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Procédé pour contrôler l'écoulement du métal dans un panier répartiteur de coulée continue.
La présente invention concerne un procédé pour contrôler l'écoulement du métal dans un panier répartiteur de coulée continue. Elle porte également sur un panier répartiteur modifié suivant ce procédé.
On sait que la coulée continue est une technique qui consiste à couler le métal, en particulier l'acier, depuis une poche dans un récipient intermédiaire appelé panier répartiteur, et de celui-ci dans la lingotière. Le panier répartiteur est alimenté en acier par des poches qui se succèdent ; cette alimentation est réglée de telle façon qu'en régime, le niveau de l'acier dans le panier répartiteur reste pratiquement constant. Il ne se produit une certaine fluctuation de ce niveau, à savoir une baisse suivie d'une remontée, que pendant le court laps de temps nécessaire pour le changement de poche. Il en résulte une hauteur de charge sensiblement invariable sur l'orifice de coulée du panier répartiteur et par conséquent des conditions de coulée aussi constantes que possible.
On peut rappeler ici qu'un panier répartiteur peut présenter plusieurs orifices de coulée, soit pour alimenter plusieurs lingotières de petites dimensions, comme dans les machines de coulée de blooms ou de billettes, soit pour alimenter une seule ou deux lingotières de plus grandes dimensions dans une machine de coulée de brames.
Comme on vient de le rappeler, un premier rôle du panier répartiteur est de fournir l'acier à l'orifice de coulée ou aux orifices de coulée, tout en assurant des conditions de coulée stables. Un autre rôle du panier répartiteur est d'imposer à l'acier un temps de séjour suffisamment long pour que se produise une décantation appréciable des inclusions de l'acier.
A cet égard, on rappellera que les inclusions sont plus légères que l'acier et que la décantation des inclusions signifie en fait leur remontée vers la surface de l'acier où elles peuvent être captées par la scorie qui couvre l'acier.
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A cet effet, l'introduction de l'acier dans le panier répartiteur est réalisée à une distance de l'orifice de coulée, suffisante pour assurer le temps de séjour désiré et ne pas perturber l'écoulement de l'acier par cet orifice.
D'une façon très générale, l'acier est introduit dans le panier répartiteur sous la forme d'un jet vertical à travers un tube de coulée fixé extérieurement au fond de la poche et dont l'extrémité inférieure est habituellement immergée dans l'acier présent dans le panier répartiteur. L'écoulement de l'acier dans le panier est influencé par la forme du panier, et en particulier par le profil du fond de ce panier. Dans un panier répartiteur à fond plat, le jet d'acier se brise contre le fond du panier et l'acier se répand alors dans ce dernier sous la forme d'un courant principal auquel sont associés plusieurs courants secondaires. Le courant principal remonte obliquement depuis le fond du panier jusqu'à la surface, où l'acier vient en contact avec la couche de scorie, puis il s'incurve à nouveau vers le bas pour se diriger vers l'orifice de coulée.
Un premier courant secondaire provoque la recirculation d'une certaine quantité d'acier à proximité du jet d'alimentation ; ce flux d'acier ne participe pratiquement pas à l'écoulement principal du panier. Un-autre courant secondaire circule le long du fond du panier répartiteur et gagne directement l'orifice de coulée où il rejoint le courant principal. Dans le cas d'un panier à fond arrondi en forme de canal, il n'y a pratiquement pas de courant secondaire au sein de l'acier ; l'acier s'écoule presqu'exclusivement le long du fond du panier pour gagner directement l'orifice de coulée. Il ne subit aucune décantation de ses inclusions et celles-ci sont intégralement entraînées dans l'acier coulé.
Il a déjà été proposé différents moyens pour modifier l'écoulement de l'acier dans le panier répartiteur, en vue d'améliorer la décantation des inclusions de l'acier sans perturber l'opération de coulée proprement dite.
Les moyens connus font souvent appel à des pièces réfractaires, de configurations diverses, généralement appelées barrages ou chicanes, qui sont mises en place dans le panier répartiteur. Un dispositif de ce type est illustré notamment dans la demande de brevet BE-A-08900141.
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Quelle que soit leur efficacité, ces dispositifs entraînent des frais supplémentaires, d'une part à cause de leur coût et d'autre part en raison des opérations nécessaires pour leur mise en place dans le panier répartiteur. De plus, ils donnent lieu à des difficultés de préchauffage, d'enlèvement des loups de fin de coulée et ils ne présentent pas une tenue satisfaisante.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé qui, par des moyens simples et peu coûteux, permet de modifier l'écoulement de l'acier dans le panier répartiteur dans le sens d'une amélioration de la décantation des inclusions, tout en diminuant l'inertie du panier répartiteur et en réduisant l'importance des loups de fond de panier en fin de coulée.
Conformément à l'invention, un procédé pour contrôler l'écoulement de l'acier dans un panier répartiteur de coulée continue, est caractérisé en ce que l'on rehausse le fond du panier répartiteur dans la région de celuici qui correspond à la zone d'entrée de l'acier.
Dans le cadre de ce procédé, le fond du panier répartiteur peut être rehaussé. soit en plaçant une rehausse sur le fond plat d'un panier conventionnel soit en réalisant une telle rehausse lors de la pose du garnissage réfractaire du panier.
On sait par ailleurs que le fond d'un panier répartiteur est généralement muni d'une dalle d'impact, située sous le jet d'acier entrant dans le panier ; cette dalle est réalisée en une matière réfractaire plus dure que le reste du garnissage du panier, afin de résister à l'érosion.
Dans le cas d'un panier répartitzeur modifié conformément à l'invention, la dalle d'impact est avantageusement noyée dans la rehausse, de telle sorte qu'elle affleure à la surface supérieure de cette dernière sans y provoquer d'aspérité susceptible de perturber l'écoulement de l'acier.
L'objectif poursuivi par la présente invention est la réalisation, dans le fond du panier répartiteur, d'une dénivellation entre la région du panier correspondant à la zone d'entrée de l'acier et la région du panier où est situé l'orifice de coulée de l'acier.
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Un panier répartiteur présentant un fond modifié conformément à l'invention est illustré schématiquement dans la figure annexée.
Cette figure représente un demi-panier répartiteur 1, du type utilisé par exemple pour la coulée continue de brames d'acier. L'homme du métier comprendra aisément que le panier complet comporte une seconde moitié symétrique de celle qui est représentée.
De façon conventionnelle, le demi-panier 1 est pourvu d'un garnissage réfractaire 2 et d'un orifice de coulée 3, ainsi que d'un tube de coulée 4 pour l'alimentation en acier liquide. L'extrémité inférieure du tube de coulée 4 est habituellement immergée dans l'acier liquide qui se trouve dans le panier. La hauteur d'acier liquide au droit de l'orifice de coulée est indiquée par H, et la hauteur d'acier sous le tube 4 est indiquée par h.
En application du procédé de l'invention, on a posé sur le fond du demipanier 1 une rehausse 5 en matériau réfractaire, d'épaisseur e, qui est située sous le tube 4. Cette rehausse 5 ne couvre pas la partie du fond où est situé l'orifice de coulée 3, qui reste donc à son niveau initial.
En revanche, elle réduit la hauteur d'acier sous le tube 4 à (h-e).
De cette manière, la hauteur d'acier au droit de l'orifice de coulée 3 n'est pas modifiée et dès lors les conditions de la coulée ne sont pas perturbées ; de plus, la hauteur d'acier sous le tube 4 est réduite, ce qui favorise la remontée du courant principal d'acier vers la surface où se trouve la couche de scorie.
La rehausse 5 se termine avantageusement par un bord en chanfrein, incliné par exemple à environ 45 degrés par rapport à la face supérieure de la rehausse ; cette configuration facilite d'une part l'écoulement de l'acier vers l'orifice de coulée 3 et d'autre part l'enlèvement des loups de fin de coulée.
Le procédé de l'invention permet de réduire l'inertie du panier répartiteur, parce que le volume à remplir avant d'atteindre le régime de coulée
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est moindre ; il permet également de réduire sensiblement le volume des loups de fin de coulée et par conséquent les pertes d'acier correspondantes.
Bien que l'invention ait été décrite en faisant plus spécialement référence à un panier de coulée continue de brames d'acier, il va de soi, pour l'hom- me du métier, qu'elle est également applicable dans tout autre type de panier répartiteur.
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Method for controlling the flow of metal in a continuous flow distributor basket.
The present invention relates to a method for controlling the flow of metal in a continuous casting distributor basket. It also relates to a distribution basket modified according to this process.
It is known that continuous casting is a technique which consists in casting metal, in particular steel, from a pocket in an intermediate container called a distribution basket, and from this into the mold. The distribution basket is supplied with steel by successive pockets; this supply is adjusted so that in operation, the level of steel in the distribution basket remains practically constant. There is a certain fluctuation in this level, namely a decrease followed by an increase, only during the short time necessary for the change of pocket. This results in a substantially unchanging load height on the pouring orifice of the distributor basket and therefore pouring conditions as constant as possible.
It may be recalled here that a distribution basket can have several pouring holes, either to feed several small ingot molds, as in bloom or billet casting machines, or to feed a single or two large ingot molds in a slab casting machine.
As has just been recalled, a first role of the distributor basket is to supply the steel to the pouring orifice or to the pouring orifices, while ensuring stable casting conditions. Another role of the distribution basket is to impose a long enough residence time on the steel so that an appreciable settling of the inclusions of the steel takes place.
In this regard, it will be recalled that the inclusions are lighter than steel and that the settling of the inclusions in fact means their ascent to the surface of the steel where they can be captured by the slag which covers the steel.
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For this purpose, the introduction of steel into the distributor basket is carried out at a distance from the pouring orifice, sufficient to ensure the desired residence time and not to disturb the flow of steel through this orifice.
Generally, the steel is introduced into the distribution basket in the form of a vertical jet through a pouring tube fixed externally to the bottom of the pocket and the lower end of which is usually immersed in the steel. present in the distribution basket. The flow of steel in the basket is influenced by the shape of the basket, and in particular by the profile of the bottom of this basket. In a flat bottom distributor basket, the steel jet breaks against the bottom of the basket and the steel then spreads in the latter in the form of a main stream with which several secondary streams are associated. The main current rises obliquely from the bottom of the basket to the surface, where the steel comes into contact with the slag layer, then it bends again downwards to go towards the pouring orifice.
A first secondary current causes the recirculation of a certain quantity of steel near the supply jet; this steel flow practically does not participate in the main flow of the basket. Another secondary current circulates along the bottom of the distributor basket and directly reaches the pouring orifice where it joins the main current. In the case of a basket with a rounded bottom in the shape of a channel, there is practically no secondary current within the steel; the steel flows almost exclusively along the bottom of the basket to directly reach the pouring orifice. It does not undergo any settling of its inclusions and these are entirely entrained in the cast steel.
Various means have already been proposed for modifying the flow of steel in the distribution basket, with a view to improving the settling of the inclusions of the steel without disturbing the actual casting operation.
Known means often use refractory parts, of various configurations, generally called dams or baffles, which are placed in the distribution basket. A device of this type is illustrated in particular in patent application BE-A-08900141.
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Whatever their effectiveness, these devices entail additional costs, on the one hand because of their cost and on the other hand because of the operations necessary for their installation in the distribution basket. In addition, they give rise to preheating difficulties, the removal of wolves at the end of casting and they do not exhibit satisfactory behavior.
The object of the present invention is to propose a method which, by simple and inexpensive means, makes it possible to modify the flow of steel in the distribution basket in the direction of improving the settling of inclusions, while reducing the inertia of the distribution basket and reducing the importance of the wolves at the bottom of the basket at the end of the casting.
According to the invention, a method for controlling the flow of steel in a distributor basket for continuous casting, is characterized in that the bottom of the distributor basket is raised in the region thereof which corresponds to the area d entry of steel.
As part of this process, the bottom of the distribution basket can be raised. either by placing an extension on the flat bottom of a conventional basket or by making such an extension when installing the refractory lining of the basket.
We also know that the bottom of a distribution basket is generally provided with an impact slab, located under the steel jet entering the basket; this slab is made of a harder refractory material than the rest of the lining of the basket, in order to resist erosion.
In the case of a distributor basket modified in accordance with the invention, the impact plate is advantageously embedded in the riser, so that it is flush with the upper surface of the latter without causing any roughness therein liable to disturb the flow of steel.
The objective pursued by the present invention is the realization, in the bottom of the distributor basket, of a difference in level between the region of the basket corresponding to the zone of entry of the steel and the region of the basket where the orifice is located. of steel casting.
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A distribution basket having a bottom modified in accordance with the invention is illustrated diagrammatically in the appended figure.
This figure represents a distribution half-basket 1, of the type used for example for the continuous casting of steel slabs. Those skilled in the art will readily understand that the complete basket has a second half symmetrical with that which is shown.
Conventionally, the half-basket 1 is provided with a refractory lining 2 and a pouring orifice 3, as well as a pouring tube 4 for the supply of liquid steel. The lower end of the pouring tube 4 is usually immersed in the liquid steel which is in the basket. The height of liquid steel at the level of the pouring orifice is indicated by H, and the height of steel under the tube 4 is indicated by h.
In application of the method of the invention, an extension 5 of refractory material, of thickness e, which is located under the tube 4, is placed on the bottom of the half-basket 1. This extension 5 does not cover the part of the bottom where is located the pouring orifice 3, which therefore remains at its initial level.
On the other hand, it reduces the height of steel under the tube 4 to (h-e).
In this way, the steel height at the level of the pouring orifice 3 is not modified and consequently the conditions of the pouring are not disturbed; in addition, the height of steel under the tube 4 is reduced, which promotes the ascent of the main stream of steel to the surface where the slag layer is located.
The extension 5 advantageously ends with a chamfered edge, inclined for example at about 45 degrees relative to the upper face of the extension; this configuration facilitates on the one hand the flow of steel towards the orifice 3 and on the other hand the removal of wolves at the end of casting.
The process of the invention makes it possible to reduce the inertia of the distributor basket, because the volume to be filled before reaching the casting speed
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is less; it also makes it possible to significantly reduce the volume of wolves at the end of casting and consequently the corresponding steel losses.
Although the invention has been described with more specific reference to a basket for continuous casting of steel slabs, it goes without saying, for those skilled in the art, that it is also applicable in any other type of distribution basket.