FR2546782A1

FR2546782A1 - PROCESS FOR SUPPLYING A MOLTEN METAL BATH

Info

Publication number: FR2546782A1
Application number: FR8408443A
Authority: FR
Inventors: Kurt Buxmann; Martin Bolliger
Original assignee: Alusuisse Holdings AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1983-06-01
Filing date: 1984-05-29
Publication date: 1984-12-07
Also published as: DE3320322A1; JPS606251A; SE8402845L; GB2140720A; GB8413639D0; IT8421170A0; DE3320322C2; IT8421170A1; IT1174119B; GB2140720B; SE8402845D0; NL8401742A; BE899772A; LU85381A1; CH662073A5

Abstract

DANS UN PROCEDE POUR L'ALIMENTATION D'UN BAIN DE FUSION METALLIQUE AU MOYEN D'AU MOINS UN CANAL DE PASSAGE UNE BUSE AVEC EVENTUELLEMENT UNE EMBOUCHURE DANS UNE FENTE DE COULEE ENTRE LES CYLINDRES, LES LINGOTIERES, LES BANDES OU AUTRES SEMBLABLES D'UNE MACHINE DE COULEE, ON BATIT DANS UN ESPACE INTERMEDIAIRE ENTRE LA BUSE OU L'EMBOUCHURE ET DES CYLINDRES, DES LINGOTIERES, DES BANDES OU AUTRES SEMBLABLES, UN COUSSIN D'AIR AU MOYEN DUQUEL ON INFLUENCE UN RAYON DE COURBURE DU BAIN DE FUSION METALLIQUE ENTRE UNE OUVERTURE DE SORTIE DE L'EMBOUCHURE ET UN POINT DE CONTACT DU BAIN DE FUSION AVEC LE CYLINDRE, LA LINGOTIERE, LA BANDE OU AUTRES SEMBLABLES. UNE BUSE CORRESPONDANTE AVEC EVENTUELLEMENT UNE EMBOUCHURE PRESENTE UNE PAROI SUPERIEURE ETOU UNE PAROI INFERIEURE (4 ETOU 5) AVEC DES CANAUX A AIR 14 QUI DEBOUCHENT DANS L'ESPACE INTERMEDIAIRE J ENTRE LA BUSE OU L'EMBOUCHURE 1 ET LE CYLINDRE, LA LINGOTIERE 2, 3, LA BANDE OU AUTRES SEMBLABLES ET Y BATISSENT UN COUSSIN D'AIR D'UNE PRESSION P.IN A PROCESS FOR THE SUPPLY OF A METAL FUSION BATH BY MEANS OF AT LEAST ONE PASSAGE CHANNEL A NOZZLE WITH POSSIBLY A MOUTH IN A CASTING SLIT BETWEEN THE CYLINDERS, LINGOTIERS, BANDS OR OTHER SIMILAR CASTING MACHINE, WE BUILD IN AN INTERMEDIATE SPACE BETWEEN THE NOZZLE OR THE MOUTHPIECE AND CYLINDERS, LINGOTIERS, BANDS OR OTHER SIMILAR, AN AIR CUSHION THROUGH WHICH WE INFLUENCE A RADIUS OF CURVATURE OF THE METAL FUSION BATH BETWEEN AN EXIT OPENING FROM THE MOUTHPIECE AND A POINT OF CONTACT OF THE MELTING BATH WITH THE CYLINDER, LINGOTIER, TAPE OR OTHER SIMILAR. A CORRESPONDING NOZZLE WITH POSSIBLY A MOUTHPIECE HAS AN UPPER WALL AND OR A BOTTOM WALL (4 AND OR 5) WITH AIR CHANNELS 14 WHICH OPEN IN THE INTERMEDIATE SPACE J BETWEEN THE NOZZLE OR THE MOUTH 1 AND THE CYLINDER, LINGOTIER 2, 3, THE BAND OR OTHER SIMILAR AND BUILD AN AIR CUSHION WITH PRESSURE P.

Description

PROCEDE POUR L'ALIMENTATION D'UN BAIN DE METAL EN FUSIONPROCESS FOR SUPPLYING A MOLTEN METAL BATH

La présente invention se rapporte à un procédé pour l'ali- The present invention relates to a method for

mentation d'un bain de métal en fusion au moyen d'au moins un canal de passage d'une buse avec éventuellement une embouchure dans une fente de coulée entre lescylindres, les lingotières, les bandes ou autres semblables d'une machine de coulée, ainsi qu'à une buse dans pouring a bath of molten metal by means of at least one passage channel of a nozzle with possibly a mouth in a casting slot between cylinders, molds, strips or the like of a casting machine, as well as a nozzle in

ce but.this goal.

C'est l'un des problèmes les plus importants, lors de la coulée continue, en particulier de métaux ferreux et non ferreux, qu'offre la buse d'alimentation avec laquelle le métal liquide est introduit dans la fente de coulée, par exemple entre deux cylindres ou lingotières à chaine C'est précisément dans cette machine de coulée nomméten dernier lieu que l'on coule des feuillards relativement minces, par exemple d'épaisseur 20-mm et en dessous Ceci signifie à son tour que la buse doit être de dimension relativement faible, en This is one of the most important problems during continuous casting, particularly ferrous and non-ferrous metals, provided by the feed nozzle with which the liquid metal is introduced into the casting slot, for example between two cylinders or chain molds It is precisely in this casting machine last name that we cast relatively thin strips, for example of thickness 20-mm and below This means in turn that the nozzle must be relatively small size,

particulier au voisinage de l'embouchure. particularly in the vicinity of the mouth.

Les risques essentiels pour la buse viennent des très hautes températures du métal qui s'écoule Il n'y a que peu de matériaux qui résistent à une érosion ou à une solution dans le métal Parmi les quelques matériaux qui correspondent à ces conditions, il faut nommer le graphite Mais le graphite offre le désavantage d'une conductivité thermique élevée, qui évacue la chaleur du bain de métal si rapidement The essential risks for the nozzle come from the very high temperatures of the metal that flows. There are few materials that resist erosion or a solution in the metal. Among the few materials that correspond to these conditions, it is necessary to naming graphite But graphite has the disadvantage of high thermal conductivity, which removes heat from the metal bath so quickly

que le métal a tendance à se solidifier dans la buse. that the metal tends to solidify in the nozzle.

Un autre matériau réfractaire est un mélange de 30 % de terre de diatomée (acide silicique pratiquement pur sous forme de cellules microscopiques) de 30 % de fibres d'amiante longues, de 20 % de silicate de sodium (mélange à sec) et de 20 % de chaux (pour la formation de silicate de calcium) C'est une buse de ce type que l'on utilise habituellement pour la coulée de l'aluminium, tandis que pour la coulée de l'acier, on utilise plus généralement des buses en Ze O 2 ou Zr Si O 4 Another refractory material is a mixture of 30% diatomaceous earth (virtually pure silicic acid in the form of microscopic cells) of 30% long asbestos fibers, 20% sodium silicate (dry mix) and 20% % of lime (for the formation of calcium silicate) It is a nozzle of this type that is usually used for casting aluminum, while for the casting of steel, more generally used nozzles in Ze O 2 or Zr Si O 4

Mais la buse ne doit pas seulement résister aux sollici- But the nozzle must not only withstand the demands of

tations thermiques, qui apparaissent du fait des températures du métal en fusion, mais elle doit résister de la même façon à l'attaque chimique qui en résulte ainsi qu'aux effets mécaniques provenant des mouvements de vibration de la lingotière ou du cylindre et des flexions de la buse par suite du poids relativement élevé du bain de fusion qui y passe C'est précisément cette flexion qui conduit à un frottement, en particulier de l'embouchure près du cylindre ou près de la thermal losses, which occur because of the temperatures of the molten metal, but it must resist in the same way the resulting chemical etching as well as the mechanical effects resulting from the vibration of the mold or the cylinder and inflections of the nozzle due to the relatively high weight of the melt which passes through it. It is precisely this bending which leads to friction, in particular of the mouth near the cylinder or near the

paroi de la lingotière et donc à une destruction de la buse. wall of the mold and thus to a destruction of the nozzle.

Par le document CH-PS 508 433, on connait une buse d'ali- mentation garnie au voisinage du bord extérieur de làembouchure,à l'extérieur, sur toute sa périphérie, de garnitures d'un matériau autolubrifiant Ces garnitures dépassent de la surface de l'embouchure juste de ce qu'il faut pour que soient interdits tout contact direct de la surface de la buse avec les demi-lingotières ainsi qu'une pénétration du bain-de fusion dans le jeu existant entre l'embouchure et la demi-lingotière En pratique on a néanmoins trouvé désavantageux que des traces de frottement des garnitures de graphite représentent des bandes "activées", qui présentent un refroidissement plus brusque et sont en conséquence à l'origine d'une structure irrégulière, souvent aussi de fissures de surface Pour réduire ces désavantages lors de la sollicitation mécanique de la buse, en particulier de l'embouchure, on connait, à partir de la demande de brevet suisse 3010/83 un procédé au moyen duquel, lors de l'exploitation de la machine de coulée, on détermine la distance entre le corps de la buse d'une part et les cylindres, les lingotières et les bandes ou autres semblables d'autre part Par exemple, se trouvent dans le corps de buse des canaux à air CH-PS 508 433 discloses a filled feed nozzle in the vicinity of the outer edge of the mouthpiece, externally, over its entire periphery, with self-lubricating material gaskets. These gaskets protrude from the surface. from the mouth of just what is necessary to prevent any direct contact of the nozzle surface with the half-ingot molds and a penetration of the melt into the existing gap between the mouth and the half In practice, however, it has been found disadvantageous that traces of friction of the graphite linings represent "activated" bands, which have a more abrupt cooling and are therefore the cause of an irregular structure, often also cracks surface To reduce these disadvantages during the mechanical stressing of the nozzle, in particular the mouth, it is known from the Swiss patent application 3010/83 a method by means of which, lo When operating the casting machine, the distance between the body of the nozzle on the one hand and the cylinders, the molds and the strips or the like is determined, for example, is, for example, in the body of the casting machine. nozzle of air channels

qui débouchent dans l'espace intermédiaire entre la buse ou l'embou- which open into the space between the nozzle or

chure et le cylindre, la lingotière ou la bande Du fait de l'addition and cylinder, mold or strip Due to the addition

d'air à travers les canaux à air, on construit dans l'espace inter- of air through the air channels, one builds in the inter-

médiaire ce que l'on appelle un paradoxe hydrodynamique, qui interdit que l'embouchure vienne en contact avec le cylindre, la lingotière what is called a hydrodynamic paradox, which forbids the mouth to come into contact with the cylinder, the ingot mold

ou la bande.or the band.

C'est un autre problème que pose ce que l'on appelle la noyade de la buse par le bain de fusion sortant de la buse Le bain de fusion sortant de la buse forme dans la zone entre l'ouverture de sortie et le premier contact avec les parois entraînées du cylindre, This is another problem with what is known as drowning the nozzle by the melt coming out of the nozzle. The melt coming out of the nozzle forms in the area between the exit opening and the first contact. with the driven walls of the cylinder,

de la lingotière, de la bande ou autres semblables un rayon de cour- ingot mold, band or similar like a radius of

bure qui dépend essentiellement de la tension de surface du métal, de la pression métallostatique avec laquelle le métal sort de la buse et de la vitesse des parois entraînées des pièces correspondantes de la machine de coulée Par suite d'une solidification prématurée du métal, on peut en arriver à une sorte de retenue qui fait que le métal vient noyer l'embouchure Ce phénomène est très incommode car il gêne which depends essentially on the surface tension of the metal, the metallostatic pressure with which the metal exits the nozzle and the speed of the entrained walls of the corresponding parts of the casting machine. As a result of premature solidification of the metal, can happen to a kind of restraint that makes the metal comes to drown the mouth This phenomenon is very inconvenient because it embarrasses

essentiellement le déroulement de la coulée continue et interdit éga- essentially the flow of the continuous casting and forbidden

lement la collaboration de l'embouchure et de la machine de coulée. L'invention a pour objet de développer un procédé ainsi qu'une buse du type -mentionné ci-dessus au moyen duquel ou desquels the collaboration of the mouth and the casting machine. The object of the invention is to develop a method and a nozzle of the type mentioned above by means of which

on interdit une noyade de la buse et on évite en même temps éventuel- drowning of the nozzle is forbidden and at the same time possible

lement le frottement, décrit ci-dessus, de la buse contre la paroi de la lingotière ou autres semblables On atteint cet objet par le moyen que l'on bâtit, dans un espace intermédiaire entre la buse ou l'embouchure et les cylindres, les lingotières, les bandes ou autres semblables, un'coussin d'air au moyen duquel on influence un rayon de courbure du bain de fusion du métal entre une ouverture de sortie The friction, described above, of the nozzle against the wall of the mold or the like is achieved by the means which are built, in an intermediate space between the nozzle or the mouth and the cylinders, the ingot molds, strips or the like, an air cushion by means of which a radius of curvature of the molten metal bath is influenced between an outlet opening

de l'embouchure et un point de contact du bain de fusion avec le cy- the mouth and a point of contact of the melt with the cy-

lindre, la lingotière, la bande ou autres semblables On peut alors lindre, the mold, the band or other similar one can then

y réunir les avantages décrits dans la demande de brevet suisse men- bring together the advantages described in the Swiss patent application

tionnée ci-dessus 3010/83 du paradoxe hydrodynamique avec les avantages above mentioned 3010/83 of the hydrodynamic paradox with the advantages

obtenus maintenant de l'interdiction de la noyade de la buse. obtained now from the ban on drowning the nozzle.

Une buse pour l'exécution du procédé est traversée, dans sa paroi supérieure et/ou inférieure, de canaux à air qui débouchent dans un espace intermédiaire entre la buse ou l'embouchure et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables et y bâtissent un coussin d'air d'une pression déterminée Cette pression du coussin d'air agit sur un rayon de courbure du bain de fusion métallique à A nozzle for the execution of the process is crossed, in its upper wall and / or lower, air channels which open into an intermediate space between the nozzle or the mouth and the cylinder, the mold, the band or the like and They build a cushion of air of a determined pressure. This pressure of the air cushion acts on a radius of curvature of the metal melt.

tension de surface sortant de l'embouchure sous une pression métallo- surface tension exiting the mouthpiece under a metal pressure

statique et modifie ce rayon de courbure Si on utilise un buse de la forme décrite dans le demande de brevet suisse 3010/83, les canaux à air sont de préférence percés Static and modifies this radius of curvature If a nozzle of the form described in the Swiss patent application 3010/83 is used, the air channels are preferably drilled.

dans les éléments métalliques de renfort de la buse. in the metal reinforcing elements of the nozzle.

Le métal liquide qui sort de l'ouverture de sortie dans l'embouchure, avec une pression déterminée pmet' donnée par la pression statique et dynamique selon Bernoulli, donnerait un rayon de courbure R =/p met' étant la tension de surface du métal liquide Du fait 36 du coussin d'air il se produit une contre pression p qui modifie le The liquid metal coming out of the outlet opening in the mouth, with a given pressure pmet 'given by the static and dynamic pressure according to Bernoulli, would give a radius of curvature R = / p met' being the surface tension of the metal liquid Because of the air cushion 36 there is a counterpressure p which modifies the

rayon de courbure du bain de fusion, à savoir R = 6 t(p met P). radius of curvature of the melt, namely R = 6 t (p met P).

L'espace intermédiaire entre la buse et le cylindre, la lingotière, la bande ou autres semblables au voisinage de l'embouchure peut alors être agrandie en amont, sans que le métal ne vienne noyer la buse On réduit ainsi également le risque que la buse ne frotte contre le cylindre,, la lingotière ou la bande. Par ailleurs, le coussin d'air présente l'avantage qu'il déclenche déjà le refroidissement du métal avant son contact avec le The intermediate space between the nozzle and the cylinder, the mold, the strip or similar in the vicinity of the mouth can then be enlarged upstream, without the metal comes to drown the nozzle is thus also reduced the risk that the nozzle does not rub against the cylinder, mold or strip. Moreover, the air cushion has the advantage that it already triggers the cooling of the metal before it comes into contact with the

cylindre, la lingotière ou la bande et donc l'accélère. cylinder, the mold or the strip and thus accelerates it.

Comme gaz utilisé pour bâtir le coussin d'air, on introduit de préférence un gaz inerte dans le volume intermédiaire par les canaux à air Ici se présente en particulier l'argon qui amène avec lui à son tour l'avantage qu'il réduit l'oxydation de surface du métal liquide As the gas used to build the air cushion, an inert gas is preferably introduced into the intermediate volume through the air channels. In this case, in particular, the argon brings with it the advantage that it reduces surface oxidation of the liquid metal

après sa sortie de la buse.after leaving the nozzle.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront Other features and advantages of the invention will be

mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple better understood by reading the following description of an example

de réalisation et en se référant au dessin; celui-ci donne un extrait en coupe, en représentation schématique, d'une embouchure 1, en position de service entre deux bandes entraînées 2 et 3 d'une lingotière à chaine embodiment and with reference to the drawing; this gives an extract in section, in schematic representation, of a mouth 1, in the operating position between two driven bands 2 and 3 of a chain mold

non représentée plus en détail L'embouchure 1 présente une paroi su- not shown in more detail The mouth 1 has a wall

périeure 4 et une paroi inférieure 5 entre lesquelles se trouve un canal 4 and a lower wall 5 between which is a channel

de passage 6 pour le passage d'un bain de fusion 7 d'un métal liquide. passage 6 for the passage of a melt 7 of a liquid metal.

Ce bain de fusion 7 sort d'une ouverture de sortie 8 de l'embouchure 1 et parvient entre les deux bandes de lingotière 2 et 3, o il vient en This melt 7 leaves an outlet opening 8 of the mouth 1 and arrives between the two ingot mold strips 2 and 3, where it comes into

contact avec les parois refroidies de la lingotière 9 et 10 Le-refroi- contact with the cooled walls of the mold 9 and 10 Le-chro

dissement fait que, peu après le contact, le bain de fusion commence à se solidifier depuis l'extérieur pour donner une couche métallique 11. Selon chaque fois la vitesse des bandes entraînées 2 et 3 par rapport à celle du bain de fusion à la sortie 7 et selon la tension de surface du métal liquide, un point de contact 12 du bain de fusion 7 The result is that, shortly after contact, the melt begins to solidify from the outside to give a metal layer 11. According to each time the speed of the driven strips 2 and 3 with respect to that of the melt at the outlet 7 and depending on the surface tension of the liquid metal, a point of contact 12 of the melt 7

avec la paroi 9 ou 10 peut se trouver plus loin ou plus près de l'ou- with wall 9 or 10 can be further away or closer to the

verture de sortie 8 La vitesse des bandes 2 et 3 y reste généralement constante, tandis que la vitesse du bain de fusion 7 dépend d'une pression exit 8 The speed of the strips 2 and 3 remains generally constant, while the speed of the melt 7 depends on a pressure

métallostatique Pmet Un rayon de courbure r d'un arc de cercle ima- metallostat Pmet A radius of curvature r of an arc of a circle

ginaire entre l'ouverture de sortie 8 et le point de contact 12 se dé- between exit opening 8 and contact point 12 is

termine alors essentiellement d'après le rapport de la tension de sur- then ends essentially according to the ratio of the voltage of

face e' à la pression métallostatique pmet' Dans les parois 4 et 5 de la buse sont disposés de plus des canaux à air 14 qui débouchent par les alésages 15 dans l'espace intermédiaire J entre la paroi de la lingotière 9, 12 et l'embouchure 1 L'air-introduit dans l'espace intermédiaire J bâtit un coussin d'air qui influence le rayon de cour- bure r et, de façon plus précise, à peu près selon le rapport de la tension de surface 6 X à la pression métallostatique pmet diminiuée In the walls 4 and 5 of the nozzle are further arranged air channels 14 which open through the bores 15 into the intermediate space J between the wall of the mold 9, 12 and the nozzle. Mouth 1 The air-introduced into the intermediate space J builds an air cushion which influences the radius of curvature r and, more precisely, approximately according to the ratio of the surface tension 6 X to the metallostatic pressure is diminished

de la pression p du coussin d'air.the pressure p of the air cushion.

Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du Naturally, various modifications may be made by those skilled in the art to the devices or processes which have just been described solely by way of non-limiting examples without departing from

cadre de l'invention.framework of the invention.

Claims

Claims 1. A method of feeding a melt by means of at least one passage channel of a nozzle with possibly a mouth in a casting slot between cylinders, molds, strips or the like of a casting machine, characterized in that, in an intermediate space between the nozzle or the mouth and the rolls, the molds, the strips or the like, an air cushion is constructed by means of wherein a radius of curvature of the metal melt is influenced between an outlet opening of the mouth and a point of contact of the melt with the cylinder, the mold or the like.

Process according to Claim 1, characterized in that

the air cushion acts as a hydrodynamic paradox with which the

closure is maintained at a predetermined distance from the cylinder,

ingot mold, tape or the like.

3 Nozzle, possibly with a mouth, for food

a metal melt is provided by means of at least one passage channel in a casting gap between cylinders, molds, strips or the like of a casting machine, characterized in that an upper wall and / or a bottom wall (4 and / or 5) of the nozzle is traversed by air channels (14) which open into a

intermediate space (J) between the nozzle or the mouth (1) and the cy-

liner, ingot mold (2, 3), band or similar and

weave an air cushion of pressure (p).

4 nozzle according to claim 3, characterized in that

the pressure (p) of the air cushion makes it possible to modify a radius of cur-

bure (r) molten metal bath (7), a surface tension (dr), exiting the mouth (1) under a metallostatic pressure (Pmet) between an outlet opening (8) and a point contact (12)

with for example an ingot mold wall (9, 10) -

Nozzle according to claim 4, characterized in that the radius of curvature (r) is determined from the ratio of the surface tension (e) of the metal melt (7) to the pressure

metallostatic (pmet) minus the pressure (p).

Nozzle according to any one of claims 3 to 5,

characterized in that the air cushion is essentially constructed of

an inert gas supplied by the air channels (14), preferably argon.