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Appareil et procédé pour la coulée continue de métal. la présente invention concerne la coulée continue d'acier et plus particulièrement un procédé et un appareil pour réduire au minimum la formation a'oxydes métalliques due à une réoxydation de l'acier lorsqu'il passe d'une poche de coulée dans
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une l:Lngotière.
Des oxydes de fer et de désoxydants ajoutés dans le four ou dans la poche de coulée se forment lorsque de l'acier en fusion est coulé à l'air dans,une lingotière. Ces oxydes, tels que de l'oxyde de fer, de l'alumine et de la silice sont insolu- bles dans l'acier en fusion et forment une coucne genre laitier qui flotte sur le dessus de l'acier en fusion dans la lingotière.
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Ces oxydes se déposent près des bords d'une lin@tière de coulée continue et descendent avec l'acier coulé près les parois de la lingotière. Les oxydes se solidifient sur la grface de la pièce coulée à mesure qu'elle se refroidit.* Il fau: alors éliminer ces oxydes de la surface de la pièce coulée, par etample par décriquage, avant de pouvoir laminer la pièce coulée.
L'exposition du courant d'acier en fusion à l'air pen- dant la coulée produit également des fissures superficielles, des piqûres, des gales et des rides par suite de la turbulence du courant d'acier causée par l'entraînement d'air.
Pour réduire au minimum la réoxydation de l'acier au moment de la coulée ainsi que les irrégularités superficielles dues à la turbulence du courant d'acier, il faut protéger le courant d'une exposition à l'air pendant la coulée.
On a déjà suggéré de protéger l'acier de l'oxydation -au moment de la coulée dans une lingotière au moyen d'une envelop- pe étanche à l'air placée entre la poche de coulée et la lingotière.
Ces enveloppes, qui sont en général opaques en raison du manque de matièrestransparentes appropriées, empêchent d'observer la cou- lée de 1'acier dans la lingotière et éliminent l'accès à la lingo- tière. Il est important de pouvoir observer la coulée pour dé- terminer continuellement le niveau du liquide dans la lingotière et pour repérer des particules étrangères de grandes dimensions.
En outre, il est souhaitable de pouvoir accéder à la lingotière pour enlever les grosses particules étrangères au moyen d'une cuil- lère ou d'un outil analogue.
L'invention a pour but de protéger un courant d'acier en fusion de l'oxydation-au moment où il est coulé d'une poche de coulée s'ouvrant par le bas dans une lingotière,sans gêner l'observa- tion del'acier dans la lingotière .
L'invention a également pour but de couler de l'acier en fusion d'une.-poche de coulée dans une lingotière sans provoquer
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une turbulence suffisante pour produire des défauts superficiels et de structure dans la pièce coulée.
L'invention a encore pour but de couler du métal en fusion dans une lingotière avec une turbulence réglée de manière à éviter la formation d'un fond de poche tout en évitant en même temps les effets nuisibles d'une turbulence excessive.
Ces buts de l'invention ainsi que d'autres encore ressortiront clairement de la description donnée ci-après.
Suivant l'invention, il est prévu, en combinaison avec une poche de coulée comportant une buse ae coulée inférieure et une lingotière de coulée continue à extrémités ouvertes sous- jacente , un conduit tubulaire qui comprend un tube réfractaire qui va de la buse de coulée dans la lingotière en dessous du ni- veau du métal liquide@y contenu. Ce tube protège le courant d'acier du contact de l'air au moment où il est coulé dans la ,lingotière et réduit au minimum toute oxydation qui entraîne simultanément la formation d'inclusions non métalliques. Le tube réfractaire réduit fortement aussi le degré de tur- bulence dans le courant d'acier, ce qui permet d'éviter les défauts superficiels et de structure provoqués par la coulée d'acier à l'air.
En même temps, le tube est disposé de manière qu'on puisse observer l'acier en fusion dans la lingotière.
L'invention sera décrite ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une coupe verticale d'une poche de coulée s'ouvrant par le bas et d'une lingotière de coulée continue ainsi que du tube suivant l'invention; la Fig. 2 est une @oupe suivant la ligne 2-2 de la Fig.
1 ; la Fig. 3 est une coupe horizontale vue de bas en haut suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1;
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la i 1... 4 es1& u"e C':';'''':';'C vertic.1le':o l'appareil montrant une variante de l'invention.
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Sur les Fig. 1 et 3 et plus pprti'\lièreiacnt sur la Fig. '1, le chiffre 10 désigne une poche de co@ ée qui s'ouvre vers le bas et qui est destinée à contenir de l'ac. 'r et comporte une buse de coulée inférieure 11. Un tube 12 suit .nt Invention qui sera décrit plus en détail ci-après est f: ré à la buse 11.
Ce tube 12 s'étend dans une lingotière de cou@@e continue
13 qui peut être une lingotière de coulée con@unue tubulaire verticale à extrémités ouvertes refroidie à 1-',,au classique destinée à recevoir de l'acier en fusion à son extrémité supé- rieure et à décharger une pièce coulée en acier en partie so- ' lidifiée par son extrémité inférieure. Pendant un fonctionnement normal, une masse 14 d'acier en fusion et une coque extérieure
34 de métal solidifié sont présentes dans la lingotière 13.
.L'extrémité inférieure du tube 12 s'étend en dessous de la surface de cette masse d'acier 14. la buse 11 sur la poche de coulée 10 est une buse , réfractaire classique,d'un type bien connu sur les poches de coulée qui s'ouvrent pas le bas ainsi que sur des poches intermédiaires et d'autres dispositifs de coulée pour de l'acier en fusion.
Cette buse présente un passage 15 de petit diamètre. Un épau- 3 ment 16 est formé à l'extrémité inférieure de la buse 11 et entoure la pointe 17 de la buse pour recevoir le tube 12,
Un anneau métallique 18 qui se trouve à la Même hauteur que l'épaulement 16 et qui est fixé à la poche 10 par des boulons
19 est prévu pour supporter le tube 12. Plusieurs tenons 20, représentés en détail sur la Fig. 2 (quatre tenons étant représen- tés à titre d'exemple) et espacés tout autour de l'anneau 18 ' servent à fixer et à retenir le tube 12 en place.
Le tube 12 comprend un tube en matière réfractaire
21 entouré par un manchon Métallique 22. Le tube réfractaire 21
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part de l'extrémité inférieure de la buse 11 et s'étend dans la lingotière 13. L'extrémité inférieure du tube 21, qui est ouverte, se trouve en dessous de la surface de la masse 14 de métal en fu- sioncontenue dans la lingotière 13$lorsque la lingotière est remplie de métal en fusion jusqu'au niveau normal. Le tube 21 représenté est un tube simple cylindrique ouvert aux deux bouts.
La longueur axiale du manchon métallique 22 est inférieure à cel- le du tube réfractaire 21 de sorte que l'extrémité inférieure du manchon métallique 22 se trouve au-dessus de la surface de la masse d'acier liquide 14. Le manchon métallique 22 comporte une collerette 23 à son extrémité supérieure servent à fixer le tube 21 à la poche de coulée 10. La collerette 23 est percée ae plusieurs ouvertures 24(clairement visibles \ ¯ sur la Fig. 2) destinées à recevoir les tenons 20 de l'anneau 18.
Des chevilles 25 traversent des ouvertures ménagées dans les tenons 20 et fixent la collerette 23 à l'anneau 18. Ces chevilles 25 sont représentées comme étant de section rectangulaire quoique d'autres sections puissent également être utilisées.
L'extrémité supérieure du tube 21 et la face supérieure de la collerette 23 se trouvent environ à la même hauteur .11 est préférable que l'extrémité supérieure du tube 21 se trouve légère- ment en dessous de la face supérieure de la collerette 23, comme le montre le dessina manière que le contact avec l'épaulement 16 soit établi par la collerette 23 plutôt que par l'extrémité supérieure du tube 21. Un joint d'étanchéité peut être utilisé entre l'épaulement 16 et l'extrémité supérieure du tube 21, si on le désire.
Le tube réfractaire 21 peut être fait en n'importe quelle matière réfractaire capable de résister à la température de l'acier enfusion. Des matières réfractaires appropriées pour la buse 11'et le tube 21 comprennent des mélanges d'alumine et de
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silice à haute teneur en alumine (environ 80% ou' plus) du périclase, du zircon et du zirco'e. La buse 11 et le tube 21 peuvent être faits en la même matière ou en matièresdifférentes.
Il est souhaitable de pouvc:r attacher le tube 12 rapidement t à la poche de coulée 10 avant d'aaorcer une coulée et l'enlever rapidement lorsque la coulée du notai en fusion dans la lingotière ; 13 est achevée. On comprendra que les tenons 25 peuvent être ra- pidement dégagés au moyen d'un marteau pour aétacher rapidement le tube 12. Le tube 12 comporte deux poignées 26 qui peuvent être soudées ou autrement attachées au manchon métallique 22 afin de faciliter le maniement du tube 12.
Le diamètre intérieur du tube 21 est supérieur au diamètre du passage intérieur de la buse 11. L'acier s'écoule ainsi dans le tube 21 à une vitesse moindre que dans la buse 11.
Toute la section du tube 21 est en substance remplie de métal ' en fusion lorsque le tube 21 plonge en dessous de la sur- face de la masse de métal en fusion 14 et lorsque du métal en fusion est coulé par ce tube. 11 est avantageux de couler le métal en fusion dans la lingotière 13 à une vitesse relativement lente afin de réduire au minimum la pénétration du courant de mé- tal en fusion dans la lingotière 13, ce qui retarde la solidifica- tion. Un autre risque que l'on rencontre lorsque du métal en fu- sion pénètre dans la lingotière 13 à grande vitesse est que, au cas où le tube 21 est légèrement décentré, le risque de rup- ture de la coque métallique solidifiée naissante 34 augmente.
Il est important que l'extrémité inférieure du tube réfractaire 21 soit bien dégagée* La présence d'obstacles à l'extrémité inférieure du tube 21. tend à favoriser la formation d'un fond de poche et empêche ainsi le métal en fusion d'être déchargé dans la lingotière 13.
Le courant d'acieren fusion coulé par le tube 21 est soumis à une turbulence considérablement inférieure à celle
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d'un courant d'acier coulé à l'air,de la poche 10 dans la lingo- tière. Lorsque de l'acier en fusion est coulé à l'air, l'air entraîné dans le courant provoque une forte turbulence dans la lingotière. Cette turbulence produit des gales, rides, piqûres et fissures dans la surface de la pièce coulée. Elle provoque également une érosion irrégulière de la coque solidifiée, produi- j sant des plans affaiblis dans la structure coulée qui provoquent des fissures lorsque la pièce coulée est soumise à des contraintes, par exemple pendant le refroidissement ou le laminage. Ces dé- fauts superficiels et de structure peuvent être évités au moyen du tube 12.
La Fig. 4 représente une forme d'exécution dans laquel- le le degré de la turbulence aans le courant d'acier en fusion qui est coulé de la poche 10 dans la lingotière 13 peut être réglé. On évite ainsi les défauts superficiels et de structure dus à une forte turbulence ainsi que la formation d'un fond de poche sur le ménisque uu métal en fusion 14 dans la lingotière 13 résul- tant d'un courant d'acier trop calme*
La forme d'exécution représentée sur la Fig. 4 est semblable à celle représentée sur la Fig. 1, sauf qu'un collecteur
30 pour du gaz inerte est prévu près de l'extrémité supérieure du tube 12. Un gaz inerte tel que de l'argon est introduit dans le collecteur 30 par une conduite 31 raccordée à une source de gaz inerte. Un raccord 32 pour un manomètre peut être prévu. si on le désire.
Une ouverture 33 peut être ménagée entre la buse 11 et l'extrémité supérieure du tube réfractaire 21 pouradmettre des quantités réglées de gaz inerte du collecteur
30 dans le courant d'acier qui descend par le tube 21. L'admission d'un gaz inerte produit une turbulence réglée dans le courant d'a- cier de sorte qu'il subsiste une agitation suffisante au voisinage
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de la surface du ménisque de l'aci' on fusion 14 clans la lingo- tière 13 pour empêcher l'acier de : - figer sur cette surface.
En même temps,on évite une turbul@ce violente qui produirait des aéfauts superficiels et interne. En utilisant un gaz inerte, on évite d'introduire de l'air dani le courant d'acier en fusion qui pénètre dans la lingotière 13 la sorte que le fer et le& désoxydants contenus dans ce courais ne s'oxydent pas.
Suivant la forme d'ex@cution de l'invention re- présentée sur les Fig. 1 à 3 ou la '.orme d'exécution représentée sur la Fig. 4, de l'acier en fusion st coulé depuis la poche 10 dans la lingotière 13 par la buse 11 directement dans le tube 12 puis dans la lingotière 13 en dessus de la surface de la masse de métal fondu 14 y contenue. Le tube 12 protège le courant d'acier contre l'action de l'a\r lorsqu'il est coulé de la poche 10 dans la lingotière 13. Une petite quantité d'air peut pénétrer dans le courant d'acier entre la buse 11 et le tube 21 dans la forme d'exécution des Fig. 1 à 3,dans laquelle aucun organe d'étanchéité n'est utilisé.
Cette quantité est notablement inférieure à la quantité d'air qui serait entraînée dans le cou- rant s'il s'ecoulait sans protection dans l'air. Cette petite quanti- té d'air peut être exclue au moyen d'un organe d'étanchéité entre la buse 11 et le tube 21 dans la forme d'exécution des Fig. 1 à 3 ou au moyen de la forme d'exécution de la Fig. 4. La pièce cou- lée commence à se solidifier dans la lingotière 13 et forme une coque solidifiée naissante 34 près des parois de la lingotière.
L'invention procure un dispositif simple pour proté- ger un courant de métal en fusion d'une oxydation par de l'air lorsqu'il est coulé d'une poche de coulée dans une lingotière de coulée continue. En protégeant, le courant de métal de l'oxydation, on diminue la quantité d'oxydesqui pénètrentdans la lingotière 13 et on améliore la qualité de la surface de l'acier coulé dans la
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lingotière 13.
REVENDICATIONS.
1 - Appareil de coulée continue comprenant une poche de coulée comportant une buse de coulée Inférieure servant àdébi- ter du métal en fusion et une lingotière tubulaire verticale à extrémités ouvertes placée en dessous de la buse et susceptible de recevoir du métal en fusion débité par la buse, la lingotière contenant une masse de métal en fusion pendant une coulée, caractérisé en ce qu'il comprend un tube qui va de la buse dans la lingotière pour protéger le 'métal en fusion du contact de l'atcosphère lorsqu'il est coulé de la poche dans la lingotière, le tube comprenant un tube réfractaire de plus grand diamètre que la buse et présentant une extrémité inférieure ouverte bien déga- gée plongeant en dessous de la surface du métal en fusion dans la lingotière,
et des moyens pour fixer le tube à l'extérieur de la poche dans une position dans laquelle il reçoit du métal en fusion débité par la buse.