bas jusqu'au point correspondant à la distance la plus faible entre les enveloppes des cylindres de coulée The formation of marginal shells is reduced, but cannot be completely avoided, because in European patent application EP-AO 489 348, no account is taken of the fact that, with the guidance of the alternating electromagnetic field on said line, the metallostatic pressure of the melt increases downward This known process also does not take into account the fact that the screen action of the casting rolls against the alternating electromagnetic field increases downward since the distance of the Envelope surfaces of the casting rolls also decreases. The device represented in this European patent application EP-A-0 489 348 and in which there is a substantially horizontal appearance of the current conductor, is not suitable for the same reasons to prevent the formation of marginal shells down to the point corresponding to the shortest distance between the casings of the casting rolls
(point désigné sous l'expression anglaise "Kissing Point"). (point designated under the English expression "Kissing Point").
L'invention a pour but d'empêcher complètement la formation incontrôlée indiquée de coques marginales lors de la production de feuillards selon le procédé de coulée à deux cylindres, notamment vers le bas jusqu'au point dit The object of the invention is to completely prevent the indicated uncontrolled formation of marginal shells during the production of strips according to the two-cylinder casting process, in particular down to the point called
"Kissing Point"."Kissing Point".
Ce problème est résolu conformément à l'invention This problem is solved in accordance with the invention
grâce au fait que, pour compenser la pression ferrostati- thanks to the fact that to compensate for the ferrostat pressure
que, moyennant une adaptation de la forme d'un conducteur électrique à la forme en coupe transversale du réceptacle that, by adapting the shape of an electrical conductor to the cross-sectional shape of the receptacle
de la masse fondue, les champs électromagnétiques alterna- of the melt, the alternating electromagnetic fields
tifs sont de plus en plus concentrés en direction de l'emplacement correspondant à la distance la plus faible tifs are increasingly concentrated towards the location corresponding to the shortest distance
entre les arêtes des cylindres de coulée. between the edges of the casting cylinders.
Grâce à la concentration voulue du champ électromagnétique alternatif au niveau du point dit "Kissing Point", on peut éviter complètement un contact de la masse fondue avec les éléments latéraux sur l'ensemble de la surface latérale ou au moins le long de l'élément Thanks to the desired concentration of the alternating electromagnetic field at the point known as "Kissing Point", it is possible to completely avoid contact of the molten mass with the lateral elements on the whole of the lateral surface or at least along the element
d'anneau circulaire le long des arêtes des rouleaux. circular ring along the edges of the rollers.
La perte de chaleur de la masse fondue peut poser des problèmes, au niveau des éléments latéraux, lors de la solidification Ceci affecte la qualité du feuillard, notamment au niveau des bords En outre, il peut se produire des ruptures de la masse fondue ou des coincements des cylindres La gamme des fréquences de 10 Hz à 50 k Hz s'est avérée appropriée pour le procédé selon l'invention, The loss of heat from the melt can cause problems, at the level of the lateral elements, during solidification. This affects the quality of the strip, in particular at the edges. In addition, ruptures of the melt or jamming of the cylinders The frequency range from 10 Hz to 50 k Hz has been found suitable for the method according to the invention,
pour exclure ces risques.to exclude these risks.
Comme avantage particulier, il s'avère ici que la fréquence des champs électromagnétiques alternatifs pour réaliser l'étanchéité latérale peut être choisie de telle sorte que les pertes de chaleur de la masse fondue au niveau des éléments latéraux soient compensées par la chaleur produite par les courants de Foucault Ceci conduit à une amélioration importante de la solidification avec une épaisseur uniforme des coques marginales y compris des zones à proximité des éléments latéraux A cet effet, il est recommandé d'accorder, conformément au procédé selon l'invention, la fréquence et l'intensité de champ magnétique dans la zone latérale des bords de la masse fondue, pendant la coulée, sur la température de la masse fondue de telle sorte que les courants de Foucault produits dans la masse fondue commandent le processus de solidification et compensent les pertes latérales de chaleur Ceci peut s'effectuer conformément au schéma suivant Température de la masse fondue au Fréquence Intensité de champ niveau du bord trop faible augmenter réduire trop élevée réduire augmenter As a particular advantage, it turns out here that the frequency of the alternating electromagnetic fields for performing the lateral sealing can be chosen so that the heat losses from the molten mass at the level of the lateral elements are compensated by the heat produced by the Eddy currents This leads to a significant improvement in solidification with a uniform thickness of the marginal shells including areas close to the lateral elements For this purpose, it is recommended to accord, in accordance with the method according to the invention, the frequency and the intensity of the magnetic field in the lateral area of the edges of the melt, during casting, over the temperature of the melt so that the eddy currents produced in the melt control the solidification process and compensate for the losses heat side This can be done according to the following diagram Temperature of the m enough fade in Frequency Field strength edge level too low increase reduce too high reduce increase
Le réglage désiré de la fréquence et de l'inten- The desired frequency and intensity setting
sité de champ peut être obtenu pour une source de courant alternatif, pilotée en fonction de la sollicitation d'une charge, comme suit: Réglage de la fréquence En déplaçant le système de retour du flux magnétique par rapport au conducteur, on modifie l'inductance de l'inducteur et la fréquence de la source de courant pilotée par la sollicitation d'une charge Lorsque la distance entre le conducteur et le système de retour du flux diminue, la fréquence diminue et lorsque la distance réciproque augmente, la fréquence augmente La distance Field strength can be obtained for an alternating current source, controlled according to the load demand, as follows: Frequency adjustment By moving the magnetic flux return system with respect to the conductor, the inductance is modified of the inductor and the frequency of the current source controlled by the solicitation of a load When the distance between the conductor and the flux return system decreases, the frequency decreases and when the reciprocal distance increases, the frequency increases The distance
entre le conducteur et le système de retour du flux est la grandeur de réglage de la fréquence. between the conductor and the flux return system is the frequency adjustment variable.
La fréquence optimale pour la compensation des pertes de chaleur dépend également des dimensions des cylindres de coulée et du fait que le contact de la masse25 fondue avec les éléments latéraux doit être évité en partie ou en totalité La gamme des fréquences est fixée conformément au tableau suivant: Rayon des cylin Fréquence en Hz dres de coulée Étanchéité latérale en m Complète Partielle The optimum frequency for compensating for heat losses also depends on the dimensions of the casting rolls and on whether the contact of the melt with the side elements must be avoided in part or in whole. The frequency range is fixed in accordance with the following table : Radius of the cylinders Frequency in Hz dres of casting Lateral tightness in m Full Partial
0,1 0,3 160 3200 1500 500000.1 0.3 160 3,200 1,500 50,000
0,3 0,6 40 800 1000 300000.3 0.6 40 800 1000 30000
0,6 1,0 10 200 500 100000.6 1.0 10 200 500 10,000
Réglage de l'intensité de champ: L'intensité de champ dans la masse fondue Field strength adjustment: Field strength in the melt
augmente lorsque la tension aux bornes de l'inducteur aug- increases when the voltage across the inductor increases
mente et augmente lorsque la distance entre l'inducteur et la masse fondue diminue La tension et la distance inducteur/masse fondue sont les grandeurs de réglage de lies and increases when the distance between the inductor and the melt decreases The voltage and the inductor / melt distance are the adjustment variables of
l'intensité de champ.field strength.
Afin de garantir la sécurité de fonctionnement, le système électromagnétique d'étanchéité latérale est équipé d'éléments de protection réalisés en un matériau réfractaire ou en un métal Et surtout pour l'opération de démarrage du processus de coulée, un système céramique d'étanchéité latérale peut être nécessaire en plus des In order to guarantee operating safety, the electromagnetic lateral sealing system is equipped with protective elements made of a refractory material or a metal And above all for the operation of starting the casting process, a ceramic sealing system side may be required in addition to
champs électromagnétiques.electromagnetic fields.
Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé décrit est caractérisé par le fait que le The device according to the invention for implementing the method described is characterized in that the
long de la surface à étanchéifier est disposé respective- along the surface to be sealed is arranged respectively-
ment au moins un conducteur véhiculant le courant alternatif et qui s'étend essentiellement verticalement et concentre le champ électromagnétique alternatif, au moyen de son contour adapté à la forme en coupe transversale du réceptacle de la masse fondue, sur le point qui correspond à la distance la plus faible entre les arêtes des cylindres de coulée Pour réaliser le guidage et l'amplification recherchés du champ électromagnétique au voisinage des conducteurs, il est prévu de préférence un système de retour du flux magnétique Ce système peut être équipé en supplément de plaques latérales céramiques ou métalliques ou de paquets de tôles en forme de plaques réalisées en un matériau amagnétique, pour obtenir une protection vis-à-vis d'éclaboussures lors du démarrage Il est particulièrement avantageux que le système de retour du flux soit recouvert d'une céramique au niveau de la face tournée vers la masse fondue. Conformément à une autre forme de réalisation préférée du dispositif selon l'invention, le matériau des cylindres de coulée doit posséder, dans la zone des éléments latéraux, une conductivité électrique supérieure à celle de la masse fondue Ceci peut être obtenu par exemple au moyen d'alliages de cuivre dur De ce fait, on parvient à réduire l'échauffement des cylindres de coulée dans la zone d'action du champ électromagnétique lorsque dans le reste de l'enveloppe des cylindres de coulée, il faut utiliser d'autres matériaux que le cuivre ou que des alliages de cuivre, pour des questions de technique thermique ou pour des questions de fixation Une conductivité électrique plus faible des cylindres de coulée dans la zone des bords des cylindres permet l'application de forces électromécaniques plus intenses de la masse fondue dans la zone des bords des cylindres, en raison de l'action d'écran plus faible des cylindres, qui est alors présente. Des exemples de réalisation du dispositif selon l'invention pour réaliser l'étanchéité électromagnétique latérale du réceptacle d'une masse fondue métallique située entre deux cylindres de coulée sont représentés schématiquement sur les figures 1 à 3 sur la base des parties de figure a) (vue en plan), b) (vue de face), c) (vue en élévation latérale) et vont être expliqués ci-après de façon plus détaillée La figure 4 représente une autre forme de réalisation selon une vue en plan. Le réceptacle 2 de la masse fondue est situé entre les cylindres de coulée 1 Un conducteur 3, qui véhicule le courant alternatif, est disposé latéralement par rapport aux cylindres de coulée 1 L'allure en courant est indiquée par J et par une flèche Pour l'amplification de l'action de force du conducteur 3 sur la masse fondue 2, un système de retour de flux magnétique 4 réalisé en un matériau magnétique doux est disposé à proximité du conducteur 3 Les sections transversales et la configuration du conducteur et du système de retour du flux sont adaptées à la forme en coupe transversale du at least one conductor carrying the alternating current and which extends essentially vertically and concentrates the alternating electromagnetic field, by means of its contour adapted to the cross-sectional shape of the receptacle for the molten mass, at the point which corresponds to the distance the weakest between the edges of the casting cylinders To achieve the desired guidance and amplification of the electromagnetic field in the vicinity of the conductors, there is preferably provided a magnetic flux return system This system can be additionally equipped with ceramic side plates or metallic or sheet metal packages in the form of plates made of a non-magnetic material, to obtain protection against splashes during start-up It is particularly advantageous that the flow return system is covered with ceramic level of the side facing the melt. According to another preferred embodiment of the device according to the invention, the material of the casting rolls must have, in the region of the lateral elements, an electrical conductivity greater than that of the melt. This can be obtained for example by means of hard copper alloys As a result, it is possible to reduce the heating of the casting rolls in the area of action of the electromagnetic field when, in the rest of the casing of the casting rolls, it is necessary to use other materials than copper or copper alloys, for thermal engineering or fixing purposes Lower electrical conductivity of the casting cylinders in the region of the cylinder edges allows the application of more intense electromechanical forces from the melt in the area of the edges of the cylinders, due to the lower screen action of the cylinders, which is then present. Examples of embodiments of the device according to the invention for achieving the lateral electromagnetic sealing of the receptacle of a metal melt located between two casting rolls are shown diagrammatically in FIGS. 1 to 3 on the basis of the parts of FIG. A) ( plan view), b) (front view), c) (side elevation view) and will be explained below in more detail Figure 4 shows another embodiment according to a plan view. The receptacle 2 for the melt is located between the casting cylinders 1 A conductor 3, which carries the alternating current, is arranged laterally with respect to the casting cylinders 1 The current course is indicated by J and by an arrow For l amplification of the force action of the conductor 3 on the melt 2, a magnetic flux return system 4 made of a soft magnetic material is placed near the conductor 3 The cross sections and the configuration of the conductor and the flow returns are adapted to the cross-sectional shape of the
réceptacle 2 de la masse fondue.receptacle 2 of the melt.
A titre de protection supplémentaire pour le début de la coulée, il faudrait insérer des plaques céramiques classiques d'étanchéité latérale entre les cylindres de coulée 1 et l'inducteur linéaire <conducteur 3 et système de retour du flux 4) Aux basses fréquences, c'est-à-dire pour une grande profondeur de pénétration du champ électromagnétique alternatif, on peut également insérer des composants réalisés en des matériaux métalliques. Les éléments d'étanchéité latéraux sont appropriés pour retenir complètement et sans contact le réceptacle de la masse fondue La concentration du champ électromagnétique alternatif, qui est nécessaire en raison de la pression métallostatique qui augmente, en direction du point dit "Kissing Point", est obtenue au moyen de la réduction de la section transversale du conducteur et de la As additional protection for the start of casting, conventional ceramic side sealing plates should be inserted between the casting rolls 1 and the linear inductor <conductor 3 and flux return system 4) At low frequencies, c 'That is to say for a great depth of penetration of the alternating electromagnetic field, it is also possible to insert components made of metallic materials. The lateral sealing elements are suitable for retaining the molten receptacle completely and without contact. The concentration of the alternating electromagnetic field, which is necessary due to the increasing metallostatic pressure, towards the so-called "Kissing Point", is obtained by reducing the cross section of the conductor and the
distance entre les pôles du système de retour du flux. distance between the poles of the flow return system.
Dans la forme de réalisation de la figure 2, on obtient l'avantage supplémentaire consistant en ce que le système de retour du flux peut être monté de façon simple et être déplacé par rapport au conducteur 3 Si on modifie la position du système de retour de flux 4, la fréquence et l'intensité du champ magnétique varient Ceci peut être In the embodiment of Figure 2, there is the additional advantage that the flow return system can be mounted in a simple manner and be moved relative to the conductor 3 If the position of the return system is changed flux 4, the frequency and intensity of the magnetic field vary This can be
utilisé pour la technique de régulation. used for regulation technique.
Le système d'étanchéité latérale, qui est représenté sur la figure 3, fournit l'intensité de champ maximum possible Dans ce cas, elle est complète uniquement dans la zone inférieure Dans la zone supérieure, seul un maintien sans contact s'effectue le long des bords des cylindres Le réceptacle de la masse fondue doit par 5 conséquent être supporté éventuellement en supplément par un matériau réfractaire dans la partie supérieure et dans The lateral sealing system, which is shown in Figure 3, provides the maximum possible field strength. In this case, it is complete only in the lower zone. In the upper zone, only a contactless hold is performed along from the edges of the cylinders The receptacle for the melt must therefore optionally be supported in addition by a refractory material in the upper part and in
la partie inférieure.the bottom part.
Le décalage du système de retour du flux par rapport au conducteur peut être également utilisé dans la version de la figure 3 pour la technique de régulation. L'accroissement de l'intensité de champ vers le bas The offset of the flow return system with respect to the conductor can also be used in the version of Figure 3 for the regulation technique. Increasing field strength down
s'effectue également ici au moyen d'une réduction de la distance polaire du système de retour du flux La section transversale des conducteurs peut également diminuer vers15 le bas, ce qui accroit la densité de courant. This is also done here by reducing the polar distance of the flux return system. The cross section of the conductors can also decrease downwards, which increases the current density.
La forme de réalisation de la figure 4 représente la fermeture d'une fente relativement large Ceci rend nécessaire un support mécanique de la masse fondue étant donné que le champ magnétique agit uniquement dans la zone des arêtes des cylindres de coulée et, d'une manière renforcée, au niveau du point dit "Kissing Point" A cet The embodiment of Figure 4 shows the closure of a relatively wide slit This makes mechanical support for the melt necessary since the magnetic field acts only in the region of the edges of the casting rolls and, in a way reinforced, at the point called "Kissing Point" At this
effet, le système de retour du flux magnétique 4 peut être équipé d'une couche céramique 5. Indeed, the magnetic flux return system 4 can be equipped with a ceramic layer 5.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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ST | Notification of lapse |