LU87536A1 - Procede et dispositif de coulee d'un metal en phase pateuse - Google Patents

Description

_- . BL-4238

8 / W S y GRAND-DUCHE DE LUXEMBOURG

JL_______________ * , . , ' fânfàfài - Monsieur le Ministre * du 12 juin lâ.8.9 ^ JIakI l’ÉeoiKMnle et des Classes Moyennes

Tt ή AV 4 3¾¾ Service de la Propriété Intellectuelle . '

11 re delivre ------------------------------------- , , Ëgjâ LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’invention ...............-— --------------——' -··; VL yr-:V'u:.-; --L-—J (I) I. Requête

Centre de Recharc.he.sr MetallurgiqueS"Centrum voor de Research- in d'g-H'&fai-l-UT’g’tg1^........Agsfo,c±ai^'tf,:,':S'aaar;.‘6Ltt,t'.....:lucrat'tff«yareul'gin'g- ^ zonder-wins-toogmerfc,—47~$.....rue Mcrntoyer;;—Β-Ε0-4Θ—Bxxlx elies^—Belgique riïÎIiiï^^ ·& E LEITERS, Xng. cons . en P . I. , ( ^ 3'2T,........route' d1 ÀrIon, "B. P,......T, 1^8'QOl" 'Strassen., mandataires · \ ' déposent)ce___________douze juin mil neuf. cent quatre vingt neuf_ ( 4) à 15 . Ü 0 heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant: ..........."..R.r..Q..c.é..d.ê........et.......dis:p..O£.î.tij;_____d.e.....c.Qul.ë.e„..d..'..un...jii.ê.t..a.l______en phase__( 5) pâteuse"........................................................................................;____________________________________________ 2. la description en langue f .x.an_ç,ai.se._______________de l’invention en trois exemplaires; 3....................L_............................................planches de dessin, en trois exemplaires; 4. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le .123 MLU 19 89_; 5. la délégation de pouvoir, datée de 5„ΞΞΞΐ3.ί£5__________ le________? j11*·11 î ?§ ^_; 6. le document d’ayant cause (autorisation); déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que P(es) inventeurs) est (sont): ( 6) NAVEAU Paul, 47,Chaussee du Roi Albert,____B-4430 Alleur______________

Belgique W.I..LHQ.I.lE...._S'..t..â.p.ha,n..,........5.4..·,.........rue.......de........l-a-Loignerie-,—Β=·4·9·3·0—Chaudf-oiitai-na- .........Belgique .................................................................................................!______________ revendique(nt).POur la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demandeis) de ( 7) tnrey^^nyentLon.........................................__ Jposée(s)en(8\ _____________ le (9).......Μ. _iü in. ....11.8 8___________________________________________________________________________________________________________________________________________ sous le N° (10) ........9-.§..§.-?..9™..§A......................................:______________________________________________________________________________________________________________________________________ au nom de (11) Centra de Recherches Met allurg iqu e s ___ élit(élisent) domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg____________________________________ 3..2..1.,_____route.....d.!Arl_Q..n.,.™B.___________l..,......i.-8..0..a.l........S..t.r^ ______________________________________________________________________________ (12) sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, avec ajournement de cette délivrance à.................................yf..................................................................................................................................................................mois. (13)

Le ttepoaant / manda^ire: . ....._ -................................................................................................................................................................................. (14) y \ Π. Procès-verbal de Dépôt

La susdite oefiiande de brevet d'invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété IntellecJjiÎ^^Le^si^omg, en date du: 12 avril 1989 fi' Sgllg.. Pr. le Ministre de l’Économie et des Classes Moyennes,

à..........1,5.„,„Q..Q.. heures I * \ “ | pJaT

^ ·’ Be chef du service à.^t\ iropriété intellectuelle, £c, * i\ _//_ ^ EXPLICATIONS RELATIVES AU FORMULAIRE DE DEPOT. Ay ]/ (1) s’il y a lieu "Demande de certificat d’addition au brevet principal, à la demande de brevet principal No....... ir... dv;......J.(2) inscrire les nom, prénom, profession, adresse du demandeur, lorsque celui-ci est un particulier ou les dénomination sociale, forme juridique, adresse du sjege social, lorsque le demandeur est une personne morale -(3) inscrire les nom, prénom, adresse du mandataire agrée, conseil en propriété industrielle, muni d’un pouvoir spécial, s’il y a lieu: "représenté par............agissant en qualité de mandataire" - (4) date de dépôt en toutes lettres - (5) titre de l’invention - (6) inscrire les noms, prénoms, adresses des inventeurs ou l’indication "(voir) désignation séparée (suivra)'*, lorsque la dési- 1,: , /4 BL-4238

Revendication de la priorité de la demande de brevet déposée en Belgique le 16 juin 1988 No. 08800685 Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de brevet d'invention pour : "Procédé et dispositif de coulée d'un métal en phase pâteuse"

Centre de Recherches. Métallurgiques Centrum voor de Research, in de Metallurgie, Association sans but lucratif, Vereniging zonder winstoogmerk, 47, rue Montoyer, Β-Ί040 Bruxelles, Belgique 7 - 1 -

Procédé et dispositif de coulée d'un métal en phase pâteuse.

La présente invention concerne un procédé de coulée d'un métal, en particulier de l'acier, avec une surchauffe proche de 0°C et même en phase pâteuse dans une lingotière de coulée continue. Elle porte également sur un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

5

On connaît déjà l'intérêt du procédé de coulée d'un métal avec une surchauffe proche de 0°C et même en phase pâteuse, c'est-à-dire à une température comprise dans l'intervalle de solidification du métal considéré. Ce procédé permet en effet d'obtenir des structures fines et 10 homogènes qui réduisent les ségrégations dans les produits coulés. Cet intérêt est particulièrement marqué dans le cas de l'acier, auquel la description qui suit fait spécialement référence; le procédé de l'invention est néanmoins applicable également aux autres métaux présentant un intervalle de solidification.

15

Différents dispositifs pour la coulée d'un métal en phase pâteuse sont déjà connus dans 1a technique, notamment par le brevet LU-A-86.688. Selon ce brevet, il est prévu, en amont de la lingotière proprement dite une pré-lingotière métallique refroidie à l'eau, dans laquelle 20 l'acier est amené à l'état pâteux par l'élimination de sa surchauffe. On peut rappeler que la surchauffe de l'acier est la différence entre la température effective de l'acier dans le panier répartiteur et sa ΐ - 2 - température de début de solidification (liquidus).

Ce dispositif connu présente cependant l'inconvénient de ne pas permettre le réglage du refroidissement de l'acier dans la pré-lingotière 5 en cas de variation des paramètres de la coulée, notamment de la température de l'acier dans le panier répartiteur ou du débit de coulée de l'acier.

La solution logique pour tenir compte d'une telle variation serait 10 d'adapter le débit d'eau de refroidissement de manière à maintenir inchangée 1a température de l'acier à la sortie de la pré-lingotière. Il est cependant apparu qu'entre les conditions extrêmes de débit d'eau de refroidissement, la différence d'effet sur la température de sortie de l'acier était très limitée et dès lors généralement 15 insuffisante.

La présente invention a pour objet de proposer un procédé de coulée d'un métal en phase pâteuse en utilisant une pré-lingotière pour éliminer, en tout ou en partie la surchauffe de ce métal, qui permet, 20 par des moyens simples, d'adapter le refroidissement du métal dans la pré-lingotière en fonction de variations d'un ou de plusieurs paramètres de la coulée.

Conformément à l'invention, un procédé de coulée d'un métal en phase 25 pâteuse, dans une lingotière de coulée continue, dans lequel on soumet le métal liquide à un premier refroidissement partiel dans une pré-lingotière refroidie disposée en amont de ladite lingotière de coulée continue, est caractérisé en ce que l'on fait varier l'étendue de la surface d'échange de chaleur entre le métal liquide et ladite pré-30 lingotière en fonction de la variation d'au moins un des paramètres de la coulée.

Parmi les paramètres de coulée, on peut notamment citer la température du métal dans le panier répartiteur, qui détermine la chute de 35 température à réaliser dans la pré-lingotière, et le débit de métal qui dépend en particulier du niveau du métal dans le panier répar- < Ί - 3 - titeur et du diamètre du trou de coulée, lui-même fonction de l'usure de la busette de coulée.

Selon une variante particulière de l'invention, on fait varier verti-5 calement la position du niveau d'introduction du métal liquide dans ladite pré-lingotière. Par niveau d'introduction, il faut entendre le niveau auquel ledit métal liquide entre en contact avec la surface intérieure de ladite pré-lingotière.

10 Avantageusement, on mesure au moins la température du métal dans le récipient de coulée, et on détermine la chute de température à réaliser dans Ladite pré-lingotière; à partir des caractéristiques géométriques de la pré-lingotière et du débit de métal coulé, on détermine la quantité de chaleur à extraire du métal et on en déduit l'étendue 15 de la surface d'échange de chaleur à utiliser, compte tenu du débit et de la nature de l'agent de refroidissement de la pré-lingotière; on règle enfin la position du tiiveau d'introduction du métal, de manière à établir la surface d'échange de chaleur requise.

20 Selon encore une autre variante de l'invention, on fait en outre varier le débit de l'agent de refroidissement de ladite pré-lingotière.

Une telle variation du débit de l'agent de refroidissement permet de 25 compléter, c'est-à-dire selon les cas d'accentuer ou d'affiner l'effet obtenu par une variation de la surface d'échange.de chaleur.

La présente invention porte également sur un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit.

30

Le dispositif de l'invention est du type, décrit dans le brevet LU-A-86.688 précité, qui comporte une pré-lingotière disposée en amont de la lingotière de coulée continue proprement dite. Cette pré-lingotière peut avoir une forme quelconque, mais elle est de 35 préférence constituée d'un conduit vertical extérieurement pourvu de moyens de refroidissement, et à l'entrée duquel est disposé un organe I ΐ - 4 - répartiteur pour dévier Le métal Liquide jusqu'à La surface intérieure de ce conduit vertical.

Conformément à L'invention, un dispositif du type précité pour mettre 5 en oeuvre Le procédé de couLée décrit plus haut, qui comporte un récipient de coulée équipé d'une busette, une Lingotière de couLée continue et une pré-Lingotière située entre Ledit récipient de couLée et Ladite Lingotière de couLée continue et dans laquelle est disposé un organe répartiteur destiné à dévier Le métal Liquide jusqu'à La 10 surface intérieure de Ladite pré-Lingotière, Ladite pré-Lingotière étant en outre extérieurement pourvue de moyens de refroidissement, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour faire varier L'étendue de La surface d'échange de chaleur entre Le métal et Ladite pré-Lingotière.

15

Le dispositif de L'invention doit assurer l'écouLement du métal en une couche mince et cohérente sur La surface intérieure de La pré-Lingotière. Pour garantir cette cohérence, il convient que L'organe répartiteur soit d'une part très proche de La sortie de La 20 busette et d'autre part qu'iL s'étende jusqu'à proximité de Ladite surface intérieure de La pré-Lingotière.

A cet effet, iL est préférable que La distance, mesurée verticalement, entre La sortie de La busette et La surface supérieure de L'organe 25 répartiteur n'excède pas trois fois Le diamètre de sortie de La busette.

De manière simiLaire, il est recommandé que Le diamètre de L'organe répartiteur soit compris entre 75 % et 85 % du diamètre intérieur de 30 Ladite pré-Lingotière.

Dans ces conditions, Le métal est obLigé de venir en contact avec et de s'écouler Le Long de La surface intérieure de La pré-Lingotière pour y subir Le refroidissement désiré. On se réfère ici au diamètre 35 de L'organe répartiteur et de La pré-Lingotière, à titre de simpLe - 5 - * exemple, et parce que la forme cylindrique présente une symétrie axiale intéressante. Il va de soi que l'on pourrait envisager d'autres formes de la section, mutatis mutandis, sans sortir du cadre de l'invention.

5

Suivant une forme particulière de réalisation, la busette présente un bout fermé et des canaux de sortie latéraux, de préférence inclinés vers le bas en direction de la surface intérieure de la pré-lingotière.

10

Dans cette forme de réalisation, le bout fermé et profilé intérieurement de la busette constitue l'organe répartiteur et la dimension verticale de la section desdits canaux latéraux doit remplir la condition géométrique de proximité indiquée plus haut.

15

Selon une variante particulière, lesdits moyens pour faire varier la surface d'échange de chaleur entre le métal et la pré-lingotière comportent des moyens pour déplacer ladite pré-lingotière en direction verticale par rapport audit organe répartiteur.

20

Cette disposition particulière permet de faire varier la position de l'organe répartiteur à l'intérieur de la pré-lingotière et de modifier ainsi la longueur verticale de la portion de la pré-lingotière qui est parcourue par le métal.

25

Dans le cas où l'organe répartiteur est constitué par le bout fermé d'une busette, cette disposition permet de modifier le degré de pénétration de ladite busette dans la pré-lingotière.

30 D'autres particularités et avantages de L'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, portant sur un exemple de réalisation et faisant référence au dessin annexé, dont la figure unique illustre le principe du procédé de l'invention.

4 - 6 - - Cette figure constitue bien entendu une représentation schématique, sans échelle particulière, où les directions de circulation des fluides et de mouvement des pièces sont indiquées par des flèches appropriées.

5

La figure illustre schématiquement le principe du procédé de l'invention, à l'aide d'un dispositif comportant une pré-lingotière mobile.

10 Un panier répartiteur, symbolisé par un fragment de fond 1, est équipé d'une busette de coulée 2 présentant un bout fermé 3 et des canaux de sortie latéraux 4. Sous Le panier répartiteur est disposée une pré-lingotière 5, généralement en cuivre, équipée d'un circuit de refroidissement à l'eau dont l'entrée et la sortie sont figurées respecti-15 veinent par les conduits 6 et 7.La pré-lingotière 5 est à son tour pour-.-... vue d'une busette 8 qui plonge dans la lingotière de coulée continue 9. La busette 8 est fixée dans la pré-lingotière 5 au moyen d'une bague de blocage 10. Des bras de suspension 11 sont fixés à la face extérieure du fond du panier répartiteur 1, de part et d'autre de la 20 busette de coulée 2; la pré-lingotière 5 est pourvue de pattes latérales 12 qui s'engagent sur les bras de suspension 11. Les pattes 12 sont reliées aux bras 11 par des mécanismes de transmission du mouvement, par exemple par pignon et crémaillère, bien connus en soi et non représentés dans la figure. Ces divers éléments sont disposés de 25 telle façon que la busette de coulée 2 pénètre à l'intérieur de la pré-lingotière 5. Le fond 3 de la busette de coulée 2 est profilé intérieurement en un cône ä axe vertical s'ouvrant vers le bas, le long duquel sont ménagés les canaux latéraux 4, orientés obliquement vers le bas en direction de la surface intérieure 13 de la pré-lingotière 30 5. Les canaux de sortie 4 sont de préférence répartis régulièrement autour de l'axe de la busette.

Dans cette réalisation, il est également prévu un dispositif d'injection d'argon 14 entre la busette de coulée 2 et la pré-lingotière 5, 35 au-dessus de l'orifice de sortie des canaux. Ce dispositif peut, sans > k 1 3 - 7 - sortir du cadre de L'invention, comporter également des moyens, non représentés dans La figure, pour injecter un gaz protecteur tel que de L'argon sous L'organe répartiteur 3, à L'intérieur du jet creux formé par Le métaL s'écoulant Le Long de La surface intérieure 13 de La 5 pré-Lingotière 5. Enfin, un rideau souple 15, par exemple un souffLet, relié d'une part au fond du panier répartiteur 1 et d'autre part à La pré-Lingotière 5, délimite hermétiquement une chambre 16 entourant La busette de couLée 2 et dans laquelle règne une atmosphère d'argon.

10 Avec ce dispositif. L'acier couLé par La busette 2 s'écouLe par Les canaux Latéraux 4 et vient former un film mince et cohérent Le Long de La surface intérieure 13 de La pré-Lingotière 5. IL subit un refroidissement Le Long de cette surface, puis il parvient par La busette 8 dans La Lingotière de coulée continue 9.

15

Si Les conditions changent dans Le panier répartiteur 1, par exemple si La température de L'acier baisse, Le refroidissement dans La pré-Lingotière doit être moins important pour conserver une même température d'entrée dans La Lingotière 9. On reLève alors, par Le 20 mécanisme moteur non représenté, La pré-Lingotière 5 de façon à y faire pénétrer davantage La busette 2, par exemple jusqu'à La position 3', 4' dessinée en trait interrompu. Dans Le cas contraire, on opère un mouvement en sens inverse, Les sens de mouvement de La pré-Lingotière étant indiqués par Les fLèches doubLes 17.

25 IL va de soi que L'invention n'est pas Limitée à L'exemple de réalisation qui vient d'être décrit et iLLustré. En particulier, il ne sortirait pas du cadre de L'invention d'utiLiser une busette de coulée 2 classique et un organe répartiteur constitué par un pLateau séparé 30 de La busette.

i»

Claims (8)

1. Procédé de coulée d'un métal en phase pâteuse dans une lingotière de coulée continue, dans lequel on soumet ledit métal à un premier refroidissement partiel dans une pré-lingotière (5) refroidie disposée en amont de ladite lingotière de coulée continue (9), caractérisé en 5 ce que l'on fait varier l'étendue de la surface d'échange de chaleur entre le métal et ladite pré-lingotière (5) en fonction de la variation d'au moins un des paramètres de la coulée.

2. Procédé de coulée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 10 l'on fait varier verticalement la position du niveau d'introduction dudit métal dans ladite pré-lingotière.

3. Procédé de coulée suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et...... 2, caractérisé en ce que l'on déplace verticalement ladite pré-15 lingotière par rapport au niveau d'introduction dudit métal dans la pré-lingotière.

4. Procédé de coulée suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on fait en outre varier le débit de l'agent 20 de refroidissement de ladite pré-lingotière.

5. Dispositif de coulée d'un métal en phase pâteuse dans une lingotière de coulée continue, qui comporte un récipient de coulée (1) équipé d'une busette (2), une lingotière de coulée continue (9) et une 25 pré-lingotière (5) située entre ledit récipient de coulée (1) et ladite lingotière de coulée continue (9) et dans laquelle est disposé un organe répartiteur (3) destiné à dévier ledit métal jusqu'à la surface intérieure (13) de ladite pré-lingotière (5), ladite pré-lingotière étant en outre extérieurement pourvue de moyens de refroidissement (6, 30 7), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (11, 12), pour faire varier l'étendue de la surface d'échange de chaleur entre le métal et ladite pré-lingotière (5). 1 . '4 J * - 9 -

6. Dispositif de coulée suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour faire varier l'étendue de la surface d'échange de chaleur entre le métal et ladite pré-lingotière (5) comportent des moyens pour déplacer ladite pré-lingotière en direction verticale par 5 rapport audit organe répartiteur (3).

7. Dispositif de coulée suivant l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la busette de coulée (2) est une busette à bout fermé présentant des canaux de sortie latéraux (4) et en ce que 10 le bout fermé (3) de ladite busette constitue ledit organe répartiteur du métal coulé.

8. Dispositif de coulée suivant l'une ou l'autre des revendications 5 à 7/ caractérisé en ce que lesdits moyens (11, 12) pour faire varier 15 l'étendue de la surface d'échange de chaleur comprennent des bras de -suspension (11) substantiellement verticaux fixés à la face -extérieure du fond du récipient de coulée (1) de part et d'autre de la busette de coulée (2), des pattes latérales (12) fixées à la pré-lingotière (5) et s'engageant sur lesdits bras de suspension (11) 20 et un mécanisme de transmission du mouvement assurant le déplacement vertical des pattes (12) le long desdits bras (11).