EP0102292B1 - Tubes pour la coulée du métal fondu - Google Patents

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EP0102292B1
EP0102292B1 EP83401659A EP83401659A EP0102292B1 EP 0102292 B1 EP0102292 B1 EP 0102292B1 EP 83401659 A EP83401659 A EP 83401659A EP 83401659 A EP83401659 A EP 83401659A EP 0102292 B1 EP0102292 B1 EP 0102292B1
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EP
European Patent Office
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tube
casting
casting tube
accordance
molten metal
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EP83401659A
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EP0102292A3 (en
Inventor
Jean Charles Daussan
Gérard Daussan
André Daussan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daussan SAS
Original Assignee
Daussan SAS
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Publication of EP0102292A3 publication Critical patent/EP0102292A3/fr
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14Closures
    • B22D41/22Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/24Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings characterised by a rectilinearly movable plate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50Pouring-nozzles

Definitions

  • the present invention relates to pouring tubes for the conduct of liquid metal in a transfer operation thereof.
  • the present invention aims to eliminate the drawbacks listed above.
  • the pouring tube composed of a thin external metallic casing and an internal coating of sinterable insulating material at the temperatures in play, its upper end being fixed in a substantially sealed manner to the outlet orifice of a liquid metal container, the lower end of the pouring tube immersed in the liquid metal of a second container located downstream from the first, is characterized in that it comprises, in combination with the external metal envelope, a reinforcement of tubular reinforcement embedded in the coating material, this reinforcement extending in height over the part of the tube in contact with the liquid metal, substantially from the lower edge of the sintered tube immersed in the bath of liquid steel up to a region above the level of this liquid.
  • the reinforcing reinforcement consists of a metal sleeve associated with anchoring means, such as a perforated sheet or a mesh.
  • the reinforcing reinforcement may also consist of a layer of a mechanically resistant material distinct from the coating material, such as woven fibers - or not, or a tubular layer of mineral and / or organic grains joined together by a binding, organizing - or not.
  • the inner coating of the tube can be an acid or basic sinterable material.
  • the pouring tube thus arranged can receive various applications.
  • it can be mounted under the outlet orifice of a container for molten metal such as a ladle or a transfer container and be part in particular of a drawer system which can be moved transversely relative to the axis of the tube.
  • the tube can also constitute a removable nozzle engaged at the top of a pouring tube proper and connecting the latter, in leaktight manner, to the orifice of the casting container located upstream.
  • FIG. 1 which represents a complete continuous casting system, we see at 10 the base of the ladle, lined with its refractory lining 12, at 22 the sinterable insulating refractory and at 23 the seat brick of the fixed nozzle 21.
  • the orifice of the nozzle 21 can be concealed by a sliding shutter, the moving plate of which is seen at 30 and the fixed plate at 35, both pierced with an orifice for the passage of the metal.
  • the shutter is in the closed position in FIG. 1.
  • the pouring tube 3 which can slide transversely to its axis at the same time as the plate 30 and a removable connection nozzle 19 mounted in leaktight manner thanks to a refractory cement joint between the plate 30 which allows its mounting and the upper part of the tube 3 where it is engaged.
  • the nozzle 19 is supported, in the example shown, on an inner hoop 17, metallic and / or refractory formed at the top of the pouring tube 3.
  • the tube 3 is located between the ladle 10 and the tundish 13, commonly called “tundish”. This in turn carries a pouring tube 4 - or nozzle - which can also belong to a drawer system and which is located between the distributor 13 and the continuous casting mold 15.
  • the invention is applied both to the pouring tubes 3 and 4 and to the connection nozzle 19.
  • the tubes 3 and 4 are thus constituted respectively by a thin outer metal casing 1 and 2 whose thickness is of the order of a millimeter.
  • the thin metal casing 1 has an annular boss 7 which comes to bear on the sliding support 8.
  • the metal envelopes 1 and 2 are lined inside a coating of sinterable insulating material 3a and 4a, acid or basic, the density of which can vary from 0.7 to 2.
  • the frame 5 or 6 can preferably be made using a steel sheet about 2 mm thick provided with anchoring means; it may, in particular, include perforations with a diameter of 10 mm, themselves spaced 5 mm apart. It can also be a wire mesh.
  • the reinforcement 5 or 6 can also be produced by means of a layer of fibers constituting a nonwoven and / or of a tubular layer of mineral and / or organic grains joined together by an organic or mineral binder.
  • the reinforcement considered can also be made by means of a fabric of fibers, for example mineral fibers. In all cases, the reinforcement must be mechanically resistant with respect to the material of the coating of the tube within which it is incorporated.
  • the thickness of the armature is advantageously between 0.3 and 15 mm depending on the thickness of the coating 3a or 4a of the pouring tube.
  • the height of the reinforcements 5 and 6 is such that it reaches - or preferably exceeds - the upper level of the cast metal coming into contact with the outside of the tube.
  • the removable interior nozzle 19 of the pouring tube 3 is also produced in accordance with the present invention and comprises (FIG. 3) an internal reinforcement frame 31 similar to the frames 5 and 6 and which extends over the entire height of this nozzle.
  • the nozzle 19 is thus composed of a solid and / or perforated metal envelope 20 lined internally with sinterable refractory insulating material 19a similar to the coatings 3a and 4a and in which the frame 31 is embedded.
  • the distributor 13 is shown with liquid metal 14 filling it up to level NN1.
  • the continuous casting ingot mold 15 is shown with its metal ingot 16 being solidified.
  • the mode of action of the means provided for the invention is the following (see FIG. 2).
  • the tubular region 26 of the coating 3a located behind the thin outer metal casing 1 can only sinter when the corresponding part of this metal casing 1 has melted approximately along the line 1 b located near level N-N1.
  • the inner face 24 of the pouring tube which is substantially in contact with the metal jet, progressively sintered during the sequential casting (s) until the sintering reaches the sintered part 26.
  • This progressive sintering of the mass of the coating 3a is only possible thanks to the internal frame 5 which while strengthening the plunging part of the tube allows it to undergo this transformation without risk of rupture.
  • Figure 1 shows the pouring tubes 3 and 4 just before the lower part of their metal casing 1 and 2 has melted.
  • the sintering process does not generally reach a sufficient degree of progress at this time so that the plunging end of the tube, assumed to be homogeneous, can withstand the effect of internal pressure and turbulence of liquid steel, which occur at this location.
  • the reinforcing reinforcements such as 5, 6 or 31, embedded in the sinterable material, provide the necessary relay to allow the completion without breaking of the sintering process.
  • the cutting of the plunging end of the tube which normally occurred along line 1b is then eliminated, which avoids any contact of the metal with the ambient air.
  • the reinforcement provided by the invention while remaining coaxial with the pouring tube, must be adapted to the shape of the latter.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

  • La présente invention concerne des tubes de coulée pour la conduite du métal liquide dans une opération de transvasement de celui-ci.
  • Tous les tubes de coulée en matière isolante, notamment ceux décrits dans les brevets français N° 2 333 599 et 2 433 995, présentent à l'expérience certains inconvénients et limitations auxquels la présente invention se propose de remédier.
  • En particulier, on a constaté que les réalisations décrites Fig. 5, 6 et 7 du brevet français N° 2 333 599 présentent, en début de coulée, un manque d'étanchéité à l'air du tube. En effet, lors du passage de l'acier dans le tube, l'intérieur de celui-ci est soumis à une succession de pressions et dépressions. Lorsque l'intérieur du tube est en dépression, ces réalisations antérieures laissent passer de l'air vers l'acier, à travers les pores de la matière isolante et les trous de l'armature perforée, ce qui peut nuire à la pureté de l'acier en début de coulée.
  • Les réalisations décrites aux Fig. 1, 3 et 4 par exemple du brevet N° 2 333 599 ne présentent pas cette particularité à cause de l'enveloppe métallique externe continue du tube de coulée, par contre lorsque l'extrémité de ce tube plonge dans l'acier liquide, la tôle extérieure qui vient en contact avec celui-ci est portée à une température telle qu'elle fond ou bien perd toute résistance mécanique. Lors du passage de l'acier dans le tube, la surpression existant dans ce tube provoque souvent une rupture de toute la portion immergée de celui-ci dont la matière isolante n'est pas suffisamment résistante. Les débris ainsi produits peuvent créer des scories dans l'acier; de plus, le jet d'acier peut ainsi être mis au contact de l'air.
  • Pour remédier à cette situation, il a d'ailleurs été proposé de monter un manchon à l'extérieur de l'extrémité immergeable du tube de coulée (Fig. 1 du brevet français N° 2 433 995, ce manchon de renforcement étant directement asujetti sur la tôle extérieure du tube. Ceci vise à empêcher l'acier liquide de détruire l'enveloppe métallique extérieure de la partie immergeable du tube. Si cette protection s'avère souvent efficace, elle présente, néanmoins, l'inconvénient d'augmenter le diamètre extérieur de l'extrémité du tube, le poids, le prix, et de constituer une contrainte pour l'utilisateur du tube lorsque, pour certaines raisons, le manchon doit être mis en place sur les lieux d'utilisation du tube.
  • Pour remédier à cet inconvénient, l'homme de l'art est amené, en toute logique, à augmenter la résistance de la matière isolante par un accroissement d'épaisseur. Cela a évidemment pour inconvénient d'augmenter le poids et le prix du tube et d'en diminuer la maniabilité. La logique voudrait également que l'on augmente l'épaisseur de la tôle ou sa résistance à la fusion, mais on se heurterait aux mêmes désavantages.
  • La présente invention vise à supprimer les inconvénients énumérés ci-dessus.
  • Suivant l'invention, le tube de coulée composé d'une enveloppe métallique extérieure mince et d'un revêtement intérieur en matière isolante frittable aux températures en jeu, son extrémité supérieure étant fixée de manière sensiblement étanche à l'orifice de sortie d'un récipient de métal liquide, l'extrémité inférieure du tube de coulée plongeant dans le métal liquide d'un second récipient situé en aval du premier, est caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison avec l'enveloppe métallique extérieure, une armature de renforcement tubulaire noyée au sein de la matière du revêtement, cette armature s'étendant en hauteur sur la partie du tube en contact avec le métal liquide, sensiblement depuis la tranche inférieure du tube fritté plongeant dans le bain d'acier liquide jusqu'à une région située au-dessus du niveau de ce liquide.
  • L'expérience montre ce résultat inattendu que cette armature est capable d'empêcher la partie immergée du tube de se rompre au contact du métal liquide ambiant, lorsque l'enveloppe externe a disparu ou perdu sa résistance.
  • De préférence, l'armature de renforcement est constituée par un manchon métallique associé à des moyens d'ancrage, tel qu'une tôle perforée ou un grillage.
  • L'armature de renforcement peut être aussi constituée d'une couche d'un matériau mécaniquement résistant et distinct de la matière du revêtememt, tel que des fibres tissées - ou non, ou une couche tubulaire de grains minéraux et/ou organiques solidarisés par un liant, organigue - ou non.
  • De son côté le revêtement intérieur du tube peut être une matière frittable acide ou basique.
  • Le tube de coulée ainsi agencé peut recevoir diverses applications. Ainsi, il peut être monté sous l'orifice de sortie d'un récipient pour métal fondu tel qu'une poche de coulée ou un récipient de transvasement et faire partie notamment d'un système à tiroir déplaçable transversalement par rapport à l'axe du tube.
  • Le tube peut aussi constituer une busette amovible engagée à la partie supérieure d'un tube de coulée proprement dit et reliant celui-ci, de manière étanche, à l'orifice du récipient de coulée situé en amont.
  • D'autres caractéristiques de l'invention résulteront encore de la description ci-après.
  • Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
    • La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un système de coulée comportant trois tubes de coulée ou busettes conformes à l'invention.
    • La figure 2 est une vue à plus grande échelle de la partie comprise entre les lignes X-X1 et X2-X3 d'un élément de la figure 1.
    • La figure 3 est une vue en coupe axiale à plus grande échelle d'un élément de la figure 1.
  • Sur la figure 1 qui représente un système complet de coulée continue, on voit en 10 la base de la poche de coulée, tapissée de son revêtement réfractaire 12, en 22 le réfractaire isolant frittable et en 23 la brique de siège de la busette fixe 21.
  • L'orifice de la busette 21 peut être occulté par un obturateur à coulisse dont on voit en 30 la plaque mobile et en 35 la plaque fixe, toutes deux percées d'un orifice pour le passage du métal. L'obturateur est en position fermée sur la figure 1.
  • Sous cet obturateur est placé le tube de coulée 3, qui peut coulisser transversalement à son axe en même temps que la plaque 30 et une busette amovible de raccordement 19 montée de manière étanche grâce à un joint de ciment réfractaire entre la plaque 30 qui permet son montage et la partie haute du tube 3 où elle est engagée. La busette 19 prend appui, dans l'exemple représenté, sur une frette imtérieure 17, métallique et/ou réfractaire menagée au sommet du tube de coulée 3.
  • L'ensemble de ces pièces mobiles est guidé en coulissement transversal relativement à l'axe du tube 3 par un support 8 mobile en translation (voir les flèches), lui-même guidé par des oreilles fixes 8a. L'ensemble de ces pièces constitue un système à tiroir.
  • Le tube 3 est situé entre la poche 10 et le répartiteur de coulée 13, communément appelé "tundish". Celui-ci porte, à son tour, un tube de coulée 4 - ou busette - qui peut également appartenir à un système à tiroir et qui est situé entre le répartiteur 13 et la lingotiére de coulée continue 15.
  • Dans l'exemple considéré, l'invention est appliquée à la fois aux tubes de coulée 3 et 4 et à la busette de raccordement 19.
  • Les tubes 3 et 4 sont ainsi constitués respectivement par une enveloppe métallique extérieure mince 1 et 2 dont l'épaisseur est de l'ordre du millimètre. Dans le cas du tube de coulée 3, l'enveloppe métallique mince 1 comporte un bossage annulaire 7 qui vient prendre appui sur le support coulissant 8.
  • Les enveloppes métalliques 1 et 2 sont tapissées à l'intérieur d'un revêtement en une matière isolante frittable 3a et 4a, acide ou basique, dont la densité peut varier de 0,7 à 2.
  • Une formule acide peut contenir:
    • - Si02 ................... 80 à 95%
    • - CaO................... 0 à 2%) à l'état de fibres
    • - Al203 ................. 0 à 2%) inorganiques
    • - liant tel que:
    • . phénol-formol,
    • . urée-formol ou
    • . résine synthétique.. 0,5 à 3%
    • - fibres organiques... 0 à 3%
    • - eau résiduelle......... traces,
      la perte au feu du matériau étant avantageusement
      inférieure à 6%.
  • Une formule basique pouvant convenir pour le revêtement 3 est la suivante:
    • . MgO....................... 60 à 90%
    • . CaO........................ 0 à 3%
    • . Si02........................ 0 à 20%
    • Fe203 ...................... 0 à 4%
    • . Liant (comme précédemment)... 0,5 à 3%
    • . Fibres organiques........... 0 à 3%
    • . Eau résiduelle,
      la perte au feu étant avantageusement inférieur à 6%.
  • Conformément à l'invention, il est incorporé, au sein des revêtememts 3a et 4a des tubes 3 et 4, une armature de renfort 5 et 6 respectivement qui est combinée dans son action avec l'enveloppe métallique extérieure 1 ou 2 du tube considéré.
  • L'armature 5 ou 6 peut être confectionnée de préférence à l'aide d'une tôle d'acier d'environ 2 mm d'épaisseur munie de moyens d'ancrage; elle peut, en particulier, comporter des perforations d'un diamètre de 10 mm, elles-mêmes espacées de 5 mm. Elle peut aussi être un grillage métallique.
  • L'armature 5 ou 6 peut égalememt être réalisée au moyen d'une couche de fibres constituant un non-tissé et/ou d'une couche tubulaire de grains minéraux et/ou organiques solidarisés par un liant organique ou minéral. L'armature considérée peut aussi être faite au moyen d'un tissu de fibres par exemple minérales. Dans tous les cas, l'armature doit être mécaniquement résistante par rapport à la matière du revêtement du tube au sein de laquelle elle est incorporée.
  • L'épaisseur de l'armature est avantageusement comprise entre 0,3 et 15 mm en fonction de l'épaisseur du revêtement 3a ou 4a du tube de coulée.
  • Pour les deux tubes 3 et 4, la hauteur des armatures 5 et 6 est telle qu'elle atteigne - ou de préférence dépasse - le niveau supérieur du métal coulé venant en contact avec l'extérieur du tube.
  • Suivant la réalisation avantageuse décrite, la busette amovible intérieure 19 du tube de coulée 3 est également réalisée conformément à la présente invention et comporte (figure 3) une armature intérieure de renforcement 31 analogue aux armatures 5 et 6 et qui s'étend sur toute la hauteur de cette busette. La busette 19 est ainsi composée d'une enveloppe métallique pleine et/ou perforée 20 tapissée intérieurement de matière isolante réfractaire frittable 19a analogue aux revêtements 3a et 4a et dans laquelle est noyée l'armature 31.
  • Sur la figure 1, le répartiteur 13 est représenté avec du métal liquide 14 le remplissant jusqu'au niveau NN1. La lingotière de coulée continue 15 est représentée avec son lingot métallique 16 en voie de solidification.
  • Le mode d'action des moyens prévus pour l'invention, comme montré par l'expérience, est le suivant (voir figure 2).
  • On se référera au cas du tube 3, celui de la busette 4 étant identique et les conditions de fonctionnement étant assez voisines pour la busette 19.
  • Dans la partie du tube 3 plongeant dans le bain d'acier, la région tubulaire 26 du revêtement 3a située derrière l'enveloppe métallique extérieure mince 1 ne peut fritter que lorsque la partie correspondante de cette enveloppe métallique 1 a fondu approximativement suivant le tracé 1 b situé au voisinage du niveau N-N1.
  • La face 25 correspondant à la tranche inférieure du tube fritte librement car elle plonge sans entrave dans le bain d'acier liquide 14.
  • La face intérieure 24 du tube de coulée, qui est sensiblement au contact du jet de métal, fritte progressivement au cours de la ou des coulées séquentielles jusqu'à ce que le frittage rejoigne la partie frittée 26. Ce frittage progressif de la masse du revêtement 3a n'est possible que grâce à l'armature intérieure 5 qui tout en renforçant la partie plongeante du tube lui permet de subir cette transformation sans risque de rupture.
  • La figure 1 représente les tubes de coulée 3 et 4 juste avant que la partie inférieure de leur enveloppe métallique 1 et 2 n'ait fondu.
  • Lorsque la partie de l'enveloppe métallique a fondu suivant la ligne 1b, le processus de frittage n'atteint pas en général à ce moment un degré d'avancement suffisant pour que l'extrémité plongeante du tube, supposée homogène, puisse résister à l'effet de pression intérieure et aux turbulences de l'acier liquide, qui se produisent à cet endroit.
  • Précisément, pendant ce laps de temps, les armatures de renfort, telles que 5, 6 ou 31, noyées au sein de la matière frittable, assurent le relais nécessaire pour permettre l'achèvement sans rupture du processus de frittage. Le sectionnement de l'extrémité plongeante du tube qui se produisait normalement suivant la ligne 1 b est alors supprimé, ce qui évite tout contact du métal avec l'air ambiant.
  • Bien entendu, l'armature de renforcement prévue par l'invention, tout en restant coaxiale au tube de coulée, doit être adaptée à la forme de celui-ci.

Claims (9)

1. Tube de coulée (3,4,19) compose d'une enveloppe métallique extérieure mince (1, 2, 20) et d'un revêtement intérieur (3a, 4a, 19a) en matière isolante frittable aux températures en jeu, son extrémité supérieure étant fixée de manière étanche à l'orifice de sortie d'un récipient de métal liquide (10, 13), l'extrémité inférieure du tube de coulée (3, 4, 19) plongeant dans le métal liquide d'un second récipient (13, 15) situé en aval du premier, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison avec l'enveloppe métallique extérieure (1, 2, 20), une armature de renforcement tubulaire (5, 6, 31) noyée au sein de la matière de revêtement, cette armature s'étendant en hauteur sur la partie du tube en contact avec le métal liquide, sensiblement depuis la tranche inférieure du tube fritté plongeant dans le bain d'acier liquide jusqu'à une région située au-dessus du niveau (NN1) de ce liquide.
2. Tube de coulée conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature de renforcement (5, 6, 31) est constituée par un manchon métallique associé à des moyens d'ancrage, tel qu'une tôle perforée ou un grillage.
3. Tube de coulée conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature de renforcement est constituée d'une couche d'un matériau mécaniquement résistant et distinct de la matière du revêtement, tel que des fibres tissées - ou non -, ou une couche tubulaire de grains minéraux et/ou organiques solidarisés par un liant organique - ou non.
4. Tube de coulée conforme à l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la matière isolante frittable du revêtement intérieur (3a, 4a, 19a) est acide, a une densité comprise entre 0,7 et 2 et répond à la composition suivante:
- Si02................ 80 à 95%
- CaO................. 0 à 2%) à l'état de fibres
- Al203 ............... 0 à 2%) inorganiques
- liant tel que:
. phénol-formol,
. urée-formol,
. résine synthétique.. 0,5 à 3%
- fibres organiques... 0 à 3%
- eau résiduelle,
la perte au feu du matériau étant avantageusement inférieure à 6%
5. Tube de coulée conforme à l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la matière isolamte frittable du revêtement intérieur (3a, 4a, 19a) a une densité comprise entre 0,7 et 2, est basique et répond à la composition suivante:
- MgO............................... 60 à 90%
- CaO................................. 0 à 3%
- Si02................................ 0 à 20%
- Fe203.............................. 0 à 4%
- Liant (comme précédemment)......... 0,5 à 3%
- Fibres organiques................... 0 à 3%
- Eau résiduelle,
la perte au feu étant avantageusement inférieure à 6%
6. Tube de coulée conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est monté sous l'orifice de sortie d'un récipient pour métal fondu tel qu'une poche de coulée ou un récipient de transvasement.
7. Tube de coulée conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il fait partie d'un système à tiroir déplaçable transversalement par rapport à l'axe du tube.
8. Tube de coulée conforme à la revendication 6, caractérisé en ce qu'il constitue une busette amovible de raccordement (19) engagée à la partie supérieure d'un tube de coulée proprement dit et reliant celui-ci de manière étanche à l'orifice du récipient de coulée situé en amont.
EP83401659A 1982-08-23 1983-08-12 Tubes pour la coulée du métal fondu Expired EP0102292B1 (fr)

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CH4992/82 1982-08-23
CH4992/82A CH650176A5 (fr) 1982-08-23 1982-08-23 Dispositif pour la coulee du metal fondu.

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EP0102292A3 EP0102292A3 (en) 1984-07-11
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US (1) US4792070A (fr)
EP (1) EP0102292B1 (fr)
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