PERFECTIONNEMENT AUX QUENOUILLES, POUR LA COULEE DES METAUX.
La présente,invention concerne un dispositif pour régulariser
19'écoulement de liquides par un orifice ménagé au fond d'un récipient; plus particulièrement, l'invention concerne la coulée de métaux.
On sait que lors de la vidange des récipients, par un orifice inférieur ménagé dans le fond le liquide a tendance à ne pas s'écouler par couches horizontales successives cette tendance devenant très sensible lorsque la hauteur du, liquide diminuée En effet à des filets liquides provenant des couches inférieures se mèlent des filets verticaux et obliques provenant des couches supérieures.
Le phénomène devient nettement visible quand,à un certain moment de la vidange, il se forme un tourbillon dont l'origine se trouve à la surface du liquide. Dans ces conditions, la majeure partie du liquide qui s'écoule provient des couches superficielles du liquide.
En fait, le phénomène de succion verticale intervient presque dès le début de l'écoulement et il est d'autant plus accentué que la densité du liquide est plus grande et que le transfert latéral du liquide est plus difficile du fait de la viscositéo
Pour un liquide, tel que Peau par exemple, le déplacement latéral des particules de liquide, au voisinage de l'orifice est relativement intense, tandis que l'afflux des particules venant de couches supérieures est, du moins au début, relativement faible. Pour un liquide plus dense, l'afflux latéral des particules au voisinage de l'orifice d'écoulement
est plus limité, tandis que l'on constate une participation plus marquée
à l'écoulement des particules liquides provenant des couches supérieures, au détriment de celles des couches inférieures.
De ce phénomène, il résulte un inconvénient particulièrement gênant, lorsqu'il s'agit d'éviter que les couches supérieures du liquide en cours d'écoulement soient finalement mélangées avec le liquide des couches inférieures; autrement dit, chaque fois qu'il s'agit de séparer deux phases liquides formées par décantation dans le récipient. En effet, au moment où le liquide est descendu d'une certaine hauteur dans le
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liquide qui se trouvent à la surface et au voisinage de celle-ci, le transfert latéral du liquide des couches basses étant ainsi relativement faible.
La présente invention a pour but d'éviter la formation de tels tourbillons et, par voie de conséquences, le mélange de la phase supérieure avec la phase inférieure d'un liquide qui s'écoule, tel qu'un métal par exemple
Le dispositif objet de la présente invention consiste fondamentalement en au moins une masse de matière solide dont la section horizontale est plusieurs fois supérieure à celle de l'orifice d'écoulement, destinée à être noyée dans le liquide à une certaine distance au-dessus dudit orifice, de manière que l'écoulement du liquide par l'orifice s'en trouve stabilisé, du fait de la suppression ou réduction de l'arrivée du liquide situé directement ou presque, au-dessus de l'orifice entraînant
la disparition partielle ou totale de la succion verticale.
La masse de matière solide ainsi agencée a pour effet de gêner l'écoulement vertical du liquide et de favoriser le transfert latéral des couches basses de celui-ci. On peut ainsi lutter efficacement, presque jusqu'au dernier moment de la vidange, contre les entraînements des particules ou matière en suspension se trouvant à la surface. Tout
se passe alors, comme si l'écoulement s'effectuait par couches successives, en partant des couches inférieures. Plus particulièrement, lorsqu'il s'agit d'effectuer la coulée d'un métal, on évite ainsi l'entraînement dans la masse du métal des particules de crasse ou scories qui constituent ultérieurement les inclusions du métal solidifié et qui, dans
le métal en fusion, montent à la surface ou près de la surface du bain liquide.
La section horizontale de ladite masse doit être suffisante pour occuper au moins la majeure partie de la zone de formation des filets d'écoulement verticaux. Lorsque la surface est choisie, on détermine la hauteur au-dessus de l'orifice à laquelle elle doit se trouver pour que la part de l'écoulement, qui s'effectue verticalement, soit réduite le plus possible. C'est ainsi que, par la section horizontale
de ladite masse et par sa hauteur au dessus dudit orifice, on modifie et règle l'importance relative des prélèvements aux diverses couches de liquide pendant l'écoulement.
Conformément à l'invention, un tel dispositif peut être avantageusement constitué par au moins une plaque ou disque solide que l'on maintient noyé dans le liquide, à la hauteur désirée, soit par suspension, soit par fixation à la paroi du récipient. La forme, l'épaisseur, la nature et le mode de maintien. de cette plaque peuvent être de différentes sortes, choisies en fonction de la forme du récipient, de l'orifice d'écoulement et de la nature du liquide lui-même. On peut, en outre, sans sortir du cadre de l'invention, superposer un certain nombre de plaques
ou de disques de forme prédéterminées, dont les dimensions peuvent être différentes.
La présente invention s'applique de façon particulièrement avantageuse à la coulée de métaux en fusion, tels que l'acier par exemple, contenus dans une poche de coulée dont l'orifice inférieur est bouché,
en position de fermeture, par une tige dite quenouille, l'élévation de la dite tige déterminant l'ouverture de 1-'orifice, tandis que l'abaissement et l'appui de ladite tige sur l'entrée dudit orifice, en déterminent
la fermeture.
On peut réaliser plusieurs modes d'application de l'invention à ce cas particulier; on peut, par exemple, prendre une plaque ou
un disque en matière réfractaire ou métallique perforé, le placer à distance voulue de l'orifice de coulée et le maintenir soit pas fixation, à la paroi du récipient, soit par montage sur la quenouille que l'on soulève jusqu'à une position préétablieo Dans le premier cas, la quenouille peut coulisser à travers la plaque; dans le second, la plaque est solidaire de la quenouille.
On indique ci-après, à titre d'exemple, un mode particulier
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çon générale, la position occupée par une plaque régulatrice d'écoulement; Figo 2 est une vue en coupe d'une poche de coulée pleine dont l'orifice est formé par une quenouille;
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position de vidange; Fig. 4 est une vue en coupe d'une poche de coulée analogue à celle des figures 2 et 3 montrant une quenouille perfectionnée conformément à l'invention; <EMI ID=4.1>
te une plaque 1 suspendue ou maintenue à quelque distance au-dessus de l'orifice d'écoulement 2 ménagé dans le fond 3 du récipient 4. Les flèches indiquent le sens et la répartition des filets d�écoulement qui résul-
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est sensiblement coupé au bénéfice de l9écoulement latéral.
Les figures 2 et 3 représentent une poche 10 contenant un métal en fusion 11. L'orifice de coulée 12 est fermé par la quenouille 13
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permettre l'écoulement du métal en fusion, Dans ces conditions, les filets d'écoulement ont une nette tendance à se former à partir des couches hautes du liquide.
En effet, la quenouille usuelle 13, quoique de diamètre supé-
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teur 9, présente toujours le diamètre minimum assurant la rigidité de la partie mobile et la conservation de la protection réfractaire de la tige métallique centrale de la dite quenouille, jusqu�à la fin de la coulée.
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les de diamètre inférieur à 20 cm. Dans ces conditions, pour des levées de quenouille de l'ordre de 10 cm, les filets liquides d'écoulement sont en majeure partie des filets longeant verticalement la quenouille, et la quenouille ne constitue ainsi aucun obstacle appréciable à la succion verticale préférentiellement ou simultanément à l'évacuation des couches inférieures du métal liquide.
Le mode de réalisation représenté à la figure 4 fait appel à une quenouille 13 comportant vers son extrémité une partie périphériquement saillante 14. Cette partie est en général, constituée en matière réfractaire, de préférence de la même nature que celle de la quenouille
13; elle la suit dans ses déplacements. Pour effectuer le montage de la
partie 14 sur la quenouille 13, on prend un disque perforé en matière
réfractaire de nature voulue et on le dispose contre le tampon obturateur 9 sur la tige en acier 16 de la quenouille, puis on introduit à la
suite les viroles 15. Le disque perforé fait ainsi partie de la protection réfractaire de la tige centrale.
La quenouille, ainsi munie de son disque régulateur, est soulevée au moment de la vidange et maintenue à une certaine hauteur au-dessus de l'orifice de vidange, de manière que le disque 14 remplisse pleinement sa fonction.
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le disque régulateur à l'extrémité de la quenouille. Dans ces conditions,
on construit des quenouilles de section cylindrique invariable d'une extrémité à l'autre, mais sensiblement supérieure au diamètre normal des
quenouilles, la surface inférieure de la quenouille, lors de la fermeture vient alors recouvrir largement l'orifice de busette tout en assurant
la fermeture. De telles variantes sont représentées aux figures 6 et 7.
Dans le dispositif de la figure 6, on a prévu un petit mamelon 17 destiné
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On peut encore concevoir une variante dans laquelle la section inférieure de la quenouille est égale à celle que devrait présenter
un disque stabilisateur d'écoulement, le reste de la quenouille ayant la
forme d'un cône à base inférieure.
REVENDICATIONS.
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tamment des métaux en fusion, par un orifice de vidange ménagé au fond
d'un récipient, caractérisé en ce qu'au moins une masse de matière solide
dont la section horizontale est plusieurs fois plus grande que celle de
l'orifice susdit, est disposée dans le récipient pour être noyée dans le
liquide contenu par ce dernier et à une distance telle au-dessus dudit
orifice, que la formation de filets verticaux, ou sensiblement verticaux,
à partir des couches supérieures du liquide, soit pratiquement empêchée.
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IMPROVEMENT WITH Cattail, for the casting of metals.
The present invention relates to a device for regulating
19 'flow of liquids through an orifice in the bottom of a container; more particularly, the invention relates to the casting of metals.
We know that when emptying the containers, through a lower orifice in the bottom, the liquid tends not to flow in successive horizontal layers, this tendency becoming very noticeable when the height of the liquid decreases. from the lower layers are mixed vertical and oblique threads from the upper layers.
The phenomenon becomes clearly visible when, at a certain moment during the emptying, a vortex forms, the origin of which is at the surface of the liquid. Under these conditions, most of the liquid that flows comes from the surface layers of the liquid.
In fact, the phenomenon of vertical suction occurs almost from the start of the flow and it is all the more accentuated as the density of the liquid is greater and as the lateral transfer of the liquid is more difficult due to the viscosity.
For a liquid, such as water for example, the lateral displacement of the particles of liquid in the vicinity of the orifice is relatively intense, while the influx of particles coming from upper layers is, at least initially, relatively low. For a denser liquid, the lateral inflow of particles in the vicinity of the flow orifice
is more limited, while there is a more marked participation
to the flow of liquid particles from the upper layers, to the detriment of those from the lower layers.
This phenomenon results in a particularly annoying drawback, when it comes to preventing the upper layers of the liquid being flowing from being finally mixed with the liquid of the lower layers; in other words, each time it is a question of separating two liquid phases formed by settling in the container. Indeed, when the liquid has descended from a certain height in the
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liquid which are on the surface and in the vicinity thereof, the lateral transfer of liquid from the lower layers thus being relatively low.
The object of the present invention is to avoid the formation of such vortices and, as a consequence, the mixing of the upper phase with the lower phase of a flowing liquid, such as a metal for example.
The device which is the subject of the present invention basically consists of at least one mass of solid matter, the horizontal section of which is several times greater than that of the flow orifice, intended to be embedded in the liquid at a certain distance above said. orifice, so that the flow of liquid through the orifice is stabilized, due to the elimination or reduction of the arrival of the liquid located directly or almost directly above the orifice causing
the partial or total disappearance of vertical suction.
The mass of solid material thus arranged has the effect of hindering the vertical flow of the liquid and of promoting the lateral transfer of the lower layers thereof. It is thus possible to fight effectively, almost until the last moment of emptying, against the entrainment of particles or suspended matter found on the surface. All
then takes place, as if the flow were carried out by successive layers, starting from the lower layers. More particularly, when it comes to carrying out the casting of a metal, the entrainment in the mass of the metal of the particles of dirt or slag which subsequently constitute the inclusions of the solidified metal and which, in
molten metal, rise to or near the surface of the liquid bath.
The horizontal section of said mass must be sufficient to occupy at least the major part of the zone of formation of the vertical flow nets. When the surface is chosen, the height above the orifice at which it must be located is determined so that the part of the flow, which takes place vertically, is reduced as much as possible. Thus, by the horizontal section
of said mass and by its height above said orifice, the relative importance of withdrawals from the various layers of liquid during flow is modified and regulated.
According to the invention, such a device can advantageously consist of at least one solid plate or disc which is kept submerged in the liquid, at the desired height, either by suspension or by fixing to the wall of the container. The shape, thickness, nature and method of maintenance. of this plate can be of different kinds, chosen according to the shape of the receptacle, the flow orifice and the nature of the liquid itself. It is also possible, without departing from the scope of the invention, to superimpose a certain number of plates
or discs of predetermined shape, the dimensions of which may be different.
The present invention applies particularly advantageously to the casting of molten metals, such as steel for example, contained in a ladle whose lower orifice is blocked,
in the closed position, by a so-called stopper rod, the elevation of said rod determining the opening of 1-'orifice, while the lowering and pressing of said rod on the inlet of said orifice, determine it
the closure.
Several modes of application of the invention can be carried out in this particular case; one can, for example, take a plate or
a refractory or perforated metal disc, place it at a desired distance from the pouring orifice and hold it either by fixing it to the wall of the receptacle, or by mounting it on the stopper rod which is lifted to a pre-established position. In the first case, the stopper rod can slide through the plate; in the second, the plate is integral with the stopper rod.
Hereinafter, by way of example, a particular mode
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Generally speaking, the position occupied by a flow regulating plate; Figo 2 is a sectional view of a solid ladle, the orifice of which is formed by a stopper rod;
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emptying position; Fig. 4 is a sectional view of a ladle similar to that of Figures 2 and 3 showing an improved stopper rod according to the invention; <EMI ID = 4.1>
a plate 1 suspended or maintained at some distance above the flow opening 2 made in the bottom 3 of the container 4. The arrows indicate the direction and distribution of the resulting flow nets.
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is substantially cut off for the benefit of lateral flow.
Figures 2 and 3 show a ladle 10 containing a molten metal 11. The pouring orifice 12 is closed by the stopper rod 13.
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allow the flow of the molten metal. Under these conditions, the flow streams have a clear tendency to form from the upper layers of the liquid.
In fact, the usual stopper rod 13, although of greater diameter
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tor 9, always has the minimum diameter ensuring the rigidity of the moving part and the conservation of the refractory protection of the central metal rod of the said stopper rod, until the end of the casting.
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those with a diameter of less than 20 cm. Under these conditions, for stopper rod liftings of the order of 10 cm, the liquid flow threads are mostly threads running vertically along the stopper rod, and the stopper rod thus does not constitute any appreciable obstacle to vertical suction, preferentially or simultaneously. to the evacuation of the lower layers of liquid metal.
The embodiment shown in FIG. 4 uses a stopper rod 13 comprising towards its end a peripherally projecting part 14. This part is generally made of refractory material, preferably of the same nature as that of the stopper rod.
13; she follows her on her travels. To assemble the
part 14 on the stopper rod 13, we take a perforated disc in
refractory of the desired nature and it is placed against the shutter plug 9 on the steel rod 16 of the stopper rod, then it is introduced to the
following the ferrules 15. The perforated disc thus forms part of the refractory protection of the central rod.
The stopper rod, thus provided with its regulator disc, is lifted at the time of emptying and maintained at a certain height above the emptying orifice, so that the disc 14 fully fulfills its function.
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the regulator disc at the end of the stopper rod. In these conditions,
cattails are constructed of invariable cylindrical section from one end to the other, but appreciably greater than the normal diameter of the
stopper rod, the lower surface of the stopper rod, when closing then largely covers the nozzle orifice while ensuring
the closure. Such variants are shown in Figures 6 and 7.
In the device of Figure 6, there is provided a small nipple 17 intended
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It is also possible to conceive of a variant in which the lower section of the stopper rod is equal to that which should present
a flow stabilizer disc, the rest of the stopper rod having the
shape of a cone with a lower base.
CLAIMS.
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of molten metals, through a drain hole at the bottom
of a container, characterized in that at least one mass of solid matter
whose horizontal section is several times greater than that of
the aforesaid orifice is arranged in the receptacle to be embedded in the
liquid contained by the latter and at such a distance above said
orifice, that the formation of vertical threads, or substantially vertical,
from the upper layers of the liquid, is practically prevented.
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