EP2319640A1 - Busette de coulée et assemblage d'une telle busette de coulée avec une busette interne - Google Patents
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- EP2319640A1 EP2319640A1 EP09173696A EP09173696A EP2319640A1 EP 2319640 A1 EP2319640 A1 EP 2319640A1 EP 09173696 A EP09173696 A EP 09173696A EP 09173696 A EP09173696 A EP 09173696A EP 2319640 A1 EP2319640 A1 EP 2319640A1
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- axis
- plate
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/14—Closures
- B22D41/22—Closures 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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- B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
- B22D41/50—Pouring-nozzles
Definitions
- the present invention relates to a refractory element used for the continuous casting of a liquid metal from an upstream metallurgical vessel to a downstream metallurgical vessel.
- a nozzle used for casting the liquid steel from a distribution basin (sometimes also called a tundish) to a casting mold or mold (sometimes also called shell).
- a distribution basin sometimes also called a tundish
- a casting mold or mold sometimes also called shell
- a casting nozzle In the continuous casting of steel from the distribution basin to an ingot mold, a casting nozzle is used to protect the liquid steel from chemical attack of the surrounding atmosphere as well as thermally isolating it during its transfer from the upstream container to the downstream container.
- These generally cylindrical cylindrical shaped nozzles have an upstream end having a generally flared orifice disposed in the vicinity of the bottom of the upstream container. These nozzles are pierced right through a bore forming a pouring channel for the flow of the liquid steel to the downstream end of the nozzle which is immersed in the mold.
- the lower end of the nozzle is closed or, at the very least, is provided with a restriction to limit the vertical flow of the steel jet and the steel debouches into the mold mainly through lateral openings (also called gills) which is provided with the downstream end of the nozzle.
- lateral openings also called gills
- the term "closed" nozzle end will refer to indifferently nozzles actually closed at their lower end or simply provided with such a restriction.
- an ingot mold is used which is a bottomless mold having four side walls, generally made of copper, cooled with water, parallel in pairs and which has a generally rectangular section corresponding roughly to the width and thickness of the slab. The mold has a length significantly greater than its width.
- the lateral openings of the lower part of the nozzle are normally arranged symmetrically relative to each other in order to allow a homogeneous flow in the mold.
- the lateral openings never open directly opposite the long walls of the mold which are also closest to the nozzle, otherwise, the liquid steel discharged from the distribution basin and therefore still at high temperature, would come into direct contact with the long walls, would cause excessive heating and, after a while, the melting of the copper walls. The result would be a steel breakthrough with disastrous consequences for both the facility and the staff.
- the lateral openings of the nozzle are oriented towards the narrow walls of the mold which are also the furthest away; Thus, the steel discharged from the distribution basin, has it time to cool in contact with the previously cast steel before reaching the walls.
- Such casting nozzles are wearing parts that are so heavily loaded that their service life can limit the casting time.
- these nozzles can be clogged with alumina deposits, chemically eroded by a steel grade or a particularly aggressive slag, cracked as a result of thermal or mechanical shock.
- nozzle delivery and exchange devices have been developed.
- the immersed nozzle, hitherto made of a single piece and extending from the bottom wall of the distribution basin to the core of the mold is replaced by an assembly comprising on the one hand an internal nozzle ( corresponding to the upper portion of the submerged nozzle) conveying the steel through the bottom wall of the tundish and secondly a pouring nozzle (corresponding to the lower portion of the submerged nozzle) for transferring the steel in the mold.
- the inner nozzle and the casting nozzle are made of one piece, but they can also result from an assembly, for example a plate and a tube. The plate can also be cast around a prefabricated tube. In the pouring position, the casting channels of the inner nozzle and the casting nozzle communicate fluidly.
- the downstream end of the inner nozzle consists of a plate provided with an orifice and which can be applied sealingly against another plate also provided with an orifice constituting the upstream end of the casting nozzle.
- the two plates make it possible, on the one hand, to seal the connection between the two nozzles and, on the other hand, to slide the pouring nozzle from a waiting position to a pouring position.
- These plates are generally rectangular in shape so as to be able to slide in the guiding system, in the context of the present description, reference will be made to this general rectangular shape, although in practice the plate deviates from this shape, for example if it has rounded or truncated corners.
- the plate will be circumscribed by a rectangle which has four sides intersecting at right angles and whose opposite sides are parallel two by two. It will be noted in passing that the casting nozzle slides in the guide system in a direction parallel to a pair of sides which also corresponds to the direction given by an axis passing to the center of gravity of the lateral openings (axis of the gills). It will also be noted that in certain cases, the lateral openings of the nozzle are deliberately shifted so that they are not exactly oriented towards the narrow walls of the mold. For example, one can shift the axis of gills up to 25 ° to promote the circulation of steel in the mold to improve the homogeneity of the cast product.
- the casting is operated through the inner nozzle and a first casting nozzle whose bores communicate.
- the device slides a new casting nozzle, previously in the waiting position, on a guide system comprising guide rails to the casting position.
- the new casting nozzle drives the casting nozzle to be replaced.
- the plate forming the upstream end of the pouring nozzle comes to the right of the casting channel of the inner nozzle and closes it.
- the European patent EP-B1-192019 is representative of such a device. This device has perfectly met the expectations of the market and has allowed a significant lengthening of the lengths of the casting sequences.
- the regulation of the flow of cast steel and especially the interruption of the casting at the end of the casting sequence is achieved by means of a stopper actuated from the top of the distribution basin, whose body passes through the bath of liquid steel and whose nose is adapted to the shutter of the inlet of the inner nozzle.
- casting operators may be faced with emergency situations in which the casting must be stopped without any delay.
- emergency situations in which the casting must be stopped without any delay.
- the state of the art recommends in this case the use of a blind plate taking the place of the new nozzle.
- the blind plate arrives in the casting position (which should rather be called closed position)
- the downstream orifice of the inner nozzle is thus obstructed by said plate and the casting sequence is interrupted.
- the casting operators generally leave this blind plate permanently in the waiting position on the guide system so that it can slide it into the closed position immediately if necessary.
- the casting nozzle needs to be replaced, it is then necessary to remove the blind plate and replace it with a new nozzle.
- An emergency situation occurring precisely at this time usually leads to a major incident because before the casting can be stopped by means of the blind plate, it is necessary to disengage the new nozzle from the guide system, to move it away from the installation. casting, recover the blind plate, arrange it on the guide system and slide it in the closed position. Precious seconds are thus lost and can lead to the impossibility of interrupting the sequence, the device having been damaged meanwhile or no longer accessible to operators.
- An object of the present invention is to provide a solution to these problems.
- a casting nozzle comprising at one end, said upstream end, a plate of generally rectangular shape with an upper surface and a lower surface, and a tube, the axis of the tube being substantially orthogonal to the upper surface of the plate, the tube extending from the lower surface of said plate to an opposite end of the nozzle, said downstream end.
- the nozzle comprises a pouring channel consisting of an inlet orifice formed through the surface of the plate, a bore in the plate, a bore in the tube, the downstream end of the tube being closed and the pouring channel opening close to the downstream end by openings formed in the side walls of the tube.
- the orifice of the plate, the bores of the plate and the tube and the gills are in fluid connection, the gills being disposed symmetrically on either side of the axis of the tube, the centers of the gills of part and of another axis defining an axis, said gill axis, substantially orthogonal to the axis of the tube, the axis of the gills being substantially parallel to a pair of sides of the plate.
- the orifice is oblong and has a major axis and a small axis, the minor axis of the orifice being parallel to the axis of the gills.
- major axis will be used to denote the largest dimension of the pouring orifice and the term “minor axis”, its largest dimension in a direction perpendicular to the major axis, even if the "axes" in question are not axes of symmetry.
- the orifice of the pouring channel in the upper surface of the plate it is possible to close the casting channel very quickly by making sliding the casting nozzle so that a portion of the plate having no orifice comes to the right of the orifice of the pouring channel formed in the lower end of the inner nozzle.
- the shape of the pouring channel orifice reduces the distance to be traveled by the nozzle from a full open position to a full closed position. Therefore, at equal speed of displacement and identical section, the closure of the casting channel will be operated more quickly than for a nozzle with a circular orifice as described above. The operator thus gains precious time for the interruption of the casting.
- the major axis of the oblong orifice is off-center with respect to the sides of the rectangle perpendicular to the axis of the gills.
- the use of the surface of the plate is optimized. It is thus possible to close the casting channel even with a reduced size plate.
- the plate is dimensioned so as to leave a sufficient margin of safety between the pouring orifice and the periphery of the plate, between the pouring orifice and the zone of the plate intended to close the orifice of the internal nozzle. and between this closure zone and the periphery.
- a minimum distance of about 30 mm, preferably 40 mm or even 50 mm between the periphery of the casting orifice and the periphery of the plate is recommended to leave a minimum distance of about 30 mm, preferably 40 mm or even 50 mm between the periphery of the casting orifice and the periphery of the plate.
- This distance may be less between the periphery of the orifice and the sides of the plate parallel to the axis of the gills when the thrust exerted by the feed and exchange device (in particular the guide rails) on the pouring nozzle is generally distributed along these sides near the pouring orifice.
- a safety distance of 20 to 30 mm can suffice.
- the plate itself must have a dimension in the direction corresponding to the axis of gills equal to twice the size of the minor axis of the orifice (to accept the pouring orifice and the closing zone) increased by margins of security.
- this dimension of the plate will be at least three times the size of the minor axis of the orifice.
- the oblong hole may take any elongate shape, for example, rectangular, oval, elliptical, circular arcs connected by straight segments, etc. From a purely geometric point of view, the rectangular shape which is the one that allows to have the most important passage section for a given dimension of small axis would be the most advantageous. However, for reasons of ease of manufacture, it is preferred to give it the shape of arcs of circles connected by segments of the line. Even more advantageously, the tap hole will be shaped with two arcs of circles whose radii are identical and correspond to twice the distance separating their connected centers by parallel straight segments.
- this shape as a circle (whose diameter perpendicular to the axis of the gills corresponds to the long axis of the oblong orifice) whose sides would have been truncated along parallel ropes (perpendicular to the axis of the gills) whose spacing corresponds to the minor axis.
- the pouring channel comprises the orifice of the plate, the bores of the plate and the tube and the gills in fluid connection. It is therefore necessary to successively connect these different elements so that the jet that enters the oblong casting orifice with a particular orientation outlets gills that are oriented in a perpendicular direction.
- Different embodiments of the casting channel allowing a change of orientation of the jet can be envisaged. This change of direction can be made either abruptly or progressively along the path of the molten steel in the pouring channel. In the first case, it can be operated upon entry into the casting nozzle or rather near the gills.
- the casting channel passes abruptly (over a distance of between 20 and 50 mm from the upper surface of the upstream plate of the nozzle) from an oblong section to a section circular. This sudden change has the effect of partially offsetting the depression generated by the passage of steel into the casting nozzle and tending to draw air through the surface seal between the inner nozzle and the casting nozzle.
- the inner nozzle which is the part directly upstream of the casting nozzle according to the present invention, has an outlet orifice substantially identically shaped to the inlet orifice of the pouring channel in the nozzle to minimize disturbances of the steel flow at the interface between these two casting elements.
- Another object of the invention therefore relates to an assembly of a pouring nozzle according to the present invention and an internal nozzle, the internal nozzle having a plate at one end, said downstream end, provided with an orifice of discharge, the seal between the casting nozzle and the inner nozzle being formed by joining the downstream plate of the inner nozzle and the upstream plate of the casting nozzle.
- the discharge orifice of the inner nozzle is shaped substantially the same as the inlet of the pouring channel in the casting nozzle, so that in the casting position both ports communicate fluidly.
- FIGS. Figures 1 and 2 We can see schematically represented on Figures 1 and 2 a mold 10 of generally rectangular shape each having two long sides 12, 12 'and two small sides 14, 14'. There is shown in the center of the mold a pouring nozzle viewed from above, which therefore only shows the upper surface 16 provided with a pouring orifice 18. The details of the feed and exchange device are not visible on these figs. In each ingot mold, the direction of sliding of the casting nozzle in the nozzle feeding and exchange device is also shown. It will be appreciated that the discharge ports of the casting nozzle shown in FIGS. Figures 1 and 2 are aligned in a direction parallel to the sliding direction 20.
- the casting orifice 18 of the nozzle known from the state of the art ( Fig.1 ) is circular and centered with respect to the upper surface 16
- the casting orifice 18 of the casting nozzle according to the invention ( Fig. 2 ) has an oblong shape.
- the orifice is elongate in a direction perpendicular to the sliding direction of the nozzle and therefore perpendicular to the direction of the gills (not shown).
- This oblong orifice 18 is off-center in the direction of sliding and is at the front of the plate in this direction.
- FIGS. 3 and 4 show the details of a casting nozzle 30 according to a particular embodiment of the invention.
- the two figures represent the same casting nozzle 30 comprising at its upstream end 32, a plate 34 of generally rectangular shape with an upper surface 16 and a lower surface.
- the nozzle 30 also comprises a tube 38 whose axis 40 is substantially orthogonal to the upper surface 16 of the plate 34.
- the tube 38 extends from the lower surface of the plate 34 to the downstream end 36 of the nozzle.
- the nozzle comprising a pouring channel consisting of the inlet orifice 18 formed through the surface 16 of the plate 34, a bore in the plate 34, a bore 50 in the tube 38; the downstream end 36 of the tube is closed and the pouring channel opens near the downstream end 36 by openings 46,46 'formed in the side walls of the tube 38.
- the orifice of the plate 34, the bores of the plate and the tube and the openings being in fluid connection.
- the gills 46, 46 ' are arranged symmetrically on either side of the axis 40 of the tube 38.
- the centers of the gills 46, 46' on either side of the axis 40 define an axis of the gills 48 substantially orthogonal to the axis defined by the casting channel.
- the axis of the gills is substantially parallel to a pair of sides of the plate 34.
- the orifice 18 is oblong and has a major axis 42 and a minor axis 44.
- the minor axis 44 of the orifice 18 is parallel to the axis 48 of the gills.
Landscapes
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Abstract
L'invention se rapporte à une busette de coulée busette de coulée 30 comprenant à son extrémité amont 32, une plaque 34 de forme générale rectangulaire avec une surface supérieure 16 et une surface inférieure. La busette 30 comprend également un tube 38 dont l'axe 40 est sensiblement orthogonal à la surface supérieure 16 de la plaque34. Le tube 38 s'étend depuis la surface inférieure de la plaque 34 jusqu'à l'extrémité aval 36 de la busette. La busette comprenant un canal de coulée constitué de l'orifice 18 d'entrée ménagé à travers la surface 16 de la plaque 34, d'un alésage dans la plaque 34, d'un alésage 50 dans le tube 38 ; l'extrémité aval 36 du tube est fermée et le canal de coulée débouche à proximité de l'extrémité aval 36 par des ouïes 46,46' ménagées dans les parois latérales du tube 38. L'orifice de la plaque 34, les alésages de la plaque et du tube et les ouïes étant en connexion fluide. Les ouïes 46, 46' sont disposées symétriquement de part et d'autre de l'axe 40 du tube 38. Les centres des ouïes 46, 46' de part et d'autre de l'axe 40 définissent un axe des ouïes 48 substantiellement orthogonal à l'axe 40 du tube 38. L'axe des ouïes est sensiblement parallèle à une paire de côtés de la plaque 34. L'orifice 18 est oblong et présente un grand axe 42 et un petit axe 44. Le petit axe 44 de l'orifice 18 est parallèle à l'axe 48 des ouïes. Selon un autre de ses objets, la présente invention se rapporte également à un assemblage d'une telle busette avec une busette interne.
Description
- La présente invention se rapporte à un élément réfractaire utilisé pour la coulée continue d'un métal liquide depuis un récipient métallurgique amont vers un récipient métallurgique aval.
- Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, il s'agit d'une busette utilisée pour la coulée de l'acier liquide depuis un bassin répartiteur (parfois également appelé panier de coulée) vers un moule de coulée ou lingotière (parfois aussi appelé coquille). Bien que dans la suite de la description l'invention est décrite en faisant le plus souvent référence à ce mode de réalisation particulier, il convient toutefois de considérer que l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation.
- Dans la coulée continue de l'acier du basin répartiteur vers une lingotière, on utilise une busette de coulée pour protéger l'acier liquide des attaques chimiques de l'atmosphère environnante ainsi que pour l'isoler thermiquement pendant son transfert du récipient amont vers le récipient aval. Ces busettes de forme générale cylindrique constitués d'une seule pièce présentent une extrémité amont possédant un orifice généralement évasé disposé au voisinage du fond du récipient amont. Ces busettes sont percées de part en part d'un alésage formant un canal de coulée permettant l'écoulement de l'acier liquide vers l'extrémité aval de la busette qui est immergée dans la lingotière. Dans la plupart des cas, l'extrémité inférieure de la busette est fermée ou, à tout le moins, est munie d'une restriction afin de limiter l'écoulement vertical du jet d'acier et l'acier débouche dans la lingotière principalement par des ouvertures latérales (aussi appelées ouïes) dont est munie l'extrémité aval de la busette. Dans le contexte de la présente invention, on parlera d'extrémité inférieure de busette « fermée » pour désigner indifféremment des busettes réellement fermées à leur extrémité inférieure ou simplement munies d'une telle restriction. Dans le cas de la coulée de l'acier en produits plats, tels que des brames, on utilise une lingotière qui est un moule sans fond possédant quatre parois latérales, généralement en cuivre, refroidies à l'eau, parallèles deux à deux et qui présente une section générale de forme rectangulaire correspondant grossièrement à la largeur et l'épaisseur de la brame. La lingotière possède une longueur nettement supérieure à sa largeur. Les ouvertures latérales de la partie inférieure de la busette sont normalement disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre afin de permettre un écoulement homogène dans la lingotière. En outre, les ouvertures latérales ne débouchent jamais exactement en face des longues parois de la lingotière qui sont également les plus proches de la busette, sans quoi, l'acier liquide déchargé du bassin répartiteur et donc encore à température élevée, viendrait directement en contact avec les longues parois, provoqueraient un échauffement excessif et, au bout d'un certain temps, la fusion des parois de cuivre. Il en résulterait une percée d'acier avec des conséquences désastreuses tant pour l'installation que pour le personnel. Au contraire, les ouvertures latérales de la busette sont orientées vers les parois étroites de la lingotière qui sont également les plus éloignées ; ainsi, l'acier déchargé du bassin répartiteur, a-t-il le temps de se refroidir au contact de l'acier coulé préalablement avant d'atteindre les parois.
- De telles busettes de coulées sont des pièces d'usure fortement sollicitées au point que leur durée de service peut limiter le temps de coulée. En particulier, ces busettes peuvent être colmatées par des dépôts d'alumine, érodées chimiquement par une nuance d'acier ou un laitier particulièrement agressif, fissurées par suite d'un choc thermique ou mécanique. C'est ainsi que dès les années 1980, des dispositifs d'amenée et d'échange de busette ont été développés.
- Dans ces dispositifs, la busette immergée, jusqu'alors constituée d'une seule pièce et s'étendant depuis la paroi de fond du bassin répartiteur jusqu'au coeur de la lingotière est remplacée par un assemblage comprenant d'une part une busette interne (correspondant à la portion supérieure de la busette immergée) convoyant l'acier à travers la paroi de fond du bassin répartiteur et d'autre part une busette de coulée (correspondant à la portion inférieure de la busette immergée) permettant le transfert de l'acier dans la lingotière. En général, la busette interne et la busette de coulée sont constituées d'une seule pièce, mais elles peuvent également résulter d'un assemblage, par exemple d'une plaque et d'un tube. La plaque peut également être coulée autour d'un tube préfabriqué. En position de coulée, les canaux de coulée de la busette interne et de la busette de coulée communiquent de manière fluide. L'extrémité aval de la busette interne est constituée d'une plaque munie d'un orifice et qui peut être appliquée de manière étanche contre une autre plaque également munie d'un orifice constituant l'extrémité amont de la busette de coulée. Les deux plaques permettent d'une part d'assurer l'étanchéité de la connexion entre les deux busettes et d'autre part, le glissement de la busette de coulée depuis une position d'attente vers une position de coulée. Ces plaques sont de forme générale rectangulaire en sorte de pouvoir glisser dans le système de guidage, dans le contexte de la présente description, on fera référence à cette forme générale rectangulaire, même si en pratique, la plaque dévie de cette forme par exemple si elle possède des coins arrondis ou tronqués. Dans tous les cas, la plaque sera circonscrite par un rectangle qui possède quatre côtés se coupant à angle droit et dont les côtés opposés sont parallèles deux à deux. On notera au passage que la busette de coulée glisse dans le système de guidage selon une direction parallèle à une paire de côtés qui correspond également à la direction donnée par un axe passant au centre de gravité des ouvertures latérales (axe des ouïes). On relèvera également que dans certains cas, on décale volontairement les ouvertures latérales de la busette en sorte qu'elles ne sont pas exactement orientées vers les parois étroites de la lingotière. Par exemple, on peut décaler l'axe des ouïes de jusqu'25° pour favoriser la circulation d'acier dans la lingotière afin d'améliorer l'homogénéité du produit coulé. On peut également être amené à décaler le dispositif d'amenée et d'échange de busette afin d'éviter des interférences au niveau de ce dispositif. Dans ce cas, si l'on souhaite garder l'axe des ouïes strictement parallèle à l'axe de la lingotière, il conviendra de décaler cet axe par rapport à la direction de glissement dans le système de guidage. Dans le contexte de la présente invention, lorsqu'on définira une direction par rapport à l'axe des ouïes, on gardera à l'esprit que cette direction peut varier de -25° à +25°. Ainsi, lorsqu'on dira d'une direction qu'elle est parallèle à l'axe des ouïes, il conviendra de comprendre que cette direction est parallèle à 25° près à l'axe des ouïes.
- Dans les installations mettant en oeuvre de tels dispositifs d'amenée et d'échange de busette, la coulée est opérée au travers de la busette interne et d'une première busette de coulée dont les alésages communiquent. Lorsque la busette de coulée en position de coulée doit être remplacée, le dispositif fait glisser une busette de coulée neuve, jusqu'alors en position d'attente, sur un système de guides comprenant des rails de guidages vers la position de coulée. Lors de ce glissement, la busette de coulée neuve chasse la busette de coulée à remplacer. Pendant le glissement, la plaque formant l'extrémité amont de la busette de coulée vient au droit du canal de coulée de la busette interne et obture celle-ci. Le brevet européen
EP-B1-192019 - Dans la plupart des cas, la régulation du débit d'acier coulé et surtout l'interruption de la coulée au terme de la séquence de coulée est réalisée au moyen d'une quenouille actionnée depuis le dessus du bassin répartiteur, dont le corps traverse le bain d'acier liquide et dont le nez est adapté à l'obturation de l'entrée de la busette interne.
- Il arrive toutefois que les opérateurs de coulée soient confrontés à des situations d'urgences dans lesquelles il convient d'interrompre la coulée sans le moindre délai. Par exemple, en cas de rupture de la quenouille ou d'un incident quelconque pendant les opérations de coulée. L'état de la technique préconise dans ce cas l'utilisation d'une plaque borgne prenant la place de la busette neuve. Lorsque la plaque borgne arrive en position de coulée (qu'il convient plutôt d'appeler position de fermeture), l'orifice aval de la busette interne est ainsi obstrué par ladite plaque et la séquence de coulée est interrompue. Pour faire face à une situation d'urgence, les opérateurs de coulées laissent généralement cette plaque borgne en permanence en position d'attente sur le système de guide afin de pouvoir la glisser en position de fermeture immédiatement en cas de besoin. Lorsque la busette de coulée doit être remplacée, il est alors nécessaire de retirer la plaque borgne et de la remplacer par une busette neuve. Une situation d'urgence survenant précisément à ce moment conduit généralement à un incident majeur car avant de pouvoir interrompre la coulée au moyen de la plaque borgne, il convient de dégager la busette neuve du système de guides, de l'écarter de l'installation de coulée, de récupérer la plaque borgne, de disposer celle-ci sur le système de guides et de la faire glisser en position de fermeture. De précieuses secondes sont ainsi perdues et peuvent conduire à l'impossibilité d'interrompre la séquence, le dispositif ayant été endommagé entretemps ou n'étant plus accessible aux opérateurs.
- L'état de la technique (
US-A1-5494201 ) a proposé une solution à ce problème consistant à munir le dispositif d'un système de guides supplémentaires (par exemple disposés perpendiculairement aux premiers rails de guidage) permettant l'introduction de la plaque borgne à tout moment dès lors que même au moment précis d'un remplacement de busette de coulée, la plaque borgne est toujours en position d'attente et prête à être glissée en position de fermeture. Un tel dispositif est cependant relativement encombrant et ne convient donc pas à toutes les installations de coulée. - Il a également été suggéré d'utiliser une busette de coulée dont la plaque constituant l'extrémité amont a été allongée dans la direction opposée au sens de glissement, d'une distance au moins égale au trou de coulée. De la sorte, il est possible d'obturer le canal de coulée en poussant légèrement la busette tube de coulée, une portion de ladite plaque amont du tube de coulée ne présentant pas d'orifice venant alors au droit de l'orifice du canal de coulée ménagé dans l'extrémité inférieure de la busette interne. Ce développement n'a pas rencontré de succès commercial significatif car il nécessite d'allonger la plaque amont de la busette de coulée et, par voie de conséquence, la course du vérin. Il n'est dès lors pas applicable aux installations dont l'espace disponible sous le bassin répartiteur ou dans la lingotière est restreint.
- Le système d'obturation d'urgence le plus couramment utilisé de nos jours est donc la plaque borgne avec tous les inconvénients dont il a été question ci-dessus.
- L'industrie est donc toujours à la recherche d'un système d'obturation d'urgence pour un dispositif d'amenée et d'échanges de busette de coulée continue qui soit utilisable dans toute installation et en particulier dans les installations dont l'espace disponible est limité. En outre, il faudrait que ce système d'obturation d'urgence puisse être mise en oeuvre de manière très rapide à tout moment, en particulier, même au moment où l'opérateur envisage un remplacement de la busette de coulée.
- Un objet de la présente invention est de fournir une solution à ces problèmes.
- Ce problème est résolu au moyen d'une busette de coulée comprenant à une extrémité, dite extrémité amont, une plaque de forme générale rectangulaire avec une surface supérieure et une surface inférieure, et un tube, l'axe du tube étant sensiblement orthogonal à la surface supérieure de la plaque, le tube s'étendant depuis la surface inférieure de ladite plaque jusqu'à une extrémité opposée de la busette, dite extrémité aval. La busette comprend un canal de coulée constitué d'un orifice d'entrée ménagé à travers la surface de la plaque, un alésage dans la plaque, un alésage dans le tube, l'extrémité aval du tube étant fermée et le canal de coulée débouchant à proximité de l'extrémité aval par des ouïes ménagées dans les parois latérales du tube. L'orifice de la plaque, les alésages de la plaque et du tube et les ouïes sont en connexion fluide, les ouïes étant disposées symétriquement de part et d'autre de l'axe du tube, les centres des ouïes de part et d'autre de l'axe définissant un axe, dit axe des ouïes, substantiellement orthogonal à l'axe du tube, l'axe des ouïes étant sensiblement parallèle à une paire de côtés de la plaque. Selon l'invention, l'orifice est oblong et présente un grand axe et un petit axe le petit axe de l'orifice étant parallèle à l'axe des ouïes.
- Dans le contexte de la présente invention, on désignera par les termes « grand axe » la plus grande dimension de l'orifice de coulée et par le terme de « petit axe », sa plus grande dimension dans une direction perpendiculaire au grand axe, même si les « axes » en question ne sont pas des axes de symétrie.
- Grâce à cette configuration particulière de l'orifice du canal de coulée dans la surface supérieure de la plaque, il est possible d'obturer le canal de coulée très rapidement en faisant glisser la busette de coulée en sorte qu'une partie de la plaque ne présentant pas d'orifice vienne au droit de l'orifice du canal de coulée ménagé dans l'extrémité inférieure de la busette interne. Pour une section de coulée identique de l'orifice du canal de coulée, la forme de l'orifice du canal de coulée réduit la distance à parcourir par la busette pour passer d'une position d'ouverture totale à une position de fermeture totale. Dès lors, à vitesse de déplacement égale et à section identique, l'obturation du canal de coulée sera opérée plus rapidement que pour une busette avec un orifice circulaire comme décrit ci-avant. L'opérateur gagne ainsi un temps précieux pour l'interruption de la coulée.
- De plus, le défaut qui avait conduit au rejet commercial du système antérieur, à savoir, la nécessite d'allonger la plaque de la busette de coulée et, par voie de conséquence, la course du vérin, et, en fin de compte, l'encombrement du dispositif est fortement minimisé dès lors que la forme oblongue de l'orifice ne requiert pas un allongement important de la plaque.
- Avantageusement, le grand axe de l'orifice oblong est décentré par rapport aux côtés du rectangle perpendiculaires à l'axe des ouïes. De la sorte, on optimise l'utilisation de la surface de la plaque. Il est ainsi possible d'obturer le canal de coulée même avec une plaque de dimension réduite. Généralement, on dimensionne la plaque de manière à laisser une marge de sécurité suffisante entre l'orifice de coulée et la périphérie de la plaque, entre l'orifice de coulée et la zone de la plaque destinée à obturer l'orifice de la busette interne et entre cette zone d'obturation et la périphérie. En particulier, il est recommandé de laisser une distance minimale d'environ 30 mm, de préférence 40 mm, voire même 50 mm entre la périphérie de l'orifice de coulée et la périphérie de la plaque. Cette distance peut être moindre entre la périphérie de l'orifice et les côtés de la plaque parallèles à l'axe des ouïes dès lors que la poussée exercée par le dispositif d'amenée et d'échange (en particulier les rails de guidage) sur la busette de coulée est généralement distribuées le long de ces côtés à proximité de l'orifice de coulée. Ainsi, une distance de sécurité de 20 à 30 mm peut-elle suffire. De même, il sera suffisant de laisser de 5 à 20 mm entre l'orifice de coulée et la zone de la plaque destinée à obturer l'orifice de la busette interne et entre cette zone d'obturation et la périphérie. La plaque elle-même devra avoir une dimension selon la direction correspondant à l'axe des ouïes égale à deux fois la dimension du petit axe de l'orifice (pour y accepter l'orifice de coulée et la zone d'obturation) augmentée des marges de sécurités. Avantageusement, cette dimension de la plaque sera donc d'au moins trois fois la dimension du petit axe de l'orifice.
- L'orifice oblong peut prendre toute forme allongée, par exemple, rectangulaire, ovale, elliptiques, arcs de cercle reliés par des segments de droit, etc. D'un point de vue purement géométrique, la forme rectangulaire qui est celle qui permet d'avoir la section de passage la plus importante pour une dimension donnée de petit axe serait la plus avantageuse. Toutefois, pour des raisons de facilité de fabrication, on préfère lui donner la forme d'arcs de cercles reliés par des segments de droite. Encore plus avantageusement, on conformera l'orifice de trou de coulée avec deux arcs de cercles dont les rayons sont identiques et correspondent au double de la distance séparant leurs centres reliés par des segments de droite parallèles. On peut visualiser cette forme comme un cercle (dont le diamètre perpendiculaire à l'axe des ouïes correspond au grand axe de l'orifice oblong) dont on aurait tronqué les côtés selon des cordes parallèles (perpendiculaire à l'axe des ouïes) dont l'écartement correspond au petit axe.
- Comme on l'a indiqué ci-avant, le canal de coulée comprend l'orifice de la plaque, les alésages de la plaque et du tube et les ouïes en connexion fluide. Il convient donc de raccorder successivement ces différents éléments en sorte que le jet qui pénètre dans l'orifice de coulée oblong avec une orientation particulière ressorte des ouïes qui sont orientées selon une direction perpendiculaire. Différents modes de réalisation du canal de coulée permettant un changement d'orientation du jet peuvent être envisagés. Ce changement de direction peut être opéré soit de manière brusque, soit de manière progressive tout au long du trajet de l'acier liquide dans le canal de coulée. Dans le premier cas, il peut être opéré dès l'entrée dans la busette de coulée ou plutôt à proximité des ouïes.
- Une étude de l'écoulement par la méthode des éléments finis a permis de déterminer qu'il est très avantageux d'opérer la transition de manière très brusque à proximité de l'orifice d'entrée du canal de coulée dans la busette. Selon un mode de réalisation très avantageux de l'invention, le canal de coulée passe brusquement (sur une distance comprise entre 20 et 50 mm à compter de la surface supérieure de la plaque amont de la busette) d'une section oblongue à une section circulaire. Ce changement brusque a pour effet de compenser partiellement la dépression générée par le passage de l'acier dans la busette de coulée et qui tendrait à aspirer de l'air au travers du joint de surface entre la busette interne et la busette de coulée.
- De préférence, la busette interne qui est la pièce directement en amont de la busette de coulée selon la présente invention, possède un orifice de sortie conformé de manière sensiblement identique à l'orifice d'entrée du canal de coulée dans la busette afin de minimiser les perturbations de l'écoulement d'acier à l'interface entre ces deux éléments de coulée. Un autre objet de l'invention se rapporte donc à un assemblage d'une busette de coulée selon la présente invention et d'une busette interne, la busette interne comportant une plaque à une extrémité, dite extrémité aval, munie d'un orifice de décharge, l'étanchéité entre la busette de coulée et la busette interne étant réalisée par jonction de la plaque aval de la busette interne et de la plaque amont de la busette de coulée. Selon cet aspect de l'invention, l'orifice de décharge de la busette interne est conformé de manière sensiblement identique à l'orifice d'entrée du canal de coulée dans la busette de coulée, de manière à ce qu'en position de coulée, les deux orifices communiquent de manière fluide.
- L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
- la
figure 1 est une vue du dessus et schématique d'une lingotière de coulée continue comprenant une busette de coulée selon l'état de la technique, - la
figure 2 est une vue du dessus et schématique d'une lingotière de coulée continue comprenant une busette de coulée selon un mode de réalisation de l'invention, - la
figure 3 est une vue en perspective isométrique d'une busette de coulée selon un mode de réalisation de l'invention, - la
figure 4 est une en perspective isométrique avec une coupe d'une busette de coulée selon un mode de réalisation de l'invention. - On peut voir représentée schématiquement sur les
figures 1 et 2 une lingotière 10 de forme générale rectangulaire possédant chacune deux longs côtés 12, 12' et deux petits côtés 14, 14'. On a représenté au centre de la lingotière une busette de coulée vue du dessus dont on ne voit donc que la surface supérieure 16 muni d'un orifice de coulée 18. Les détails du dispositif d'amenée et d'échange ne sont pas visibles sur ces figues. On a également représentés dans chaque lingotière la direction 20 de glissement de la busette de coulée dans le dispositif d'amenée et d'échange de busette. On conviendra que les orifices de décharge des busette de coulées représentées auxfigures 1 et 2 sont alignés selon une direction parallèle à la direction de glissement 20. Alors que l'orifice de coulée 18 de la busette connue de l'état de la technique (Fig.1 ) est circulaire et centré par rapport à la surface supérieure 16, l'orifice de coulée 18 de la busette de coulée selon l'invention (Fig. 2 ) présente une forme oblongue. L'orifice est allongé selon une direction perpendiculaire à la direction 20 de glissement de la busette et donc perpendiculaire à la direction des ouïes (non représentées). Cet orifice oblong 18 est décentré suivant la direction 20 de glissement et se trouve à l'avant de la plaque suivant cette direction. - Les
Figures 3 et 4 montrent les détails d'une busette de coulée 30 selon un mode particulier de réalisation de l'invention. Les deux Figures représentent la même busette de coulée 30 comprenant à son extrémité amont 32, une plaque 34 de forme générale rectangulaire avec une surface supérieure 16 et une surface inférieure. La busette 30 comprend également un tube 38 dont l'axe 40 est sensiblement orthogonal à la surface supérieure 16 de la plaque34. Le tube 38 s'étend depuis la surface inférieure de la plaque 34 jusqu'à l'extrémité aval 36 de la busette. La busette comprenant un canal de coulée constitué de l'orifice 18 d'entrée ménagé à travers la surface 16 de la plaque 34, d'un alésage dans la plaque 34, d'un alésage 50 dans le tube 38 ; l'extrémité aval 36 du tube est fermée et le canal de coulée débouche à proximité de l'extrémité aval 36 par des ouïes 46,46' ménagées dans les parois latérales du tube 38. L'orifice de la plaque 34, les alésages de la plaque et du tube et les ouïes étant en connexion fluide. Les ouïes 46, 46' sont disposées symétriquement de part et d'autre de l'axe 40 du tube 38. Les centres des ouïes 46, 46' de part et d'autre de l'axe 40 définissent un axe des ouïes 48 substantiellement orthogonal à l'axe défini par le canal de coulée. L'axe des ouïes est sensiblement parallèle à une paire de côtés de la plaque 34. L'orifice 18 est oblong et présente un grand axe 42 et un petit axe 44. Le petit axe 44 de l'orifice 18 est parallèle à l'axe 48 des ouïes.
Claims (7)
- Busette de coulée (30) comprenant à une extrémité, dite extrémité amont (32), une plaque (34) de forme générale rectangulaire avec une surface supérieure (16) et une surface inférieure, et un tube (38), l'axe du tube (40) étant sensiblement orthogonal à la surface supérieure (16) de la plaque (34), s'étendant depuis la surface inférieure de ladite plaque jusqu'à une extrémité opposée de la busette, dite extrémité aval (36), la busette (30) comprenant un canal de coulée constitué d'un orifice d'entrée (18) ménagé à travers la surface (16) de la plaque (34), un alésage dans la plaque, un alésage (50) dans le tube, l'extrémité aval (36) du tube étant fermée et le canal de coulée débouchant à proximité de l'extrémité aval (36) par des ouïes (46,46') ménagées dans les parois latérales du tube (38), l'orifice de la plaque (18), les alésages de la plaque et du tube et les ouïes étant en connexion fluide, les ouïes (46,46') étant disposées symétriquement de part et d'autre de l'axe (40) du tube (38), les centres des ouïes(46,46') de part et d'autre de l'axe (40) définissant un axe, dit axe des ouïes (48), substantiellement orthogonal à l'axe (40) du tube (38), l'axe des ouïes (48) étant sensiblement parallèle à une paire de côtés de la plaque (34)
caractérisée en ce que
l'orifice (18) est oblong et présente un grand axe (42) et un petit axe (44) et en ce que le petit axe (44) de l'orifice (18) est parallèle à l'axe des ouïes (48). - Busette de coulée (30) selon la revendication 1, dans laquelle le grand axe (42) de l'orifice (18) oblong est décentré par rapport aux côtés du rectangle perpendiculaires à l'axe des ouïes (48).
- Busette de coulée (30) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle la dimension de la plaque (34) selon la direction correspondant à l'axe des ouïes (38) est égale à au moins trois fois la dimension du petit axe (44) de l'orifice (18).
- Busette de coulée (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'orifice oblong (18) est conformé suivant deux arcs de cercles dont les rayons sont identiques et correspondent au double de la distance séparant leurs centres reliés par des segments de droite parallèles, de longueur identique et perpendiculaire à l'axe des ouïes (48).
- Busette de coulée (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le canal de coulée passe d'une section oblongue à une section circulaire sur une distance comprise entre 20 et 50 mm à compter de la surface supérieure (16) de la plaque (34).
- Busette de coulée (30) selon la revendication 5, dans laquelle le changement de section s'accompagne d'une diminution de la section de passage.
- Assemblage d'une busette de coulée (30) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et d'une busette interne, la busette interne comportant une plaque à une extrémité, dite extrémité aval, munie d'un orifice de décharge, l'étanchéité entre la busette de coulée et la busette interne étant réalisée par jonction de la plaque aval de la busette interne et de la plaque amont (34) de la busette de coulée, caractérisé en ce que l'orifice de décharge de la busette interne est conformé de manière sensiblement identique à l'orifice d'entrée (18) du canal de coulée dans la busette de coulée (30) de manière à ce qu'en position de coulée, les deux orifices communiquent de manière fluide.
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