BE1005165A3 - Method and device for the continuous casting of metal fusion. - Google Patents

Method and device for the continuous casting of metal fusion. Download PDF

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BE1005165A3
BE1005165A3 BE9100734A BE9100734A BE1005165A3 BE 1005165 A3 BE1005165 A3 BE 1005165A3 BE 9100734 A BE9100734 A BE 9100734A BE 9100734 A BE9100734 A BE 9100734A BE 1005165 A3 BE1005165 A3 BE 1005165A3
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BE
Belgium
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tubular element
mold
refractory material
casting
metal
Prior art date
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BE9100734A
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French (fr)
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Stephan Wilmotte
Paul Naveau
Christian Marique
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Centre Rech Metallurgique
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/106Shielding the molten jet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds

Abstract

The upper level or meniscus (8) of the molten metal is established in a region located upstream of the point where solidification of the metal in the ingot mould (5) commences, so as to avoid variations in level of the metal in this ingot mould (5). The device comprises a casting container (1) provided with a teeming nozzle (taphole) (2), and a bottomless ingot mould (5) placed under the teeming nozzle (taphole) (2). It also comprises a tubular element (4) of refractory material arranged between the casting container (1) and the ingot mould (5), aligned with the latter; this tubular element (4) of refractory material is fastened rigidly, via its lower end, to the upper part of the ingot mould (5), and it is connected, via its upper end, to the casting container (1). An elastic seal (21) is interposed between the casting container (1) and the tubular element (4), whilst a seal of refractory material (6) is interposed between the tubular element (4) and the ingot mould (5). <IMAGE>

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Procédé et dispositif pour la coulée continue d'un métal en fusion La présente invention concerne un procédé pour la coulée continue d'un métal en fusion, en particulier de l'acier. Elle porte également sur un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. 



  Pour fixer les idées, la description qui suit fait référence plus particulièrement à la coulée continue de l'acier. Ce choix n'a cependant qu'un caractère d'exemple et n'entraîne aucune limitation de l'objet de l'invention, lequel est défini par les revendications annexées. 



  La coulée continue est une technique largement répandue, qui permet de couler l'acier directement d'un récipient de coulée dans une lingotière sans fond, de laquelle il est extrait sous la forme d'un brin continu partiellement solidifié. Le récipient de coulée est habituellement une poche de coulée ou un panier répartiteur ; pour simplifier, on se référera ici, d'une manière générique, à un panier répartiteur. 



  Dans la pratique courante, le fond du panier répartiteur est percé d'un trou avec lequel coopère un organe d'obturation de type connu. Sous le fond du panier et coaxialement au trou de coulée est fixée une busette de coulée, qui plonge librement dans la partie supérieure de la lingotière proprement dite. Cette lingotière est en cuivre et est refroidie à l'eau. De plus, la lingotière est habituellement animée d'un mouvement d'oscillation, d'une amplitude de quelques millimètres, destiné à empêcher le collage de l'acier à ses parois. 



  En fonctionnement, l'acier provenant du panier répartiteur s'écoule par la busette dans la lingotière, où il se solidifie progressivement en formant une peau d'épaisseur croissante. L'extrémité inférieure de la busette est immergée dans l'acier liquide, dont le niveau supérieur, ou ménisque, est situé dans la portion supérieure de la lingotière. 

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  La technique actuelle de la coulée continue présente divers inconvénients qui sont à l'origine de défauts observés dans les produits coulés. Il est notamment très difficile de maintenir un niveau rigoureusement constant de l'acier dans la lingotière, principalement lorsque le débit d'acier est élevé et que la lingotière est de petite section ; ces variations du niveau perturbent le démarrage de la solidification et provoquent des défauts de surface dans les produits. La vitesse de coulée reste de ce fait limitée, en particulier pour les produits de petite section. Enfin, il n'est pas possible d'empêcher complètement la formation de criques internes et de ségrégations axiales dans les produits coulés, malgré toutes les précautions qui peuvent être prises pour réaliser un contrôle précis des équipements et des conditions de fabrication. 



  La présente invention a pour objet de proposer un procédé, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre, pour la coulée continue d'un métal en fusion, qui permet de couler à grande vitesse des produits de haute qualité en ce qui concerne   l'état   de surface et la santé interne. 



  L'idée de base de l'invention est d'éviter que le ménisque s'établisse dans la région où commence la solidification de la peau du métal. 



  Conformément à la présente invention, un procédé pour la coulée d'un métal en fusion, dans lequel on coule le métal en fusion dans une lingo-   tière   où il se solidifie, est caractérisé en ce que l'on établit le niveau supérieur, ou ménisque, dudit métal en fusion dans une région située en amont du point où commence la solidification dudit métal dans la lingotière. 



  Il est intéressant de réduire le frottement entre le produit coulé et la paroi intérieure de la lingotière. A cet effet, on applique à la lingotière un mouvement d'oscillation, de préférence vertical, ayant une amplitude inférieure à 0,5 mm, et avantageusement de l'ordre de 0, 2-0, 3 mm. De même, on réalise une lubrification forcée de la lingotière, de préférence en injectant un lubrifiant à travers au moins une de ses parois. 

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  Dans le procédé de l'invention, la solidification du métal en fusion commence et se poursuit toujours dans la lingotière, comme dans les procédés de coulée conventionnels ; toutefois, le ménisque est rejeté vers l'amont par rapport à l'endroit où commence cette solidification. Les variations du niveau du métal, c'est-à-dire de la position du ménisque, ne perturbent dès lors plus le démarrage de la solidification et ne se traduisent plus par des défauts de surface dans le produit coulé. 



  L'invention concerne également un dispositif pour la coulée continue d'un métal en fusion, qui comprend un récipient de coulée pourvu d'un orifice de coulée et une lingotière sans fond placée sous ledit orifice de coulée, caractérisé en ce qu'il comporte un élément tubulaire en matière réfractaire disposé entre le récipient de coulée et la lingotière, en alignement avec celle-ci, en ce que ledit élément tubulaire en matière réfractaire est rigidement fixé, par son extrémité inférieure, à la partie supérieure de la lingotière, et en ce que ledit élément tubulaire en matière réfractaire est relié par son extrémité supérieure audit récipient de coulée. 



  La lingotière est avantageusement équipée de moyens destinés à réduire le frottement entre le produit coulé et la paroi de la lingotière, notamment des moyens pour appliquer à la lingotière une vibration ayant une amplitude inférieure à 0,5 mm, de préférence de l'ordre de 0,2-0, 3 mm, et/ou des moyens pour réaliser une lubrification forcée en injectant un lubrifiant à travers au moins une paroi. 



  Un joint élastique est de préférence interposé entre ledit élément tubulaire en matière réfractaire et le récipient de coulée, afin d'absorber les vibrations provenant de la lingotière et de ne pas endommager l'élément tubulaire. 



  Différents dispositifs peuvent être placés entre le fond du récipient de coulée et l'extrémité supérieure dudit élément tubulaire en matière réfractaire, sous la condition essentielle que ces dispositifs constituent un ensemble fermé entre le récipient de coulée et ledit élément tubulaire, et de préférence avec interposition du joint élastique précité entre ledit ensemble fermé et l'élément tubulaire. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



  En particulier, on peut monter un dispositif à tiroir de fermeture de l'orifice de coulée sous le fond dudit récipient de coulée, et assembler ledit élément tubulaire à ce dispositif de fermeture. 



  Il est également intéressant de monter, entre le récipient de coulée et ledit élément tubulaire, un dispositif de coulée à jet creux du genre de celui qui est décrit dans le document EP-A-0269180. 



  De même, ledit élément tubulaire en matière réfractaire peut être équipé de moyens pour provoquer une agitation intense du métal qu'il contient, en particulier des inducteurs destinés à mettre le métal en rotation dans ledit élément tubulaire. 



  La section dudit élément tubulaire en matière réfractaire a de préférence une forme qui correspond à celle de la lingotière. Elle est avantageusement légèrement plus petite que cette dernière. 



  D'autres particularités et avantages de la présente invention sont indiqués dans la description détaillée qui va suivre, et qui est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels la 
 EMI4.1 
 Fig. 1 présente le principe du dispositif de coulée de l'invention ; et la Fig. 2 montre une installation de coulée continue verticale faisant application de ce principe. 



  Ces figures constituent des représentations schématiques, sans échelle particulière, dans lesquelles on   n'a   reproduit que les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. Des éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes repères numériques dans toutes les figures. 



  La Fig. 1 présente le principe du dispositif de coulée de l'invention, qui consiste à réaliser une enceinte fermée depuis le récipient de coulée jusqu'à la lingotière et à établir le ménisque dans une région où le métal reste à   l'état   liquide. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Le dispositif de coulée de l'invention comprend un panier répartiteur 1 avec, dans le fond, un trou de coulée 2 qui peut être obturé par une quenouille 3. A cet égard, il va de soi que Ton pourrait utiliser tout autre type connu d'organe d'obturation, par exemple un obturateur à tiroir. 



  Un élément tubulaire 4 en matière réfractaire est placé sous le fond du panier répartiteur 1, coaxialement au trou de coulée 2. 



  A son extrémité inférieure,   l'élément   tubulaire 4 est assemblé à la lingotière 5, par l'intermédiaire d'un joint en matière réfractaire 6. 



  De façon connue, la lingotière 5 est en cuivre et elle est équipée d'un système de refroidissement, non représenté. De plus, elle est animée d'un mouvement d'oscillation de faible amplitude, appliqué par des moyens non représentés ici ; les vibrations sont absorbées par un joint élastique 21 et elles ne sont donc pas transmises au panier répartiteur. 



  Le joint en matière réfractaire 6 est du type   du"break ring"utilisé   dans les machines de coulée continue horizontale ; il est par exemple réalisé en nitrure de bore. 



  La lingotière 5 est suivie d'un système de refroidissement secondaire 7, qui ne fait pas partie de la présente invention et qui peut être un système conventionnel composé de rouleaux de support et de gicleurs. 



  Dans le présent dispositif, l'acier est coulé du panier répartiteur 1 dans l'élément tubulaire 4 en matière réfractaire puis dans la lingotière en cuivre refroidie 5. Le ménisque 8 est situé dans   l'élément   tubulaire 4 en matière réfractaire, et la position de ce ménisque est contrôlée par un dispositif de régulation du débit de type connu ; dans la présente invention, il n'est pas nécessaire que le contrôle de cette position soit réalisé de manière très précise. 



  La solidification de la surface de l'acier commence à l'entrée de la lingotière, immédiatement après le joint en matière réfractaire 6 ; elle se poursuit de la manière habituelle dans la lingotière 5 et dans le système de refroidissement secondaire 7, pour former une peau solidifiée 20 d'épaisseur croissante. 

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 Une variation de la position du ménisque 8 pendant la coulée   n'a   dès lors aucun effet sur l'endroit où commence la solidification de la surface de l'acier et elle n'entraîne donc plus la formation de défauts de surface. 



  Par ailleurs, la section de la lingotière 5 peut être aussi petite qu'on le désire, par exemple pour la coulée continue de brames minces, puisque le dispositif ne comporte plus de busette immergée. De même,   l'élément   tubulaire 4 peut avoir une section de petites dimensions, proportionnées à celles de   1     a 1 i ngot i ère. Il suffi t   que 1 e tronçon d'entrée   de élément   tubulaire 4 puisse recevoir le jet de coulée 9 provenant du panier répartiteur 1.

   A cet égard, cet élément tubulaire 4 est représenté ici avec une section constante sur toute sa longueur ; il va de soi que cette section pourrait varier sur la longueur de l'élément tubulaire 4, de préférence avec au moins un tronçon ayant une section plus petite que la lingotière, pour donner à cet élément le profil d'un entonnoir par exemple. 



  Dans la pratique conventionnelle, la vitesse de coulée est limitée en particulier par l'instabilité de la position du ménisque 8, qui s'accroît lorsque la vitesse de coulée augmente et qui multiplie ainsi les risques de formation de défauts de surface. Grâce au dispositif de l'invention, ce risque est largement éliminé et la vitesse de coulée peut être sensiblement accrue. 



  La Fig. 2 illustre une installation particulière de coulée continue qui applique le principe exposé dans la Fig. 1. Cette installation comprend plusieurs dispositifs supplémentaires, connus en soi, qui permettent notamment de couler l'acier avec une faible surchauffe et d'accélérer le refroidissement du produit coulé. Tous ces dispositifs sont placés en série et ils sont alignés suivant l'axe de l'installation de coulée ; dans la représentation de la Fig. 2, cet axe est vertical, mais il pourrait tout aussi bien être courbe, comme c'est le cas dans différents types de machines de coulée continue. 



  Sous le panier répartiteur 1 est placé un conduit vertical 10, également appelé busette à jet creux, composé d'un tronçon réfractaire 11 et d'un tronçon métallique refroidi 12. Dans le tronçon réfractaire 11 et sous 

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 le trou de coulée 2 est disposé un dôme 13 en matière réfractaire définissant un canal périphérique avec la paroi intérieure du tronçon réfractaire Il. Le dôme 13 est équipé d'une canne 14 d'injection de gaz à l'intérieur du tronçon métallique 12. Le tronçon réfractaire 11 est généralement cylindrique, tandis que le tronçon métallique 12 est avantageusement convergent, pour tenir compte d'une certaine contraction due à un début de refroidissement et de solidification, comme on le rappellera plus loin. 



  Le conduit vertical 10 débouche par son extrémité inférieure dans   l'élé-   ment tubulaire 4 en matière réfractaire qui a été défini plus haut. Le joint élastique 21 est placé entre le conduit vertical 10 et   l'élément   tubulaire 4. Cet élément tubulaire 4 est muni d'inducteurs 15, destinés à agiter l'acier présent dans   l'élément   tubulaire 4. 



  Par le joint en matière réfractaire 6, l'élément tubulaire 4 se raccorde à la lingotière 5 en cuivre, refroidie à l'eau. 



  La lingotière est ici équipée d'un système de lubrification forcée, symbolisé par les flèches 16 qui indiquent les canaux d'introduction du lubrifiant. Celui-ci est introduit dans la zone du début de la solidification de l'acier. 



  On a également représenté un dispositif 17 pour appliquer à la lingotière des vibrations de faible amplitude. Ces vibrations sont absorbées par le joint élastique 21. 



  Enfin, sous la lingotière 5 est installé un dispositif de refroidissement secondaire 7, comprenant un système 18 de refroidissement intense au moyen   d'une   couche d'eau sous pression, et un système 19 de refroidissement modéré dans l'eau plus calme du produit coulé. Le volume occupé par l'eau est représenté en pointillé. 



  Cette installation fonctionne de la manière suivante : L'acier coulé du panier répartiteur 1 par le trou de coulée tombe sur le dôme réfractaire 13, qui le dévie vers la paroi intérieure du tronçon 

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 réfractaire 11 du conduit 10. Par le canal périphérique l'acier s'écoule ensuite en un film mince le long de la paroi intérieure du tronçon 12. 



  Ce film est maintenu le long de la paroi par le gaz sous pression insufflé par la canne 14. 



  Si l'acier présente initialement une surchauffe faible, par exemple de l'ordre de   20. C,   il peut subir dans le tronçon métallique 12 un début de refroidissement, qui le rend légèrement pâteux. 



  Cet acier parvient ensuite dans l'élément tubulaire 4 en matière réfractaire, où il ne subit pas de refroidissement sensible. Les inducteurs 15 lui impriment un mouvement de rotation qui réalise un brassage intense de l'acier, le rend très homogène et lui assure une viscosité suffisamment basse. 



  L'acier pénètre enfin dans la lingotière 5 où, dès le contact avec le joint 6, il commence sa solidification de manière conventionnelle, avec une peau solidifiée 20 d'épaisseur croissante. La solidification se poursuit dans le dispositif de refroidissement secondaire 7 : le système 18 assure un refroidissement intense de la peau du produit, et le système 19 de refroidissement modéré empêche un réchauffement trop rapide de la peau après le refroidissement intense. Ce refroidissement secondaire en deux étapes permet de diminuer fortement la formation de criques internes dans le produit coulé. 



  De plus, l'acier légèrement pâteux se solidifie avec une structure homogène, présentant une ségrégation axiale quasi nulle. 



  Le procédé de l'invention et son dispositif de mise en oeuvre permettent donc de couler plus rapidement des produits en acier qui présentent un excellent état de surface et une très bonne santé interne.



   <Desc / Clms Page number 1>
 



  The present invention relates to a process for the continuous casting of a molten metal, in particular steel. It also relates to a device for implementing this method.



  To fix the ideas, the following description refers more particularly to the continuous casting of steel. This choice is however only an example and does not limit the subject of the invention, which is defined by the appended claims.



  Continuous casting is a widely used technique which allows steel to be poured directly from a casting container into a bottomless ingot mold, from which it is extracted in the form of a continuous, partially solidified strand. The pouring container is usually a ladle or a distribution basket; for simplicity, we will refer here, in a generic way, to a distribution basket.



  In current practice, the bottom of the distributor basket is pierced with a hole with which a shutter member of known type cooperates. Under the bottom of the basket and coaxially to the pouring hole is fixed a pouring nozzle, which plunges freely into the upper part of the mold itself. This ingot mold is made of copper and is cooled with water. In addition, the mold is usually driven in an oscillating movement, of an amplitude of a few millimeters, intended to prevent the sticking of the steel to its walls.



  In operation, the steel from the distribution basket flows through the nozzle into the mold, where it gradually solidifies, forming a skin of increasing thickness. The lower end of the nozzle is immersed in liquid steel, the upper level, or meniscus, is located in the upper portion of the mold.

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  The current technique of continuous casting has various drawbacks which are the source of the defects observed in the cast products. In particular, it is very difficult to maintain a rigorously constant level of steel in the ingot mold, mainly when the steel flow rate is high and the ingot mold is of small section; these variations in level disturb the start of solidification and cause surface defects in the products. The casting speed therefore remains limited, in particular for products of small cross-section. Finally, it is not possible to completely prevent the formation of internal cracks and axial segregation in the cast products, despite all the precautions that can be taken to achieve precise control of the equipment and manufacturing conditions.



  The object of the present invention is to provide a method, as well as an implementation device, for the continuous casting of a molten metal, which allows high quality products to be cast at high speed as regards the surface condition and internal health.



  The basic idea of the invention is to prevent the meniscus from establishing itself in the region where the skin of the metal begins to solidify.



  According to the present invention, a method for casting molten metal, in which the molten metal is poured into a mold where it solidifies, is characterized in that the upper level is established, or meniscus, of said molten metal in a region upstream from the point where solidification of said metal begins in the mold.



  It is advantageous to reduce the friction between the cast product and the internal wall of the mold. To this end, an oscillation movement, preferably vertical, having an amplitude less than 0.5 mm, and advantageously of the order of 0.2-0.3 mm, is applied to the ingot mold. Similarly, a forced lubrication of the ingot mold is carried out, preferably by injecting a lubricant through at least one of its walls.

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  In the process of the invention, the solidification of the molten metal begins and always continues in the mold, as in the conventional casting processes; however, the meniscus is thrown upstream from where this solidification begins. The variations in the level of the metal, that is to say the position of the meniscus, therefore no longer disturb the start of solidification and no longer result in surface defects in the cast product.



  The invention also relates to a device for the continuous casting of a molten metal, which comprises a pouring vessel provided with a pouring orifice and a bottomless ingot mold placed under said pouring orifice, characterized in that it comprises a tubular element of refractory material arranged between the casting container and the mold, in alignment with the latter, in that said tubular element of refractory material is rigidly fixed, by its lower end, to the upper part of the mold, and in that said tubular element of refractory material is connected by its upper end to said casting container.



  The mold is advantageously equipped with means intended to reduce the friction between the cast product and the wall of the mold, in particular means for applying to the mold a vibration having an amplitude less than 0.5 mm, preferably of the order of 0.2-0.3 mm, and / or means for carrying out forced lubrication by injecting a lubricant through at least one wall.



  An elastic seal is preferably interposed between said tubular element of refractory material and the casting container, in order to absorb the vibrations originating from the mold and not to damage the tubular element.



  Different devices can be placed between the bottom of the casting container and the upper end of said tubular element of refractory material, under the essential condition that these devices constitute a closed assembly between the casting container and said tubular element, and preferably with interposition of the aforementioned elastic seal between said closed assembly and the tubular element.

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  In particular, it is possible to mount a device for closing the pouring orifice drawer under the bottom of said pouring container, and to assemble said tubular element to this closing device.



  It is also advantageous to mount, between the casting container and said tubular element, a hollow jet casting device of the type described in document EP-A-0269180.



  Likewise, said tubular element made of refractory material can be equipped with means for causing intense agitation of the metal which it contains, in particular inductors intended to put the metal in rotation in said tubular element.



  The section of said tubular element of refractory material preferably has a shape which corresponds to that of the mold. It is advantageously slightly smaller than the latter.



  Other features and advantages of the present invention are indicated in the detailed description which follows, and which is illustrated by the appended drawings, in which the
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 Fig. 1 shows the principle of the casting device of the invention; and Fig. 2 shows a vertical continuous casting installation applying this principle.



  These figures constitute schematic representations, without any particular scale, in which only the elements necessary for understanding the invention have been reproduced. Identical or analogous elements are designated by the same reference numerals in all the figures.



  Fig. 1 shows the principle of the casting device of the invention, which consists in making a closed enclosure from the casting container to the mold and establishing the meniscus in a region where the metal remains in the liquid state.

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  The pouring device of the invention comprises a distributor basket 1 with, at the bottom, a tap hole 2 which can be closed by a stopper 3. In this regard, it goes without saying that one could use any other known type of 'shutter member, for example a drawer shutter.



  A tubular element 4 made of refractory material is placed under the bottom of the distributor basket 1, coaxially with the tap hole 2.



  At its lower end, the tubular element 4 is assembled to the ingot mold 5, by means of a seal made of refractory material 6.



  In known manner, the ingot mold 5 is made of copper and it is equipped with a cooling system, not shown. In addition, it is driven by a low amplitude oscillation movement, applied by means not shown here; the vibrations are absorbed by an elastic seal 21 and they are therefore not transmitted to the distribution basket.



  The seal in refractory material 6 is of the "break ring" type used in horizontal continuous casting machines; it is for example made of boron nitride.



  The ingot mold 5 is followed by a secondary cooling system 7, which is not part of the present invention and which can be a conventional system composed of support rollers and sprinklers.



  In the present device, the steel is poured from the distributor basket 1 into the tubular element 4 made of refractory material and then into the cooled copper ingot mold 5. The meniscus 8 is located in the tubular element 4 made of refractory material, and the position of this meniscus is controlled by a flow control device of known type; in the present invention, it is not necessary for the control of this position to be carried out very precisely.



  Solidification of the steel surface begins at the entrance to the mold, immediately after the refractory seal 6; it continues in the usual way in the mold 5 and in the secondary cooling system 7, to form a solidified skin 20 of increasing thickness.

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 A variation in the position of the meniscus 8 during casting therefore has no effect on the place where the solidification of the steel surface begins and it therefore no longer results in the formation of surface defects.



  Furthermore, the section of the ingot mold 5 can be as small as desired, for example for the continuous casting of thin slabs, since the device no longer comprises a submerged nozzle. Similarly, the tubular element 4 may have a section of small dimensions, proportional to those of 1 a 1 i ngot i ère. It suffices that the inlet section of the tubular element 4 can receive the pouring jet 9 coming from the distributor basket 1.

   In this regard, this tubular element 4 is shown here with a constant section over its entire length; it goes without saying that this section could vary over the length of the tubular element 4, preferably with at least one section having a smaller section than the ingot mold, to give this element the profile of a funnel for example.



  In conventional practice, the casting speed is limited in particular by the instability of the position of the meniscus 8, which increases when the casting speed increases and which therefore multiplies the risks of formation of surface defects. Thanks to the device of the invention, this risk is largely eliminated and the casting speed can be significantly increased.



  Fig. 2 illustrates a particular continuous casting installation which applies the principle exposed in FIG. 1. This installation comprises several additional devices, known per se, which make it possible in particular to cast the steel with low overheating and to accelerate the cooling of the cast product. All these devices are placed in series and they are aligned along the axis of the casting installation; in the representation of FIG. 2, this axis is vertical, but it could just as easily be curved, as is the case in different types of continuous casting machines.



  Under the distributor basket 1 is placed a vertical duct 10, also called a hollow jet nozzle, composed of a refractory section 11 and a cooled metal section 12. In the refractory section 11 and under

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 the tap hole 2 is arranged a dome 13 of refractory material defining a peripheral channel with the inner wall of the refractory section II. The dome 13 is equipped with a cane 14 for injecting gas inside the metal section 12. The refractory section 11 is generally cylindrical, while the metal section 12 is advantageously convergent, to take account of a certain contraction due to the start of cooling and solidification, as will be recalled below.



  The vertical duct 10 opens at its lower end into the tubular element 4 made of refractory material which has been defined above. The elastic seal 21 is placed between the vertical duct 10 and the tubular element 4. This tubular element 4 is provided with inductors 15, intended to stir the steel present in the tubular element 4.



  Through the seal made of refractory material 6, the tubular element 4 is connected to the ingot mold 5 made of copper, cooled with water.



  The ingot mold is here equipped with a forced lubrication system, symbolized by the arrows 16 which indicate the channels for introducing the lubricant. This is introduced into the area at the start of the solidification of the steel.



  A device 17 has also been shown for applying vibrations of low amplitude to the mold. These vibrations are absorbed by the elastic seal 21.



  Finally, under the mold 5 is installed a secondary cooling device 7, comprising a system 18 of intense cooling by means of a layer of water under pressure, and a system 19 of moderate cooling in the calmer water of the cast product . The volume occupied by the water is shown in dotted lines.



  This installation works as follows: The steel poured from the distributor basket 1 through the taphole falls on the refractory dome 13, which deflects it towards the interior wall of the section

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 refractory 11 of the conduit 10. Through the peripheral channel, the steel then flows in a thin film along the inner wall of the section 12.



  This film is maintained along the wall by the pressurized gas blown through the cane 14.



  If the steel initially exhibits a slight overheating, for example of the order of 20 ° C., it can undergo in the metal section 12 a start of cooling, which makes it slightly pasty.



  This steel then reaches the tubular element 4 of refractory material, where it does not undergo significant cooling. The inductors 15 give it a rotational movement which produces an intense mixing of the steel, makes it very homogeneous and provides it with a sufficiently low viscosity.



  The steel finally enters the mold 5 where, upon contact with the seal 6, it begins to solidify in a conventional manner, with a solidified skin 20 of increasing thickness. Solidification continues in the secondary cooling device 7: the system 18 ensures intense cooling of the skin of the product, and the moderate cooling system 19 prevents too rapid heating of the skin after the intense cooling. This secondary cooling in two stages makes it possible to greatly reduce the formation of internal cracks in the cast product.



  In addition, the slightly pasty steel solidifies with a homogeneous structure, exhibiting almost zero axial segregation.



  The method of the invention and its implementation device therefore make it possible to pour steel products more quickly which have an excellent surface condition and very good internal health.


    

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour la coulée d'un métal en fusion, dans lequel on coule le métal en fusion dans une lingotière (5) où il se solidifie, caracté- risé en ce que Ton établit le niveau supérieur, ou ménisque, (8) dudit métal en fusion dans une région située en amont du point où commence la solidification dudit métal dans la lingotière (5). CLAIMS 1. Process for the casting of a molten metal, in which the molten metal is poured into an ingot mold (5) where it solidifies, characterized in that one establishes the upper level, or meniscus, (8 ) of said molten metal in a region located upstream from the point where solidification of said metal begins in the mold (5). 2. Dispositif pour la coulée continue d'un métal en fusion suivant le procédé de la revendication 1, qui comprend un récipient de coulée (1) pourvu d'un orifice de coulée (2) et une lingotière sans fond (5) placée sous ledit orifice de coulée (2), caractérisé en ce qu'il com- porte un élément tubulaire (4) en matière réfractaire disposé entre ledit récipient de coulée (1) et la lingotière (5), en alignement avec celle-ci, en ce que ledit élément tubulaire (4) en matière réfractaire est rigidement fixé, par son extrémité inférieure, à la partie supé- rieure de la lingotière (5), et en ce que ledit élément tubulaire (4) en matière réfractaire est relié par son extrémité supérieure audit récipient de coulée (1). 2. Device for the continuous casting of a molten metal according to the method of claim 1, which comprises a pouring container (1) provided with a pouring orifice (2) and a bottomless ingot mold (5) placed under said pouring orifice (2), characterized in that it comprises a tubular element (4) of refractory material arranged between said pouring container (1) and the ingot mold (5), in alignment with the latter, in that said tubular element (4) of refractory material is rigidly fixed, by its lower end, to the upper part of the mold (5), and in that said tubular element (4) of refractory material is connected by its upper end of said pouring container (1). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un joint élastique (21) est interposé entre le récipient de coulée (1) et l'élément tubulaire (4) en matière réfractaire. 3. Device according to claim 2, characterized in that an elastic seal (21) is interposed between the casting container (1) and the tubular element (4) made of refractory material. 4. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, carac- térisé en ce qu'un joint en matière réfractaire (6) est interposé entre ledit élément tubulaire (4) en matière réfractaire et la lingotière (5). 4. Device according to either of claims 2 and 3, characterized in that a refractory material seal (6) is interposed between said tubular element (4) of refractory material and the ingot mold (5) . 5. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 4, carac- térisé en ce que ledit élément tubulaire (4) est équipé de moyens pour provoquer une agitation du métal qu'il contient. <Desc/Clms Page number 10>5. Device according to either of claims 2 to 4, characterized in that said tubular element (4) is equipped with means for causing stirring of the metal which it contains.  <Desc / Clms Page number 10> 6. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 5, carac- térisé en ce que ledit élément tubulaire (4) présente, dans au moins un tronçon de sa longueur, une section plus petite que celle de la lingotière (5). 6. Device according to either of claims 2 to 5, characterized in that said tubular element (4) has, in at least one section of its length, a smaller section than that of the mold ( 5). 7. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 6, carac- térisé en ce que l'ensemble comprenant le récipient de coulée (1), l'élément tubulaire (4) et la lingotière (5) forme un conduit fermé par rapport à l'atmosphère. 7. Device according to either of Claims 2 to 6, characterized in that the assembly comprising the pouring container (1), the tubular element (4) and the ingot mold (5) forms a duct closed to the atmosphere. 8. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 7, carac- térisé en ce qu'il comporte une busettë à jet creux (10) avec un dôme réfractaire (13) disposée entre le récipient de coulée (1) et l'élé- ment tubulaire (4) en matière réfractaire. 8. Device according to either of claims 2 to 7, characterized in that it comprises a hollow jet nozzle (10) with a refractory dome (13) disposed between the pouring container (1) and the tubular element (4) made of refractory material. 9. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 8, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif de refroidissement secon- daire (7) comprenant un système de refroidissement intense (18) et un système de refroidissement modéré (19), placé immédiatement après la lingotière (5). 9. Device according to either of claims 2 to 8, characterized in that it comprises a secondary cooling device (7) comprising an intense cooling system (18) and a cooling system moderate (19), placed immediately after the mold (5).
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EP0527717B1 (en) 1997-02-19
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