BE1000227A6 - Dispositif permettant de couler un metal en phase pateuse. - Google Patents

Abstract

Dispositif permettant de couler un métal en phase pateuse dans une lingotière de coulée continue (10), comportant un corps de refroidissement (5) en un matériau bon conducteur de la chaleur, ce corps étant disposé à proximité de la trajectoire du métal avant son entrée dans la lingotière, ainsi que des moyens de déviation du métal aptes à forcer au moins une partie du métal à entrer en contact avec ce corps de refroidissement(5). Les moyens de déviation du métal sont par exemple une plaque inclinée en matériau réfractaire (3), un jet de gaz inerte (12) ou un circuit électromagnétique (13).

Description

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  Dispositif permettant de couler un métal en phase pâteuse. 



  La présente invention porte sur un dispositif permettant de couler un métal, en particulier l'acier, en phase pâteuse dans une lingotière de coulée continue. 



  On connaît l'intérêt du procédé de coulée en phase pâteuse pour la coulée continue d'un métal tel que l'acier. Ce procédé permet en effet d'obtenir des structures fines et homogènes qui réduisent les ségrégations dans les produits coulés.      

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   Il faut comprendre que, dans la poche ou le panier de coulée, l'acier se trouve habituellement à une température supérieure à sa température de liquidus. Ce supplément de température, appelé surchauffe de l'acier, est généralement compris entre 20 C et 40 C; il a pour but d'assurer que l'acier, ou plus généralement le métal, reste à l'état liquide aussi longtemps qu'il est présent dans la poche ou le panier de coulée. L'expression "coulée en phase pâteuse" signifie donc que l'acier présente une phase pâteuse résultant de la présence de parti- cules solidifiées, au moment de son entrée dans la lingotière de cou- lée continue, c'est-à-dire qu'il se trouve à ce moment à une tempé- rature comprise dans son intervalle de solidification. 



  L'objectif de la présente invention est de proposer un dispositif particulier permettant de créer les conditions conduisant à l'appa- rition d'une phase pâteuse dans le métal au cours de son trajet entre la poche ou le panier de coulée d'une part et la lingotière de coulée continue d'autre part. 



  A cet effet, le dispositif permettant la coulée d'un métal en phase pâteuse dans une lingotière de coulée continue, qui fait l'objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il com- porte un corps de refroidissement en un matériau bon conducteur de la chaleur, ledit corps étant disposé à proximité de la trajectoire du métal avant son entrée dans la lingotière, ainsi que des moyens de dé- viation dudit métal aptes à forcer au moins une partie dudit métal à entrer en contact avec ledit corps de refroidissement. 



  Selon une réalisation particulière du dispositif de l'invention, le- dit'corps de refroidissement présente au moins une face plane et il est placé de telle façon que cette face plane soit sensiblement ver- ticale et située à proximité de l'orifice de sortie de la busette de coulée d'où s'écoule ledit métal. 



  Ce corps de refroidissement est avantageusement constitué par une pla- que de cuivre refroidie à l'eau. Cette plaque doit être pourvue d'un garnissage réfractaire dans la zone d'impact dudit métal, afin d'éviter sa destruction rapide. 

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  Dans une première variante de réalisation du dispositif de l'invention, les moyens -de déviation du métal sont constitués par une plaque en matériau réfractaire disposée sur la trajectoire du métal sensiblement à hauteur du corps de refroidissement et inclinée vers le bas en direction dudit corps de refroidissement. 



  De préférence, ladite plaque en matériau réfractaire peut pivoter autour d'un axe horizontal parallèle à la face plane dudit corps de refroidissement. 



  L'angle d'inclinaison de cette plaque peut être réglé de façon à faire varier la quantité de métal qui entre en contact avec le corps de refroidissement. Il est pcssible, de cette façon, d'agir sur la fraction solide en fonction de l'importance de la phase pâteuse désirée. Il est également possible de retirer ladite plaque à l'écart de la trajectoire du métal, soit pour opérer une coulée classique en phase complètement liquide, soit pour sauvegarder l'état du corps de refroidissement lors d'une interruption, volontaire ou accidentelle,du refroidissement de ce corps. 



  Selon une autre variante de réalisation du dispositif de l'invention, les moyens de déviation du métal sont constitués par au moins un jet de gaz coupant la trajectoire du métal et incliné vers le bas en di- rection dudit corps de refroidissement. 



  A cet effet, on utilise un gaz qui ne provoque pas d'oxydation du métal, en particulier un gaz protecteur inerte tel que l'argon. 



  Dans cette variante, le jet de gaz est de préférence étalé, suivant une direction hcrizontale sensiblement parallèle à la face plane dudit corps de refroidissement, en un jet plat ou lame de gaz apte à pro- voquer la formation d'une nappe de métal qui entre alors en contact avec le corps de refroidissement. 



  La fraction solide peut ici être modifiée par un réglage approprié de la pression, du débit et éventuellement de l'inclinaison du jet de 

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 gaz. Il est également possible, pour les raisons déjà indiquées plus haut, d'influencer la déviation du métal vers le corps de refroidis- sement, soit par diminution ou arrêt du jet de gaz soit par changement de son orientation. 



  Selon encore une autre variante de réalisation du dispositif de l'in- vention, les moyens de déviation du métal sont constitués par un cir- cuit électromagnétique disposé sensiblement à hauteur du corps de re- froidissement de telle façon que le métal liquide soit soumis, de la part dudit circuit électromagnétique, à une force qui le déplace laté- ralement pour le mettre en contact avec le corps de refroidissement. 



  Le circuit électromagnétique précité est avantageusement précédé d'un déflecteur situé à la sortie de la busette de coulée et incliné vers le bas en direction du corps de refroidissement. Ce déflecteur, en matériau réfactaire, assure l'étalement du métal en une nappe qui est alors appliquée sur le corps de refroidissement sous l'effet de la force créée par ledit circuit électromagnétique. Ce déflecteur peut d'ailleurs être un ou plusieurs jets de gaz apte à assurer l'éta- lement désiré du métal en une nappe. 



  Ici également, et pour les raisons déjà mentionnées plus haut, on peut faire varier, respectivement annuler la quantité de métal qui vient en contact avec le corps de refroidissement, en modifiant, respectivement en interrompant le courant dans le circuit électromagnétique. 



  Il s'est encore avéré intéressant, dans le cadre de la présente in- vention, de loger ledit corps de refroidissement et lesdits moyens de déviation du métal dans une enceinte,de préférence hermétique, en- tourant globalement le jet de métal et reliant la busette de coulée à la lingotière de coulée continue. 



  Dans cette enceinte règne une atmosphère de gaz protecteur, en par- ticulier d'argon, sous une pression suffisante pour empêcher une en- trée d'air et protéger le métal contre tout risque d'oxydation. 

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   L'étanchéité de cette enceinte peut être assurée d'une part en rac- cordant hermétiquement l'enceinte à là busette de coulée et d'autre part en plongeant l'extrémité de sortie de l'enceinte dans le métal pâteux qui se trouve dans la lingotière. 



   L'objet de la présente invention sera mieux compris à l'aide de la description qui va suivre, des variantes de réalisation préférées il- lustrées schématiquement par les dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente une première variante du dispositif de l'invention, avec déviation du métal au moyen d'une plaque réfractaire; la figure 2.montre une autre variante du dispositif de l'invention, avec   déviation du métal au moyen de jets de gaz ; la   figure 3 illustre encore une autre variante du dispositif de l'invention, avec déviation du métal au moyen d'un circuit électromagnétique. 



  Dans toutes les figures, les éléments identiques sont désignés par les mêmes repères numériques. En outre, on n'a représenté que les éléments nécessaires à la bonne compréhension de l'objet de l'invention. 



  Dans la figure 1, on a représenté une busette 1, symbolisant une poche ou un panier de coulée, par laquelle s'écoule un courant d'acier li- quide 2, à sa température de surchauffe. En aval de la busette 1 est disposée une plaque 3 inclinée, en matériau réfractaire, dont une plage est située sous l'orifice de sortie de la busette 1. Cette pla- .que 3 peut pivoter en 4 autour d'un axe horizontal. Sensiblement à hauteur de cette plaque 3 mais séparé de celle-ci par le courant d'   aciér   2 est disposé un corps de refroidissement 5, qui est constitué par une plaque de cuivre refroidie à l'eau et pourvue d'un garnissage réfractaire 6 dans la zone d'impact de l'acier. Le circuit-de refroi- dissement est symbolisé par les flèches d'entrée 7 et de sortie 8 de l'eau.

   Cet ensemble est entouré par une enceinte 9 qui d'une part est raccordée hermétiquement à la busette 1 et qui d'autre part plonge, par son extrémité inférieure, dans l'acier pâteux présent dans une lingotière de coulée continue 10. L'enceinte 9 est raccordée par une conduite 11 à une source d'argon non représentée. 

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   L'acier surchauffé 2 frappe la plaque en matériau réfractaire 3, qui le dévie et l'envoie contre la zone protégée 6 de la plaque de cuivre 
5.   L'acier,   s'écoule le long de cette plaque 5, qui provoque le refroi- dissement d'une fraction de cet acier, avec formation de particules solidifiées donnant naissance à la phase pâteuse. L'acier pâteux par- vient ensuite dans la partie inférieure de l'enceinte 9, d'où il est expulsé dans la lingotière 10. 



  La figure 2 illustre une variante qui, dans son principe, est voisine de celle de la figure 1. La différence essentielle réside dans les moyens de déviation de l'acier liquide 2 vers la plaque de cuivre re- fro.idie 5. Ici, ces moyens sont constitués par un jet d'argon sous pression formé par un injecteur 12 d'un type connu en soi. Ce jet d'argon produit de ce fait l'atmosphère protectrice requise dans l'en- ceinte 9. 



  Dans une autre variante de mise en oeuvre de ce même principe, la fi- gure 3 montre un dispositif où les moyens de déviation de l'acier sont ,constitués par un circuit électromagnétique 13. Dans ce cas, il est ap- paru avantageux d'étaler l'acier en une nappe au moyen d'un déflecteur 14 installé à la sortie de la busette 1. La nappe d'acier est le siège de courants induits qui, réagissant avec le courant inducteur cir- culant dans le circuit 13, donnent naissance à une force de répulsion qui applique cette nappe d'acier sur la surface de la plaque de cuivre 5. L'acier, porteur de particules solidifiées par le contact avec la plaque froide 5, s'écoule ensuite à l'état pâteux dans la lingotière 10. 



  Le dispositif de l'invention présente l'avantage de permettre un ré- glage du refroidissement de l'acier et par conséquent de l'importance de la fraction solide qu'il contient. Cette possibilité est inté- ressante puisque, ccmme on le sait, il est possible de couler un acier contenant une fraction solide qui atteint 70   % en   volume de cet acier. 

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 A l'autre extrême, le dispositif de l'invention permet également de couler l'acier de façon classique, c'est-à-dire à l'état entièrement liquide. Il suffit pour cela de ne pas utiliser les moyens de déviation de l'acier ou, plus généralement, du métal. 



  11 va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et illustrés, mais qu'elle couvre également toute disposition équivalente qui entrerait dans le cadre des revendications suivantes.

Claims (10)

REVENDICATIONS.

1. Dispositif permettant de couler un métal'en phase pâteuse dans une lingotière de coulée continue, caractérisé en ce qu'il comporte un corps de refroidissement en un matériau bon conducteur de la chaleur, ledit corps étant disposé à proximité de la trajectoire du métal avant son entrée dans la lingotière, ainsi que des moyens de déviation dudit métal aptes à forcer au moins une partie dudit métal à entrer en con- tact avec ledit corps de refroidissement.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps de refroidissement présente au moins une face plane sensiblement verticale et située à proximité de l'orifice de sortie de la busette de coulée d'où s'écoule ledit métal.

3. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que ledit corps de refroidissement est une plaque de cuivre refroidie à l'eau et pourvue d'un garnissage réfractaire dans la zone d'impact dudit métal.

4. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que les moyens de déviation du métal sont constitués par une plaque en matériau réfractaire disposée sur la trajectoire du métal, sensiblement à hauteur du corps de refroidissement, et inclinée vers le bas en direction dudit corps de refroidissement.

5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite plaque en matériau réfractaire peut pivoter autour d'un axe horizontal sensiblement parallèle à la face plane dudit corps de refroidissement.

6. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que les moyens de déviation du métal sont constitués par au moins un jet de gaz coupant la trajectoire du métal et incliné vers le bas en direction dudit corps de refroidissement. <Desc/Clms Page number 9>

7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit jet de gaz est étalé suivant une direction horizontale sensiblement parallèle à la face plane dudit corps de refroidissement.

8. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de déviation du métal sont constitués par un circuit électromagnétique disposé sensiblement à hauteur dudit corps de refroidissement.

9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte, en amont dudit circuit électromagnétique, un déflecteur, respectivement un jet de gaz, incliné vers le bas, apte à provoquer l'étalement du métal en une nappe.

10. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'ensemble comprenant ledit corps de refroidissement et lesdits moyens de déviation du métal est logé dans une enceinte, de préférence hermétique, entourant globalement le jet de métal et reliant la busette de coulée à la lingotière de coulée continue.