<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Dispositif de coulee d'un métal dans une Lingotière de coulee continue.
La presente invention porte sur un dispositif de coulée d'un métal dans une Lingotiere de coulee continue.
On connait L'intéret du procédé de coulée avec une surchauffe proche de 0 C ou en phase pâteuse pour La coulée continue des métaux, en particulier de L'acier. La description qui va suivre fera d'ailleurs specialement référence Åa La coulee continue de L'acier ; ce choix n'a d'autre but que celui d'illustrer l'invention de manière concrete et n'exctut nuLLement La possibiLite d'utiliser Le dispositif propose pour operer La coulée continue d'autres metaux.
Dans un tel procede, L'acier subit un refroidissement Limite entre le recipient de coulee, creuset, poche ou panier repartiteur, et La lingotière de coulee continue ; Le refroidissement est mené de teLLe sorte que L'acier, ayant une surchauffe normale (15 a 50 OC) dans Le recipient de couLée, se trouve ä une temperature proche de sa temperature de liquidus ou comprise dans son intervalLe de solidification lorsqu'il pénètre dans La Lingotiere. Dans ce dernier cas, iL contient une fraction solidifiée dont l'importance varie en fonction
<Desc/Clms Page number 2>
du refroidissement applique et il présente dès lors un état pâteux.
Le procédé de coulée avec--une surchauffe proche de 0 o C ou en phase pâteuse permet d'obtenir des structures fines et homogenes qui redui- sent Les segregations meso-et macroscopiques dans Les produits
EMI2.1
couLés.----- On connait déjÅa, notamment par Le brevet LU-A-86. 688, un dispositif destiné à refroidir de manière contrólée le métaL au cours de son trajet entre Le recipient de couLee et La Lingotiere de coulée continue. Ce dispositif connu comprend un conduit vertical pourvu exterieurement de moyens de refroidissement et dispose en amont de La Lingotière, ainsi qu'un organe répartiteur dispose sensiblement à l'entrée de ce conduit. Dans ce dispositif, Le conduit verticaL présente au moins un tronçon convergent dans Le sens de circulation du métal.
Au cours des essais effectues avec ce dispositif, iL est cependant apparu que La presence d'un conduit convergent conduisait à la formation d'une couche de metal solidifie, d'une epaisseur relativement importante, sur la surface intérieure de ce conduit convergent. Cette couche de métal solidifié freine La transmission du flux de chaleur, ce qui favorise L'augmentation de L'epaisseur de cette couche et peut conduire au bouchage des passages prevus entre l'organe répartiteur et Le conduit verticaL.
La presente invention a pour objet de proposer un dispositif du type precite qui, grâce a une modification simple mais inattendue, permet de remédier Åa l'inconvénient qui vient d'etre evoque.
Conformément ä la presente invention, un dispositif de couLee d'un metaL dans une Lingotiere de couLee continue, qui comprend un conduit vertical extérieurement pourvu de moyens de refroidissement et dispose en amont de ladite Lingotière par rapport au sens de circulation du métaL ainsi qu'un organe repartiteur dispose sensiblement ä L'entree
EMI2.2
dudit conduit, est caractérisé en ce que ledit conduit vertical presente une section de sortie egale ou superieure ä sa section < - < .-
<Desc/Clms Page number 3>
Suivant une reaLisation particuliere du dispositif de L'invention, - ledit conduit vertical presente une secti-on--inteneure constante-sur toute sa Longueur.
Suivant une autre réalisation particuliere du dispositif de l'invention, Ledit conduit vertical presente un profil interieur tronconique divergent dans Le sens de circulation du metal. Dans ce cas, l'angle d'inclinaison de la paroi interieure dudit conduit par rapport ä L'axe longitudinal du conduit n'est pas superieur ä 45 degres et est de preference compris entre 3 degrés et 20 degres.
Le conduit verticaL est de preference realise en un matériau bon conducteur de la chaleur, en particulier en cuivre.
Selon une caractéristique supplementaire du dispositif de l'invention, Ledit conduit vertical se prolonge par un élément tubulaire, en matériau réfractaire, penetrant dans la Lingotière et présentant une section plus grande que La section occupee par le métal, de maniere ä éviter le bouchage.
Selon une autre caractéristique de L'invention, L'organe répartiteur est constitue par un plateau sensiblement horizontal; l'épaisseur
EMI3.1
dudit pLateaudiminue du centre vers Les bords;i¯LIpresente¯un contour -dudi exterieur tel qu'il menage au moins un passage entre Le bord du pLateau et La paroi interieure du conduit.
Toujours selon l'invention, le dispositif de couLée continue comporte en outre une coiffe montée sur L'extremite d'entree dudit conduit et percée d'une ouverture destinée à livrer passage ä une busette de coulée. Cette coiffe délimite une chambre situee essentielLement au-dessus dudit organe répartiteur et dans laquelle on peut introduire un gaz protecteur par des moyens appropriés.
En service, Le dispositif de l'invention fait partie d'une instaLLation comprenant egalement une poche ou un panier de couLee equipe d'une busette et d'une lingotière de couLee continue. Il est
<Desc/Clms Page number 4>
monte entre d'une part la poche ou Le panier de couLee et d'autre part La lingotière, de telle façon que ladite busette debouche dansl'extrémité d'entree du conduit vertical, au-dessus de l'organe repartiteur, et que l'extreité de sortie du conduit vertical, respectivement de l'élément tobutaire qui le prolonge débouche dans ladite- lingotière de couLee continue. Cet element tubulaire peut être ou non immergé dans le metal present dans la lingotiere.
Suivant une modalité avantageuse de réalisation du dispositif de l'invention, ledit conduit vertical comporte un tronçon d'entree dont au moins la surface intérieure est constituee d'un matériau réfractaire, et ledit organe repartiteur est dispose dans ce tronçon d'entrée.
Grace à cette disposition perfectionnée, le métal s'écoulant de la busette est devise par L'organe repartiteur vers la paroi interieure refractaire dudit tronçon d'entree. Cette paroi ne subit pas de
EMI4.1
dommage dû au flux de chaleur applique par Le métal. ELLe peut cependant subir une degradation mécanique par erosion dans La zone d'impact du métal.
Dans le cadre de La presente invention, ce phénomène d'érosion peut être retardé en utilisant un matériau réfractaire qui présente une résistance élevée à L'erosion par Le metal liquide.
Un autre moyen conforme ä L'invention pour retarder l'érosion dudit tronçon réfractaire consiste ä rendre l'organe répartiteur déplaçable verticalement en translation. IL est ainsi possible de modifier La position verticale de l'organe repartiteur par rapport au tronçon d'entrée refractaire, soit entre deux operations de coulee successives, soit éventuellement au cours d'une opération de coulée. Cette caracteristique permet de repartir L'erosion sur au moins une partie de la longueur axiale dudit tronçon d'entrée réfractaire et d'en prolonger ainsi La duree de vie.
Dans tous Les cas, Le metal Liquide devie par L'organe repartiteur s'écoule, sans refroidissement sensible, Le Long de la partie infé-
<Desc/Clms Page number 5>
rieure du tronçon d'entrée réfractaire, puis le long du tronçon en cuivreoùilsubitlerefroidissementdésiré.
Selon une particularité interessante, Le dispositif de l'invention comprend des moyens pour insuffler un agent gazeux ä l'intérieur dudit conduit vertical, en dessous de l'organe repartiteur.
Ces moyens sont avantageusement constitues par au moins un injecteur monte sur La face inferieure dudit organe repartiteur et raccorde à une source appropriee d'un agent gazeux, ceLui-ci étant de préférence un gaz inerte teL que L'argon.
L'agent gazeux ainsi insuffle permet de rétablir la pression sous L'organe repartiteur et assure des Lors une application correcte de la couche mince de metal contre la paroi interieure du conduit vertical.
Selon une autre particularité intéressante, un élément du conduit vertical, par exemple le troncon d'entree en matériau refractaire ou encore l'élément tronconique est pourvu de moyens destinés ä imprimer un mouvement de rotation au metal traversant led ; t tronçon.
Ces moyens sont avantageusement constitues par des inducteurs engendrant ulectromagnétique tournant. Une mise en rotation par des moyens mécaniques est également possible.
L'objet de l'invention sera mieux compris Åa l'aide de La description qui suit d'une réalisation préférée du dispositif de l'invention, avec reference aux dessins annexes dans lesquels la figure 1 represente une vue en élévation d'un dispositif de couLee en coupe transversale ; et la figure 2 illustre une variante dans laquelle Le conduit vertical se prolonge par un eLement tubulaire penetrant dans la lingotière de coulée continue. -
EMI5.1
Dans ces figures, Les eLements analogues sont designer par les mêmes reperes numenques.
<Desc/Clms Page number 6>
La figure 1 montre, en élévation, un dispositif de coulee conforme à L'invention, monte entre une Lingotière de coulée continue 1 et une poche on un panier de coulée symbolise par La busette 2. Un conduit
EMI6.1
tronconique divergent 3 en cuivre est monte sur La Lingotière 1 ; ce conduit est pourvu d'un refroidissement ä L'eau schématisé par Les flèches 4 et 5. A L'extrémité supérieure de ce conduit 3 est dispose un organe répartiteur sous La forme d'un plateau 6 dont l'épaisseur décroit du centre vers Les bords. La forme de ce plateau est adaptee à celle de la section du conduit 3.
Le conduit 3 est garni d'une coiffe 7, en matériau refractaire, délimitant une chambre 8 au-dessus du plateau repartiteur 6. Cette coiffe est dotee, dans son couvercle, d'une ouverture dans laquelle s'engage La busette 2 ; la coiffe 7 est également pourvue d'un système 9 d'introduction d'un gaz sous pression dans La chambre 8. Un tel systeme d'introduction de gaz est bien connu en soi et n'est pas décrit en detail ici.
La figure 2 iLLustre une variante du dispositif de L'invention, dans laquelle Le conduit vertical 3 se prolonge par un eLement tubulaire 10
EMI6.2
penetrant ä l'intérieur de La lingotière 1. Le cas échéant, L'extre- mité inferieure de cet élément tubulaire 10 peut etre immergee dans Le métal qui se-t-rouve-dans-tra-Hngotiere. Pour Le reste, cette-irarmnte- correspond entièrement à la représentation de La figure 1.
Le mode de fonctionnement de ce dispositif est Le suivant.
Le conduit 3 est monté sur la Lingotiere 1, puis Le plateau repartiteur 6 et La coiffe 7 sont ä leur tour mis en place. La poche ou le panier de coulee, non représenté, est alors amene en position de façon ä engager La busette 2 dans l'ouverture ménagée dans Le couvercle de la coiffe 7. On ouvre La busette 2 et l'acier liquide surchauffé s'écoule à travers celle-ci sur le plateau répartiteur 6. En rai-son de l'inclinaison de La surface supérieure du plateau 6, L'acier s'écoule vers La périphérie du plateau 6, puis ä travers les passages menages entre les saillies de. centrage du plateau.
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
L'acier liquide ruisselle ainsi en une couche mince en s'étalant sur - la parai intérieure du conduit 3.
Le refrb'idt'ssement du conduit assure l'elimination de la surchauffe de L'acier et, si Le refroidissement est tres intense, provoque l'apparition d'une fraction solide qui rend L'acier pâteux à son entree dans lia lingotière 1. L'introduction d'un gaz protecteur sous pression, par exemple de L'argon, dans La chambre 8 provoque une surpression dans cette chambre et empêche toute entree d'air au contact de L'acier liquide.
Le dispositif de l'invention présente une grande surface d'echange thermique entre Le conduit refroidi et L'acier Liquide ; La vitesse d'ecoulement élevée de ce dernier Le leng de La paroi du conduit, permet d'atteindre une densité de fLux de chaleur élevée. IL ne sortirait d'ailleurs pas du cadre de L'invention d'accroître cette densite de flux en imprimant au conduit un mouvement de rotation autour de son axe.
Le dispositif de l'invention est simple, compact et robuste. IL presente une grande sécurité de fonctionnement, notamment en raison de l'absence quasi totale de metal solidifié sur La paroi intérieure du conduit vertical divergent.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
Device for casting a metal in a continuous casting ingot mold.
The present invention relates to a device for casting a metal in a continuous casting mold.
We know the interest of the casting process with an overheating close to 0 C or in the pasty phase for the continuous casting of metals, in particular steel. The description which follows will moreover make special reference to the continuous flow of steel; this choice has no other purpose than that of illustrating the invention in a concrete manner and does not execute the possibility of using the device proposed to operate the continuous casting of other metals.
In such a process, the steel undergoes limited cooling between the pouring container, crucible, pocket or distribution basket, and the continuous casting ingot mold; The cooling is carried out in such a way that the steel, having a normal overheating (15 to 50 OC) in the pouring container, is at a temperature close to its liquidus temperature or within its solidification interval when it penetrates in La Lingotiere. In the latter case, iL contains a solidified fraction, the size of which varies according to
<Desc / Clms Page number 2>
cooling applies and it therefore presents a pasty state.
The casting process with - an overheating close to 0 o C or in the pasty phase makes it possible to obtain fine and homogeneous structures which reduce the meso and macroscopic segregations in the products
EMI2.1
CASTED .----- We already know, especially by the patent LU-A-86. 688, a device intended to cool the metal in a controlled manner during its journey between the pouring container and the continuous casting mold. This known device comprises a vertical duct provided externally with cooling means and has upstream of La Lingotière, as well as a distributor member has substantially at the entrance to this duct. In this device, the vertical duct has at least one section converging in the direction of movement of the metal.
During the tests carried out with this device, however, it appeared that the presence of a converging duct led to the formation of a layer of solidified metal, of relatively large thickness, on the interior surface of this converging duct. This layer of solidified metal slows down the transmission of the heat flow, which promotes the increase in the thickness of this layer and can lead to blockage of the passages provided between the distributing member and the vertical duct.
The object of the present invention is to provide a device of the aforementioned type which, thanks to a simple but unexpected modification, makes it possible to remedy the disadvantage which has just been mentioned.
In accordance with the present invention, a device for casting a metal in a continuous casting mold, which comprises a vertical duct externally provided with cooling means and has upstream of said mold relative to the direction of circulation of the metal as well as a distributing body has substantially at the entrance
EMI2.2
of said duct, is characterized in that said vertical duct has an outlet section equal to or greater than its section <- <.-
<Desc / Clms Page number 3>
According to a particular embodiment of the device of the invention, - said vertical duct has a constant secti-on - over its entire length.
According to another particular embodiment of the device of the invention, the said vertical duct has a divergent frustoconical interior profile in the direction of circulation of the metal. In this case, the angle of inclination of the interior wall of said duct relative to the longitudinal axis of the duct is not greater than 45 degrees and is preferably between 3 degrees and 20 degrees.
The vertical duct is preferably made of a material which is a good conductor of heat, in particular copper.
According to an additional characteristic of the device of the invention, the said vertical duct is extended by a tubular element, made of refractory material, penetrating into the mold and having a section larger than the section occupied by the metal, so as to avoid clogging.
According to another characteristic of the invention, the distributor member is constituted by a substantially horizontal plate; the thickness
EMI3.1
said plate decreases from the center towards the edges; it presents an outside contour such that it provides at least one passage between the edge of the plate and the interior wall of the duct.
Still according to the invention, the continuous casting device further comprises a cap mounted on the entry end of said conduit and pierced with an opening intended to allow passage to a pouring nozzle. This cap delimits a chamber situated essentially above said distributing member and into which a protective gas can be introduced by appropriate means.
In service, the device of the invention is part of an installation also comprising a pocket or a casting basket fitted with a nozzle and a continuous casting ingot mold. It is
<Desc / Clms Page number 4>
mounts between the pocket or the basket on the one hand and the ingot mold on the other hand, so that said nozzle opens into the inlet end of the vertical duct, above the distribution member, and that the the outlet end of the vertical duct, respectively of the tobutary element which prolongs it, opens into said continuous ingot mold. This tubular element may or may not be immersed in the metal present in the mold.
According to an advantageous embodiment of the device of the invention, said vertical duct comprises an inlet section of which at least the interior surface is made of a refractory material, and said distribution member is arranged in this inlet section.
Thanks to this improved arrangement, the metal flowing from the nozzle is currency by the distributor member towards the refractory interior wall of said inlet section. This wall does not undergo
EMI4.1
damage due to the heat flow applied by the metal. IT can however undergo mechanical degradation by erosion in the metal impact zone.
In the context of the present invention, this erosion phenomenon can be delayed by using a refractory material which has a high resistance to erosion by liquid metal.
Another means according to the invention for delaying the erosion of said refractory section consists in making the distributor member vertically displaceable in translation. It is thus possible to modify the vertical position of the distributor member with respect to the refractory inlet section, either between two successive casting operations, or possibly during a casting operation. This characteristic makes it possible to spread the erosion over at least part of the axial length of the said refractory inlet section and thus to extend its service life.
In all cases, the liquid metal deviates through the distributing organ flows, without appreciable cooling, along the lower part.
<Desc / Clms Page number 5>
of the refractory inlet section, then along the copper section where they undergo the desired cooling.
According to an interesting feature, the device of the invention comprises means for blowing a gaseous agent inside said vertical duct, below the distribution member.
These means are advantageously constituted by at least one injector mounted on the lower face of said distributing member and connected to an appropriate source of a gaseous agent, the latter preferably being an inert gas such as argon.
The gaseous agent thus injected allows the pressure to be restored under the distributing member and ensures correct application of the thin layer of metal against the interior wall of the vertical duct.
According to another interesting feature, an element of the vertical duct, for example the entry section made of refractory material or else the frustoconical element is provided with means intended to impart a rotational movement to the metal passing through the led; t section.
These means are advantageously constituted by inductors generating rotating ulectromagnetics. Rotation by mechanical means is also possible.
The object of the invention will be better understood using the following description of a preferred embodiment of the device of the invention, with reference to the accompanying drawings in which FIG. 1 represents an elevation view of a device cast in cross section; and Figure 2 illustrates a variant in which the vertical conduit is extended by a tubular element penetrating into the mold for continuous casting. -
EMI5.1
In these figures, the analogous elements are designated by the same numerical marks.
<Desc / Clms Page number 6>
Figure 1 shows, in elevation, a pouring device according to the invention, mounted between a continuous casting mold 1 and a pocket on a casting basket symbolized by the nozzle 2. A conduit
EMI6.1
divergent frustoconical 3 in copper is mounted on La Lingotière 1; this duct is provided with water cooling schematized by arrows 4 and 5. At the upper end of this duct 3 is a distributor member in the form of a plate 6 whose thickness decreases from the center towards Edges. The shape of this plate is adapted to that of the section of the conduit 3.
The conduit 3 is lined with a cap 7, made of refractory material, delimiting a chamber 8 above the distributor plate 6. This cap is provided, in its cover, with an opening in which engages the nozzle 2; the cap 7 is also provided with a system 9 for introducing a gas under pressure into the chamber 8. Such a gas introduction system is well known per se and is not described in detail here.
FIG. 2 illustrates a variant of the device of the invention, in which the vertical duct 3 is extended by a tubular element 10
EMI6.2
penetrating inside the ingot mold 1. If necessary, the lower end of this tubular element 10 can be immersed in the metal which is found-in-tra-Hngotiere. For the rest, this-irarmnte- fully corresponds to the representation of Figure 1.
The operating mode of this device is as follows.
The conduit 3 is mounted on the ingot mold 1, then the distributor plate 6 and the cap 7 are in turn put in place. The pocket or the casting basket, not shown, is then brought into position so as to engage the nozzle 2 in the opening provided in the cover of the cap 7. The nozzle 2 is opened and the superheated liquid steel flows out. through the latter on the distributor plate 6. Because of the inclination of the upper surface of the plate 6, the steel flows towards the periphery of the plate 6, then through the passageways between the projections of . centering of the plate.
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
The liquid steel thus flows in a thin layer spreading over the - inner wall of the conduit 3.
The refraction of the duct ensures the elimination of the steel overheating and, if the cooling is very intense, causes the appearance of a solid fraction which makes the steel pasty as it enters the ingot mold 1 The introduction of a pressurized protective gas, for example argon, into the chamber 8 causes an overpressure in this chamber and prevents any entry of air in contact with the liquid steel.
The device of the invention has a large heat exchange surface between the cooled pipe and the liquid steel; The high flow speed of the latter The leng of the wall of the duct, allows to reach a high heat flux density. It would not, moreover, depart from the scope of the invention to increase this density of flow by imparting to the duct a rotational movement around its axis.
The device of the invention is simple, compact and robust. It has great operational safety, in particular due to the almost total absence of solidified metal on the inner wall of the divergent vertical duct.