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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
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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
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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
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dudit conduit, est caractérisé en ce que ledit conduit vertical presente une section de sortie egale ou superieure ä sa section < - < .-
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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
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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
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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
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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-
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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. -
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Dans ces figures, Les eLements analogues sont designer par les mêmes reperes numenques.
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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
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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
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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.
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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.