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FR2546429A1 - METHOD FOR SLOWING A BAR, ESPECIALLY A BAR OF ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOY - Google Patents

METHOD FOR SLOWING A BAR, ESPECIALLY A BAR OF ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOY Download PDF

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Publication number
FR2546429A1
FR2546429A1 FR8408166A FR8408166A FR2546429A1 FR 2546429 A1 FR2546429 A1 FR 2546429A1 FR 8408166 A FR8408166 A FR 8408166A FR 8408166 A FR8408166 A FR 8408166A FR 2546429 A1 FR2546429 A1 FR 2546429A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
bar
water
cooling
carbon dioxide
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR8408166A
Other languages
French (fr)
Inventor
Walter Haller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcan Holdings Switzerland AG
Original Assignee
Alusuisse Holdings AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19833346151 external-priority patent/DE3346151C2/en
Application filed by Alusuisse Holdings AG filed Critical Alusuisse Holdings AG
Publication of FR2546429A1 publication Critical patent/FR2546429A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B22D11/1245Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling using specific cooling agents

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

CE PROCEDE DE COULEE A TRAVERS UNE LINGOTIERE UTILISE DE L'EAU CONTENANT DE L'ANHYDRIDE CARBONIQUE POUR REFROIDIR LA BARRE. SELON L'INVENTION, PENDANT LE PROCESSUS DE DEMARRAGE DE LA COULEE, ON MAINTIENT LE DEBIT D'ANHYDRIDE CARBONIQUE AJOUTE A L'EAU A UNE VALEUR CONSTANTE, MAIS ON DIMINUE SA CONCENTRATION DANS LE FLUIDE DE REFROIDISSEMENT PAR ELEVATION DU DEBIT D'EAU, CE QUI AUGMENTE EN MEME TEMPS LE CONTACT THERMIQUE ENTRE LA SURFACE DE LA BARRE ET L'EAU DE REFROIDISSEMENT.THIS CASTING PROCESS THROUGH LINGOTIER USES WATER CONTAINING CARBON ANHYDRIDE TO COOL THE BAR. ACCORDING TO THE INVENTION, DURING THE PROCESS OF STARTING THE FLOWING, THE FLOW OF CARBON ANHYDRIDE ADDED TO THE WATER IS MAINTAINED AT A CONSTANT VALUE, BUT ITS CONCENTRATION IN THE COOLING FLUID BY INCREASING THE FLOW OF WATER, IS DECREASED, WHICH AT THE SAME TIME INCREASES THE THERMAL CONTACT BETWEEN THE SURFACE OF THE BAR AND THE COOLING WATER.

Description

L'invention concerne un procédé pour couler une barre, en particulier uneThe invention relates to a method for casting a bar, in particular a

barre d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, à travers une lingotière de coulée avec refroidissement de la barre  aluminum bar or aluminum alloy, through a casting mold with cooling of the bar

formée par de l'eau contenant de l'anhydride carbonique.  formed by water containing carbon dioxide.

Dans la coulée continue à refroidissement direct,  In direct cooling continuous casting,

de la chaleur est extraite de la barre coulée sortant de la lingo-  heat is extracted from the casting bar

tière par arrosage de la surface de la barre avec un fluide de refroidissement directement sous la lingotière Pendant le processus de démarrage de la coulée, le fluide de refroidissement vient d'abord seulement en contact avec le fond de démarrage ou bloc de fond L'extraction de chaleur indirecte ainsi produite conduit à une solidification en douceur du métal liquide et à la formation d'un pied de barre plan A mesure que le bloc de fond descend, le fluide de refroidissement vient directement en contact avec la  By cooling the surface of the bar with a cooling fluid directly under the mold During the casting start process, the coolant first comes into contact only with the starting bottom or bottom block. of indirect heat thus produced leads to a smooth solidification of the liquid metal and to the formation of a flat bar foot. As the bottom block descends, the cooling fluid comes into direct contact with the

surface de la barre, ce qui est lié à une brusque élévation de l'éva-  surface of the bar, which is linked to a sudden rise in the

cuation de chaleur de la barre coulée Les tensions thermiques engendrées par ce choc thermique sont plus grandes que la résistance à l'extension de la barreet provoquent une déformation permanente sous forme d'un bombement convexe du pied de la barre, de même  The thermal stresses generated by this thermal shock are greater than the resistance to the extension of the bar and cause a permanent deformation in the form of a convex bulge of the foot of the bar.

qu'à des fissures dans la barre en cas de dépassement de la résis-  cracks in the bar if the resistance is exceeded

tance à la rupture Pour obtenir une barre avec un pied plan ou droit, il ne faut donc pas refroidir la barre trop fortement pendant  To obtain a bar with a flat or straight foot, do not cool the bar too much during

le processus de démarrage.the startup process.

Le brevet des E U A 3 441 079 propose à cet effet de projeter le fluide de refroidissement de façon intermittente sur  For this purpose, patent US Pat. No. 3,441,079 proposes to spray the cooling fluid intermittently on

la barre pendant la phase de démarrage Ceci a toutefois l'incon-  the bar during the start-up phase This however has the incon-

vénient que des motifs de solidification thermique différents se forment dans la barre coulée par suite de l'intermittence des jets  claim that different thermal solidification patterns are formed in the casting bar due to intermittent jet

de fluide de refroidissement.of cooling fluid.

La demande de brevet allemand DE-AS 12 93 956 concerne un procédé pour refroidir des bandes, des plaques ou des produits analogues de faible épaisseur coulés en continu,o un mélange d'eau et d'air est produit dans la lingotière par un effet d'éjecteur  German patent application DE-AS 12 93 956 relates to a method for cooling strips, plates or similar thin products continuously cast, o a mixture of water and air is produced in the mold by an effect ejector

et utilisé -avant la sortie et le refroidissement direct, c'est-  and used-before the output and the direct cooling,

à-dire le refroidissement par application directe du fluide de refroidissement à la mince bande ou produit analogue lui-même pour le refroidissement indirect, c'est-à-dire le refroidissement par l'intermédiaire des nervures de la lingotière La profondeur du cratère de métal liquide et/ou la température de la mince bande coulée est ou sont réglée(s) par variation du débit d'air et/ou du débit d'eau Comme le mélange d'eau et d'air est pulvérisé sous forme d'un brouillard, en particulier pendant le refroidissement direct, il n'est pas possible de moduler le refroidissement Ceci est plus vrai encore pour la proposition de la demande de brevet allemand DE-AS 12 93 956, selon laquelle on augmente le débit d'eau pour le refroidissement indirect de la barre coulée à l'intérieur de la lingotière, c'est-à-dire pendant le refroidissement indirect, et on augmente le débit d'air pour le refroidissement direct Il n'est pas possible d'appliquer ainsi un fluide de refroidissement  that is, cooling by direct application of the coolant to the thin strip or like product itself for indirect cooling, i.e., cooling through the ribs of the mold. The depth of the crater of liquid metal and / or the temperature of the thin cast strip is or are adjusted by variation of the air flow rate and / or the water flow rate As the mixture of water and air is sprayed in the form of a fog, especially during direct cooling, it is not possible to modulate the cooling This is even more true for the proposal of the German patent application DE-AS 12 93 956, according to which the flow of water is increased for indirect cooling of the cast bar inside the mold, that is during indirect cooling, and the air flow is increased for direct cooling It is not possible to apply this way a cooling fluid nt

à une barre de façon modulée et encore moins de façon continue.  to a bar modulated and even less continuously.

Un autre mode de mise en oeuvre du procédé mentionné  Another embodiment of the mentioned method

ci-dessus est décrit dans la demande de brevet allemand DE-Cg 2 ( 08 285.  above is described in the German patent application DE-Cg 2 (08 285.

Dans ce cas, on utilise également un mélange d'eau et d'air pour refroidir la barre coulée sortant de la lingotière De l'eau de refroidissement pénètre d'abord sous pression dans des chambres d'eau ou des canaux de la lingotière et refroidit les surfaces  In this case, a mixture of water and air is also used to cool the cast bar leaving the ingot mold. The cooling water first enters under pressure into water chambers or channels of the mold and cools surfaces

travaillantes de la cavité de la lingotière, définissant la forme-  of the cavity of the mold, defining the shape-

du produit coulé L'eau sort ensuite de la lingotière et refroidit directement la bande coulée Par suite de la prévision de sections différentes dans les orifices de sortie de fluide de refroidissement et de la prévision de fentes d'air supplémentaires, de l'air est  The water then flows out of the mold and cools the cast strip directly. As a result of the provision of different sections in the coolant outlet ports and the provision of additional air slots, air is

aspiré de ces fentes, selon le principe d'une pompe à jet d'eau.  sucked from these slots, according to the principle of a water jet pump.

L'air ainsi ajouté à l'eau de refroidissement a cependant peu d'influence sur le pouvoir de refroidissement De plus, il est probable que la modulation du refroidissement soit également très problématique dans ce cas, par exemple parce que l'élévation du débit d'eau entraîne également l'aspiration de beaucoup plus d'air,  The air thus added to the cooling water, however, has little influence on the cooling power. Moreover, it is probable that the modulation of the cooling is also very problematic in this case, for example because the rise in the flow rate of water also causes the suction of much more air,

ce qui ne produit pas obligatoirement un meilleur effet de refroi-  which does not necessarily produce a better cooling effect

dissement mais seulement une plus forte transformation en brouillard  but only a stronger transformation into fog

du mélange d'eau et d'air.mixture of water and air.

Par la demande de brevet allemand DE-OS 29099 M, on connaît enfin un procédé pour la coulée continue de blocs de métal o la vitesse à laquelle le fluide de refroidissement liquide évacue la chaleur de la barre coulée est ralentie tout au moins pendant le processus de démarrage A cet effet, on ajoute sous pression un gaz, de préférence de l'anhydride carbonique, en mélange au fluide de refroidissement Le gaz ainsi dissous forme, à l'impact du fluide de refroidissement sur la surface de la barre, un film isolant qui diminue la dissipation de chaleur et qui réduit ainsi  German patent application DE-OS 29099 M discloses a method for the continuous casting of metal blocks where the rate at which the liquid coolant discharges heat from the casting bar is slowed down at least during the process. For this purpose, a gas, preferably carbon dioxide, is added under pressure in a mixture with the cooling fluid. The gas thus dissolved forms, at the impact of the cooling fluid on the surface of the bar, a film insulation that reduces heat dissipation and thus reduces

l'intensité de refroidissement.the cooling intensity.

La phase de démarrage terminée, la vitesse d'éva-  The start-up phase completed, the speed of

cuation de la chaleur est accrue par la réduction du débit du gaz  cuation of heat is increased by reducing the flow of gas

ajouté en mélange au fluide de refroidissement.  added as a mixture to the cooling fluid.

L'inconvénient essentiel de ce procédé réside dans sa complexité, en particulier en ce qui concerne les dispositifs de mélange et de réglage nécessaires pour dissoudre le gaz dans  The essential disadvantage of this process lies in its complexity, in particular as regards the mixing and adjustment devices necessary for dissolving the gas in

le fluide de refroidissement De même, la modulation du refroi-  the cooling fluid Similarly, the modulation of the cooling

dissement reste dépendante de la solubilité du gaz dans le fluide de refroidissement liquide, solubilité qui est déterminée par divers paramètres qui sont notamment fonction aussi des conditions  the cooling remains dependent on the solubility of the gas in the liquid cooling fluid, solubility which is determined by various parameters which are also a function also of the conditions

changeantes pendant l'ensemble du processus de coulée.  changing during the entire casting process.

Le but de l'invention est de créer un procédé du type mentionné plus haut, qui évite ces inconvénients et au moyen duquel il soit possible en particulier de moduler le processus de refroidissement de façon précise, tant en ce qui concerne la phase du refroidissement indirect qu'en ce qui concerne le refroidissement  The object of the invention is to create a process of the type mentioned above, which avoids these drawbacks and by means of which it is possible in particular to modulate the cooling process in a precise manner, both as regards the indirect cooling phase as far as cooling is concerned

direct.direct.

L'invention résout ce problème par un procédé qui est caractérisé en ce que, pendant le processus de démarrage de la coulée, on maintient le débit d'anhydride carbonique ajoutée à l'eau à une valeur constante, mais on diminue sa concentration dans le fluide de refroidissement par élévation du débit d'eau, ce qui augmente en même temps le contact thermique entre la surface de  The invention solves this problem by a method which is characterized in that, during the start-up process of the casting, the flow rate of carbon dioxide added to the water is maintained at a constant value, but its concentration in the cooling fluid by increasing the flow of water, which at the same time increases the thermal contact between the surface of the

la barre et l'eau de refroidissement.  the bar and the cooling water.

Cela signifie que l'action de l'anhydride carbonique  This means that the action of carbon dioxide

ne dépend plus de sa solubilité dans l'eau du fluide de refroidis-  no longer depends on its solubility in the water of the cooling fluid.

sement, puisqu'on utilise une concentration prédéterminée et valable d'un mélange d'eau et d'anhydride carbonique, pour laquelle une limite de saturation ou d'autresvaleurslimitesdifficiles à définir sont sans importance La propriété d'isolation thermique de l'anhydride carbonique est influencée, lors du refroidissement de la barre coulée, par diminution de sa concentration et par élévation de l'énergie ou de la vitesse de l'eau de refroidissement, ce qui est réalisable de façon simple par accroissement du débit de l'eau Ainsi, davantage d'eau de refroidissement vient en contact avec la surface de la barre, puisque le "film isolant" de  This is because a predetermined and valid concentration of a mixture of water and carbon dioxide is used, for which a saturation limit or other limiting values that are difficult to define are of no importance. The thermal insulation property of carbon dioxide is influenced, during the cooling of the cast bar, by reducing its concentration and by raising the energy or the speed of the cooling water, which is achievable in a simple manner by increasing the flow of water Thus , more cooling water comes into contact with the surface of the bar, since the "insulating film" of

l'anhydride carbonique devient de plus en plus mince et perméable.  the carbon dioxide becomes increasingly thin and permeable.

Finalement, le "film" est complètement déchiré et l'action de refroidissement connue de l'eau seule peut se développer Il est naturellement dans le cadre de l'invention d'interrompre totalement l'amenée d'anhydride carbonique, soit à une valeur préfixée de la  Finally, the "film" is completely torn and the known cooling action of the water alone can develop. It is naturally within the scope of the invention to completely interrupt the supply of carbon dioxide, either prefixed

concentration d'anhydride carbonique dans le fluide de refroidis-  concentration of carbon dioxide in the cooling fluid

sement, soit, au plus tard, à la fin du processus de démarrage.  at the latest, at the end of the start-up process.

Il est essentiel de faire en sorte que le mélange d'eau et d'anhydride carbonique présente au départ un rapport  It is essential to ensure that the mixture of water and carbon dioxide is initially

de solubilisation tel que le choc thermique entre le refroidisse-  solubilization such as the thermal shock between cooling

ment indirect par la lingotière et le refroidissement direct qui commence à l'abaissement du bloc de fond ou élément analogue soit aussi faible que possible Ce rapport de solubilisation est en  indirectly by the ingot mold and the direct cooling which starts at the lowering of the bottom block or similar element is as low as possible This solubilization ratio is in

méme temps la valeur maximale nécessaire à obtenir pour la concen-  same time the maximum value needed to obtain for the concentration

tration de l'anhydride carbonique dans l'eau, dont la réduction par addition d'eau n'entraîne pas de difficultés, tandis que la réduction du débit d'anhydride carbonique avec maintien du débit d'eau à la même valeur s'accompagne de l'impondérabilité de la quantité d'anhydride carbonique effectivement dissoute Il est par conséquent dans le cadre de l'invention de préparer avant le  tion of carbon dioxide in water, the reduction of which by the addition of water does not cause difficulties, while the reduction of the flow of carbon dioxide with the maintenance of the flow of water at the same value is accompanied by the imponderability of the quantity of carbon dioxide actually dissolved It is therefore within the scope of the invention to prepare before

démarrage un mélange d'anhydride carbonique et d'eau d'une concen-  starting a mixture of carbon dioxide and water of a concentration

tration déterminée, dans une cuve par exemple, et d'ajouter de l'eau supplémentaire à ce mélange pendant le processus de démarrage de la coulée Il est possible aussi de préparer de façon continue  in a tank, for example, and add additional water to this mixture during the casting start process. It is also possible to prepare continuously

de l'anhydride carbonique et de l'eau commne fluide de refroidisse-  carbon dioxide and water as a cooling fluid

ment dans un dispositif mélangeur et d'augmenter de façon continue  in a mixing device and continuously increase

la fraction d'eau.the fraction of water.

Il s'est avéré, dans chaque cas, que la modulation selon l'invention du refroidissement permet de produire des barres  It has been found, in each case, that the modulation according to the invention of cooling makes it possible to produce bars

coulées présentant des variations de section minimales, en parti-  castings with minimal cross-sectional variations, in particular

culier dans la région du pied de barre.  in the region of the helm.

Claims (2)

R E V E N D I C A T I 0 N SR E V E N D I C A T I 0 N S 1 Procédé pour couler une barre, en particulier une barre d'aluminium ou d'alliage d'aluminium, à travers une lingotière de coulée avec refroidissement de la barre formée par de l'eau contenant de l'anhydride carbonique, caractérisé en ce que, pendant le processus de démarrage de la coulée, on maintient le débit d'anhydride carbonique ajouté à l'eau à une valeur constante, mais on diminue sa concentration dans le fluide de refroidissement par élévation du débit d'eau, ce qui augmente en même temps le contact  Process for casting a bar, in particular an aluminum or aluminum alloy rod, through a casting mold with cooling of the bar formed by water containing carbon dioxide, characterized in that during the casting start process, the flow of carbon dioxide added to the water is maintained at a constant value, but its concentration in the cooling fluid is lowered by raising the water flow rate, which increases in same time the contact thermique entre la surface de la barre et l'eau de refroidissement.  between the surface of the bar and the cooling water. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on interrompt l'amenée d'anhydride carbonique après le processus de démarrage de la coulée ou après que la concentration de l'anhydride carbonique est descendue au-dessous d'une valeur  Process according to Claim 1, characterized in that the supply of carbon dioxide is interrupted after the start-up process of the casting or after the concentration of the carbon dioxide has fallen below a certain value. déterminée.determined.
FR8408166A 1983-05-26 1984-05-24 METHOD FOR SLOWING A BAR, ESPECIALLY A BAR OF ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOY Pending FR2546429A1 (en)

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DE3319088 1983-05-26
DE3319087 1983-05-26
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FR2546429A1 true FR2546429A1 (en) 1984-11-30

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FR8408166A Pending FR2546429A1 (en) 1983-05-26 1984-05-24 METHOD FOR SLOWING A BAR, ESPECIALLY A BAR OF ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOY

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Title
JOURNAL OF METALS, vol. 32, no. 11, novembre 1980, pages 23-27, Warrendale, US; HO YU: "A process to reduce DC ingot butt curl and swell" *

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AU2808884A (en) 1984-11-29
EP0127577A2 (en) 1984-12-05
EP0127577A3 (en) 1986-12-30

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