Segment de machine à coulée continue (CCM) et pièces de logement de moule : métallurgie, usinage CNC en ligne par alésage linéaire et intégrité du refroidissement par eau

2026-10-01 20:57:23

Meta Description : Guide technique complet sur les cadres du segment de machine à coulée continue (CCM) des aciéries, les enveloppes de moule et les châssis à rouleaux à paliers. Découvrez les aciers moulés GS-20Mn5 et ASTM A216 WCB, les châssis résistants à la corrosion en CF8M, l’usinage CNC en ligne à plusieurs rouleaux (alignement ≤ 0,035 mm) et les essais de pression des enveloppes refroidies à eau.

Dans les usines intégrées de production d’acier, les machines à coulée continue (CCM / couleuses continues) constituent le pont métallurgique central transformant l’acier liquide ( $1, 520 °C – 1, 580 °C$ ) en brames, blooms et billettes solides. Fonctionnement ininterrompu en campagnes 24/7 :

Enveloppes de moule CCM et cadres oscillants : Enveloppent des plaques de moule en cuivre refroidies à eau, vibrant verticalement à des fréquences allant jusqu’à 400 cycles/min, supportant des cycles thermiques violents, la corrosion chimique des poudres de moule et des forces d’accélération dynamique intenses.
Segments de courbure, de déformation et de redressage CCM (segments 0 à 15) : Cadres massifs en acier moulé de 5 à 18 tonnes ensembles de rouleaux multiples pour logements qui soutiennent, guident et réduisent en douceur la plaque d’acier rougeoyante partiellement solidifiée ( $1, 000 °C – 1, 250 °C$ ) contre des pressions internes de gonflement ferrostatique liquide dépassant largement des valeurs comprises entre $1, 500 à 3, 000 kN$ par paire de rouleaux , le tout sous des pulvérisations continues d’eau de refroidissement secondaire et des jets de vapeur résultant de l’oxydation.

Dans ces conditions de fonctionnement extrêmes, une déformation de la coulée ou une défaillance des roulements provoque des fissures à la surface de la plaque, des défauts de ségrégation centrale internes ou des accidents de « breakout » catastrophiques de l’acier liquide qui détruisent les mécanismes des segments et entraînent l’arrêt des ateliers de fusion pendant plusieurs jours. qui détruisent les machines du segment et ferment les ateliers de fusion pendant des jours.

Survivre à des millions de tonnes de débit d’acier exige une ingénierie spécialisée en fonderie lourde : la coulée Aciers structuraux à haute ténacité (GS-20Mn5 / ASTM A216 WCB / ZG230-450) destinés aux cadres rigides de segments, permettant le déploiement de Aciers inoxydables moulés (ASTM A351 CF8M / 1.4408) destinés aux chocs de rouleaux internes résistants à la corrosion, assurant un usinage de haute précision Au tour à commande numérique par ordinateur (CNC) en ligne, à plusieurs axes, pour alésage longitudinal sur des assemblages de segments de 12 mètres (alignement des sièges de paliers $\leq 0.035 mm$ ), et vérification hydrostatique des galeries internes de refroidissement à eau.

Ce guide complet décrit la métallurgie des alliages pour les machines à couler en continu (CCM), le dimensionnement thermique des masselottes, la coulée des enveloppes internes de refroidissement à eau, l’alésage longitudinal CNC précis à plusieurs broches, ainsi que les flux de validation qualité.

Heavy cast steel continuous casting machine CCM segment frame and stainless roll chocks

1. Champs mécaniques et thermiques opérationnels dans la coulée continue

                     ┌──────────────────────────────────────────────┐
                     │ Molten Steel Solidification (1550 °C - 1000 °C)
                     └──────────────────────┬───────────────────────┘
                                            │
        ┌───────────────────────────────────┼───────────────────────────────────┐
        ▼                                   ▼                                   ▼
┌───────────────────────────────┐ ┌───────────────────────────────┐ ┌───────────────────────────────┐
│ Ferrostatic Bulging Pressure  │ │ Secondary Water Spray Corros  │ │ Thermal Cycling Frame Sag     │
│ (Liquid core pressure pushing │ │ (High-pressure acidic water   │ │ (Uneven thermal radiation     │
│  rolls and segment frames)    │ │  causing roll chock pitting)  │ │  causing segment misalignment)│
└───────────────────────────────┘ └───────────────────────────────┘ └───────────────────────────────┘

Composant CCM	Charge thermique et dynamique de fonctionnement	Mode de défaillance critique à éviter	Solution de nuance de matériau
Châssis de segment CCM à plaque (haut/bas)	Force de gonflement ferrostatique + serrage par vérin hydraulique ( $> 2, 500 kN$ )	Déformation de la poutre du châssis, fissuration par fatigue aux joints	Acier moulé à haute rigidité (GS-20Mn5 / ASTM A216 WCB)
Blocs de roulements à rouleaux pour segments (divisés/monoblocs)	Pulvérisation d’eau secondaire directe ( $60 °C – 90 °C$ ) + granulométrie progressive	Corrosion localisée sévère par chlorures, blocage des roulements	Acier inoxydable moulé (ASTM A351 CF8M / 1.4408)
Jacket d’eau oscillant pour moule / boîtier	Oscillation verticale haute fréquence (2–6 Hz) + $150 barre$ réfrigération	Fissuration par fatigue à travers les nervures du passage d’eau	Fonte ductile (EN-GJS-500-7) / acier moulé (WCB)
Blocs et liaisons de centrage de segment	Blocage en cisaillement important entre les cadres supérieur et inférieur	Déformation par flexion des liaisons, désalignement	Acier allié trempé et revenu (42CrMo4 / ZG35CrMo)

2. Métallurgie des alliages et sélection des matériaux pour les pièces moulées CCM

Hiérarchie de sélection des matériaux pour les composants de coulée continue :

Catégorie de composant	Norme des matériaux	Grade équivalent	Composition chimique nominale (en % massique)	Traitement thermique	Propriétés mécaniques	Rôle de l’ingénierie
Cadres de segments lourds	ASTM A216 WCB / EN 10293 GS-20Mn5	ZG230-450 / 1.1120	$0.18 - 0.23 % C, 1.2 - 1.5 % Mn, \leq 0.50 % Si$	Recuit normalisé et revenu	$R_{m} \geq 500 MPa, R_{p 0.2} \geq 300 MPa, A_{5} \geq 22 %$	Résiste à la flexion ferrostatique élevée ; fléchissement permanent nul du cadre
Châssis à roulement	Astm a351 cf8m / EN 10283 1.4408	GX5CrNiMo19-11-2	$\leq 0.08 % C, 18 - 21 % Cr, 9 - 12 % Ni, 2.0 - 3.0 % Mo$	Recuit de solution ( $1, 080 °C$ )	$R_{m} \geq 485 MPa, R_{p 0.2} \geq 205 MPa, A_{5} \geq 30 %$	Résistant à la corrosion par projection d’eau de refroidissement secondaire
Logements de moule	EN-GJS-500-7 / GB QT500-7	GGG50 / 0.7050	$3.5 - 3.8 % C, 2.4 - 2.8 % Si, \leq 0.40 % Mn$	Ferrito-perlitique en état de coulée	$R_{m} \geq 500 MPa, R_{p 0.2} \geq 320 MPa, A_{5} \geq 7 %$	Amortissement élevé des vibrations pour l’oscillation du moule
Tiges de liaison et bras de serrage	ASTM A148 Gr 105-85 / 42CrMo4	1.7225 / ZG42CrMo	$0.38 - 0.45 % C, 0.9 - 1.2 % Cr, 0.2 - 0.3 % Mo$	Trempé et revenu (T&R)	$R_{m} \geq 750 MPa, R_{p 0.2} \geq 550 MPa, A_{5} \geq 16 %$	Résistance élevée à la fatigue sous traction pour les cylindres hydrauliques à jeu

Principaux contrôles métallurgiques :

Pureté en soufre et en phosphore ( $S, P \leq 0.015 %$ ): Le dégazage sous vide au creuset (VD) élimine les fissures à chaud aux intersections complexes des nervures internes de refroidissement à eau.
Résilience au choc Charpy : L’acier moulé GS-20Mn5 normalisé assure $\geq 35 J$ aT $20 °C$ , empêchant des fissures fragiles lors de rinçages d’urgence soudains à l’eau froide.

3. Moulage au sable de haute intégrité et noyau refroidi par eau interne

Automated sand molding and core setting for massive continuous casting machine segment frame

Les cadres segmentés présentent des sections creuses complexes dotées de canaux internes de refroidissement par eau et de gaines pour conduites hydrauliques :

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 3D Precision Master Tooling & Furan Resin Sand Molding   │
│    • High mold rigidity prevents mold wall deflection under │
│      massive 15-ton ferrostatic liquid steel pressure       │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2. High-Strength Phenolic Cold-Box Cores for Water Channels │
│    • Cast-in internal water cooling galleries; zero core    │
│      shifting or sand sintering                             │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 3. CAE Solidification Modeling & Exothermic Feeder Sleeves  │
│    • Feeder risers located over heavy bearing saddle bosses │
│    • Eliminates internal shrinkage porosity at bearing seats│
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 4. Tangential Bottom Ingate System with Ceramic Filtration  │
│    • Non-turbulent, clean metal entry; zero slag inclusion  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

4. Alésage linéaire CNC multi-broche et finition du cadre

Heavy CNC horizontal boring mill precision in-line boring multi-roll bearing seats of CCM frame

La qualité de la brame (fissures internes et ségrégation centrale) dépend strictement de la conicité de l’écart entre les cylindres et de l’alignement parallèle cylindre à cylindre :

        ┌───────────────────────────────────────────────────────┐
        │ 1. Full Stress-Relief Annealing (600 °C – 650 °C)     │
        │ • Eliminates casting stresses; guarantees zero drift  │
        └──────────────────────────┬────────────────────────────┘
                                   │
                                   ▼
        ┌───────────────────────────────────────────────────────┐
        │ 2. Heavy CNC Gantry Milling Center Operations         │
        │ • Precision face milling of top/bottom split pads     │
        │ • Hydraulic cylinder mounting face machining          │
        └──────────────────────────┬────────────────────────────┘
                                   │
                                   ▼
        ┌───────────────────────────────────────────────────────┐
        │ 3. In-Line Multi-Spindle Horizontal Line-Boring       │
        │ • Line-boring 4 to 12 bearing saddle pockets in one   │
        │   continuous setup across 8 to 12-meter frames        │
        │ • Coaxiality and roll centerline pitch $\le 0.035\text{ mm}$│
        │ • Bearing bore roundness $\le 0.020\text{ mm}$ (ISO H7)   │
        └───────────────────────────────────────────────────────┘

5. Essai de pression hydrostatique sur la chemise d’eau et assurance qualité

Quality inspector conducting fluorescent magnetic particle inspection MT on CCM segment fillets

Paramètre d’inspection qualité	Norme de test	Critères d'acceptation
Essai hydrostatique des passages internes d’eau	Banc hydrostatique standard en usine	$16 barre$ pression d’eau maintenue pendant $> 30 minutes$ ; aucune chute de pression, aucune condensation
Contrôle par ultrasons (UT)	EN 10228-3 Classe 3 / ASTM A609 Niveau 1	balayage volumétrique à 100 % des supports de roulements à billes, des oreilles de cylindre et des trunnions de levage
Essai par Magnétoscopie (MT)	EN 10228-1 / ASTM E709 (fluorescent)	inspection à 100 % de toutes les poches de roulement usinées, des nervures structurelles et des joints soudés ; zéro fissure
alignement par télémètre laser 3D	traqueur laser 3D (SpatialAnalyzer)	Pas centre-à-centre des rouleaux ( $\pm 0.05 mm$ ) ; carrure diagonale du châssis ( $\leq 0.10 mm$ )
Vérification des propriétés mécaniques	ISO 6892-1 / ASTM E23 sur des éprouvettes annexées	Vérifié $R_{m}, R_{p 0.2}, A_{5}$ ; Résilience Charpy $\geq 35 J$ aT $20 °C$

6. Fabrication de pièces moulées CCM chez Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd.

La fabrication de composants lourds pour machines à coulée continue exige une capacité de levage importante via ponts roulants, des fraiseuses à alésage CNC au sol de grande taille, des installations de traitement thermique certifiées et des postes complets d’essais non destructifs (END).

Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. fournit des cadres de segments CCM, des chocs de rouleaux et des logements de moules finis clés en main, entièrement certifiés :

Infrastructure de production pour pièces lourdes : usine de fonderie lourde de 80 000 m² dotée de deux ponts roulants permettant la coulée de pièces moulées en acier unitaires allant de 1 tonne à 25 tonnes.

Polyvalence des matériaux : Production certifiée de GS-20Mn5, ASTM A216 WCB, acier inoxydable résistant à la corrosion CF8M et fontes ductiles (QT500-7).

Centres d’usinage à grande capacité à chariot numérique et à alésage en ligne : Fraiseuses à chariot numérique lourd et fraiseuses horizontales à alésage permettant un alignement précis des roulements multi-rouleaux sur $\leq 0.035 mm$ des cadres de 12 mètres.

Essais hydrostatiques internes : Bancs d’essai à eau haute pression dédiés vérifiant l’intégrité des circuits internes de refroidissement jusqu’à $25 barre$ .

Certification qualité complète : Certifié ISO 9001, fournissant des certificats d’essai des matériaux EN 10204 3.1 et 3.2 complets, des rapports d’essais ultrasons/magnétoscopie à 100 % et des relevés d’alignement par tracker laser 3D.

Modern steel mill continuous slab casting machine operating with red-hot glowing steel slab

Conclusion

Les cadres de segment de machine à couler en continu et les logements de moule fonctionnent aux limites extrêmes des cycles thermiques à haute température, des pressions importantes de gonflement ferrostatique et de la corrosion agressive de l’eau de refroidissement. Offrir une qualité de surface de brame mondiale et prévenir les accidents catastrophiques de percement d’acier liquide exigent une métallurgie propre en acier moulé dégazé sous vide (GS-20Mn5 / WCB), des chapes de rouleaux en acier inoxydable (CF8M), un alésage précis CNC en ligne à plusieurs rouleaux et une vérification hydrostatique à 100 % des manchons d’eau.

Travailler en partenariat avec un acteur expérimenté, intégré et spécialisé dans la fonderie lourde et l’usinage de précision garantit que vos machines à couler en continu fonctionnent avec une longévité maximale de campagne, zéro percement non planifié et une qualité interne supérieure des brames.

Contactez Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. pour soumettre vos plans de cadre de segment de CCM ou de chape de rouleau.

Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. — Fonderie lourde et usinage de précision, depuis 1958.

PRÉC. :Fonderie d’ancrages offshore et d’accessoires d’amarrage en eaux profondes : aciers de nuance R4 / R5, essais de charge de preuve lourde, et certification DNV-OS-E302 / ABS

SUIV. :Fonderies de vannes pour le traitement industriel des eaux à grande échelle et la dessalination de l’eau de mer : Ni-Resist, bronze d’aluminium et étanchéité bidirectionnelle (AWWA C504 / EN 593)

Table des matières

1. Champs mécaniques et thermiques opérationnels dans la coulée continue
2. Métallurgie des alliages et sélection des matériaux pour les pièces moulées CCM
- Hiérarchie de sélection des matériaux pour les composants de coulée continue :
- Principaux contrôles métallurgiques :
3. Moulage au sable de haute intégrité et noyau refroidi par eau interne
4. Alésage linéaire CNC multi-broche et finition du cadre
5. Essai de pression hydrostatique sur la chemise d’eau et assurance qualité
6. Fabrication de pièces moulées CCM chez Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd.
Conclusion

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