WO1994017937A1 - Tube de coulee - Google Patents

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Stanislav Szadkowski
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International Industrial Engineering S.A.
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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
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/56—Means for supporting, manipulating or changing a pouring-nozzle

Definitions

  • the present invention relates to a pouring tube comprising a tubular element having at an upper end, a perfectly flat upper face intended to slide in a device for feeding and changing the tube or a regulating device along the fixed lower face of a reference or movable refractory plate of a drawer plate, the edge of the upper face and its junction with the upper end of the tubular element being reinforced by a collar and by a metal protective casing .
  • Document WO 89/02800 discloses a pouring tube for a sliding closure device formed from two separate parts generally made of different refractory ceramic materials.
  • the first part is a sliding tube plate made of alumina or magnesia, having a perfectly flat upper face intended to slide along a sliding plane ent
  • the second part is a cylindrical tubular element. provided with a flange integral with the tubular element intended to be immersed in a mold.
  • the plate is attached to the tubular element by juxtaposition.
  • the clamping face of the seal between the insert plate and the flange is flat or interlocking. It is generally a simple nesting.
  • the flange and an upper part of the tubular element are covered with a metal protective casing, while the attached plate and the flank of the flange are enclosed in a hoop ring.
  • This embodiment in two separate parts, one of which is a plate, makes it possible to machine the sliding surface by grinding. A perfectly smooth sliding surface minimizes metal infiltration into the sliding plane.
  • This composite tube lies in the fact that the production of two flat surfaces is easier than that of an annular projection and a complementary groove.
  • Document FR-A-2241359 also discloses a submerged pouring tube having a channel of elliptical section, the wall of which has an increased thickness at the level of the major axis. This additional thickness is constant over the entire length of the pouring tube.
  • the vulnerable part of the known pouring tubes is located at the level of the collar. This is where the mechanical reaction torque is exerted when changing the tube.
  • the plunging part of the tube moved parallel to itself from the standby position to the service position is in fact held back by the viscosity of the molten metal bath in the mold.
  • the present invention aims to solve this problem and provides a tube as described in the first paragraph of this specification.
  • the solution according to the invention consists in reinforcing the thickness of the tube not over the entire periphery and the entire length of the tubular element, but only in the most stressed places.
  • the tube has at the collar and more particularly in the wall portions directed in the direction of movement of the tube, an excess thickness of ceramic material relative to the thickness of material at another cross section of the tubular element.
  • the collar is conical and of oblong cross section.
  • the collar is flush with the front and rear edges of the upper face, while it is set back from the lateral edges of said upper face. Therefore, the side flanges are free and can bear on the mechanical tube changing device.
  • the oblong shape of the collar in the direction of movement contributes to strengthening its mechanical resistance to the thrust exerted by the rod when changing the pouring tube.
  • the oblong section is used to increase the moment of inertia and thereby decrease the risk of rupture.
  • the tubular element comprises, integral with it, an anchoring flange intended to fix an added plate, made of a refractory material different from the tubular element and subjected to a rectification in order to be better adapted to slide against the plate reference
  • the reinforcing collar is integral with said anchoring flange.
  • Figure 1 is a longitudinal section view of a pouring tube according to the invention
  • Figure 2 is a plan view of a refractory plate attached to the tube
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the pouring tube shown in Figure 1;
  • Figure 4 is a bottom view of the pouring tube shown in Figures 1 and 3;
  • Figure 5 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of a pouring tube according to the invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the tube shown in FIG. 5.
  • a pouring tube 1 is formed of a tubular element 2 having an internal central channel 3 of constant section and of an attached plate 4 of rectangular section.
  • the tubular element 2 is generally made of a refractory material resistant to erosion.
  • the body of the tubular element 2 may include an insert 5 of zirconium oxide intended to protect at least part of the external wall of the tube from the combined erosive action of steel and air at the location of the steel level in the mold.
  • the lower end of the tubular element 2 has lateral orifices 6, 7 which open in the direction of movement of the tube in a diametrically opposite manner. These orifices are intended to deflect the pouring jet and attenuate the erosive action of the eddies. (Fig.l)
  • the upper end of the tubular element 2 carries a perfectly flat upper face forming an integral part of the tubular element 2.
  • the edge of the upper face and its junction with the upper end of the tubular element 2 of the tube are reinforced. by a collar 9 having on the side of the portions of walls directed in the direction of movement of the tube 1, an excess thickness of ceramic material, so as to have an oblong section. (Fig. 4)
  • the upper end of the tubular element has the same composition as the tubular element 2 and forms therewith the same single piece or entity. It can have either a simple interlocking surface (Fig.l and 3), or a flat surface (Fig.5 and 6).
  • the first form is suitable for receiving an added plate 4.
  • the upper face of the plate is strictly flat to ensure the tightness of the tube 1 against the sliding plane of the plate. reference not shown, so as to avoid any aspiration of ambient atmospheric air. This helps to prevent the formation of various oxides and bubbles in the metal mass, significantly affecting the quality of the final product.
  • the present invention proposes to reinforce the thickness of the pouring tube only in the most stressed places, in the front and rear wall portions of the collar 9.
  • the collar 9 is preferably conical and has an oblong section.
  • the collar 9 and at least the upper part of the tubular element 2 are optionally covered by a metal protective casing 10.
  • This metal casing 10 follows the shape of the collar 9. It advantageously covers the relatively hard free lateral edges of the upper part of the tube. These lateral edges serve as a sliding shoe for the pouring tube in the feeding and tube changing device. Without the presence of the envelope, the side edges, due to the hardness of the ceramic material, would scratch the guide rails and cause early wear.
  • the method of assembling the added plate 4 on the fixing flange 8 does not involve any anchoring part.
  • the fixing flange 8 and the attached plate 4 are simply enclosed in a protective metal housing 11.
  • the collar 9 preferably has a conical shape. As illustrated in Figures 1 and 6, the collar 9 is flush with the front and rear edges of the upper face diametrically opposed by relative to the direction of movement of the pouring tube, when changing the tube.
  • the lateral edges of the added plate are not affected by these extra thicknesses and can bear on the feeding and tube changing device, in particular on guide rails arranged in the vicinity of a pouring tube and intended to bring a tube from a vertical standby position next to a tube in the pouring position, towards said casting position.

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Abstract

Un tube de coulée renforcé suivant l'invention, présente au niveau du collet (9), des portions de parois rendues plus épaisses que celles des parois au niveau d'une autre section transversale de l'élément tubulaire. Cette surépaisseur de matériau céramique s'ajoute à celle éventuellement prévue dans la direction de déplacement du tube, de manière à ce que l'élément tubulaire du tube présente une section transversale oblongue.

Description

TUBE DE COULEE
La présente invention est relative à un tube de coulée comprenant un élément tubulaire présentant à une extrémité supérieure, une face supérieure parfaitement plane destinée à glisser dans un dispositif d'amenée et de changement de tube ou d'un dispositif de régulation le long de la face inférieure fixe d'une plaque réfractaire de référence ou mobile d'une plaque-tiroir, le bord de la face supérieure et sa jonction avec l'extrémité supérieure de l'élément tubulaire étant renforcés par un collet et par une enveloppe métallique de protection.
Elle est destinée à la fabrication des tubes de coulée utilisés principalement en sidérurgie, notamment dans les installations de coulée continue. Elle a pour but de renforcer mécaniquement les tubes de coulée. Ces tubes renforcés permettent ainsi de réduire les risques de dommages mécaniques lors des changements de tube au cours d'une même séquence de coulée.
On connaît par le document WO 89/02800, un tube de coulée pour dispositif de fermeture coulissante formé de deux pièces distinctes réalisées généralement en matériaux céramiques réfractaires différents. La première pièce est une plaque de tube coulissant réalisée en alumine ou en magnésie, présentant une face supérieure parfaitement plane destinée à coulisser le long d'un plan de coulisse ent, et la seconde pièce est un élément tubulaire cylindrique pourvu d'une bride solidaire de l'élément tubulaire destinée à être immergé dans un moule. La plaque est rapportée à l'élément tubulaire par juxtaposition. La face de serrage du joint entre la plaque rapportée et la bride est plane ou à emboîtement. Il s'agit généralement d'un emboîtement simple. La bride et une partie supérieure de l'élément tubulaire sont recouvertes d'une enveloppe métallique de protection, tandis que la plaque rapportée et le flanc de la bride sont enserrés dans un anneau de frettage. Ce mode de réalisation en deux pièces distinctes dont l'une est une plaque, permet d'usiner la surface de coulissement par rectification. Une surface de coulissement parfaitement lisse permet de réduire au minimum les infiltrations de métal dans le plan de coulissement.
L'avantage de ce tube composite réside dans le fait gue la réalisation de deux surfaces planes est plus aisée que celle d'une saillie annulaire et d'une rainure complémentaire.
Selon ce document, une planéité suffisante est obtenue par rectification.
On connaît aussi, par le document FR-A-2241359 , un tube de coulée immergé présentant un canal de section elliptique dont la paroi présente une surépaisseur au niveau du grand axe. Cette surépaisseur est constante sur toute la longueur du tube de coulée.
Dans ce document, on décrit le grand risque de rupture de la partie inférieure du tube de coulée au niveau des orifices de décharge latéraux mais non pas au niveau du collet. Or, l'expérience montre qu'en raison des sollici¬ tations extrêmes que subit le matériau réfractaire lors du changement du tube, les tubes de coulée sont fragilisés à l'endroit du collet.
La partie vulnérable des tubes de coulée connus se situe au niveau du collet. C'est à cet endroit que s'exerce le couple de réaction mécanique lors du changement de tube. La partie plongeante du tube déplacée parallèlement à elle-même de la position d'attente vers la position de service est en effet freinée par la viscosité du bain de métal fondu dans le moule.
Pour y remédier on a proposé d'augmenter l'épaisseur des tubes de l'élément cylindrique, mais les contingences des dispositifs d'amenée et d'échange des tubes de coulée, le poids excessif des tubes et le peu d'espace disponible sous le conteneur métallurgique empêchent d'avoir des épaisseurs plus importantes.
La présente invention vise à résoudre ce problème et propose un tube tel que décrit dans le premier paragraphe du présent mémoire.
La solution suivant l'invention consiste à renforcer l'épaisseur du tube non pas sur tout le pourtour et toute la longueur de l'élément tubulaire, mais unigue ent aux endroits les plus sollicités.
Dans ce but, le tube présente au niveau du collet et plus particulièrement dans les portions de parois dirigées dans la direction de déplacement du tube, une surépaisseur de matériau céramique par rapport à l'épaisseur de matière au niveau d'une autre section transversale de l'élément tubulaire.
Le collet est conique et de section transversale oblongue.
Dans la forme de réalisation proposée, le collet affleure les rebords avant et arrière de la face supérieure, tandis qu'il se trouve en retrait des rebords latéraux de ladite face supérieure. De ce fait, les rebords latéraux sont libres et peuvent prendre appui sur le dispositif mécanique de changement de tube.
La forme oblongue du collet dans la direction de déplacement contribue à renforcer sa résistance mécanique a la poussée exercée par la tige lors de changement de tube de coulée.
La section oblongue sert à augmenter le moment d'inertie et de diminuer par ce fait le risque de rupture.
Lorsque l'élément tubulaire comporte, faisant corps avec lui, une bride d'ancrage destinée à fixer une plaque rapportée, réalisée en un matériau réfractaire différent de l'élément tubulaire et soumise à une rectification afin de mieux être adaptée à coulisser contre la plaque de référence, le collet de renforcement fait corps avec ladite bride d'ancrage.
De même, lorsque la plaque rapportée et l'élément tubulaire sont d'une seule pièce, le collet fait corps avec ceux-ci. Les particularités et détails de l'invention, ainsi que d'autres caractéristiσues apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation particulière du tube de coulée suivant l'invention, donnée à titre illustratif et non limitatif.
Cette description se réfère aux dessins ci-joints, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tube de coulée selon l'invention;
la figure 2 est une vue en plan d'une plaque réfractaire rapportée au tube;
la figure 3 est une vue en coupe transversale du tube de coulée montré dans la figure 1;
la figure 4 est une vue de dessous du tube de coulée montré dans les figures 1 et 3;
la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une seconde forme de réalisation d'un tube de coulée selon l'invention; et
la figure 6 est une vue en coupe transversale du tube montré dans la figure 5.
Dans ces figures, les mêmes signes de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Comme illustré dans la figure 1, un tube de coulée 1 est formé d'un élément tubulaire 2 présentant un canal central interne 3 de section constante et d'une plaσue rapportée 4 de section rectangulaire. L'élément tubulaire 2 est généralement réalisé en un matériau réfractaire résistant à l'érosion.
Le corps de l'élément tubulaire 2 peut comporter un insert 5 en oxyde de zirconium destiné a protéger au moins une partie de la paroi extérieure du tube de l'action érosive conjuguée de l'acier et de l'air à l'endroit du niveau d'acier dans le moule. L'extrémité inférieure de l'élément tubulaire 2 présente des orifices latéraux 6, 7 qui débouchent dans la direction de déplacement du tube de façon diamétralement opposée. Ces orifices sont destinés à défléchir le jet de coulée et atténuer l'action érosive des remous. (Fig.l)
L'extrémité supérieure de l'élément tubulaire 2 porte une face supérieure parfaitement plane faisant partie intégrante de l'élément tubulaire 2. Le bord de la face supérieure et sa jonction avec l'extrémité supérieure de l'élément tubulaire 2 du tube sont renforcés par un collet 9 présentant du côté des portions de parois dirigées dans le sens de déplacement du tube 1, une surépaisseur de matériau céramique, de manière à présenter une section oblongue. (Fig.4)
L'extrémité supérieure de l'élément tubulaire a la même composition gue l'élément tubulaire 2 et forme avec celui-ci une même et seule pièce ou entité. Elle peut présenter, soit une surface à emboîtement simple (Fig.l et 3), soit une surface plane (Fig.5 et 6). La première forme est apte à recevoir une plaque rapportée 4. La face supérieure de la plaque est strictement plane pour assurer l'étanchéité du tube 1 contre le plan de glissement de la plaque de référence non montrée, de manière à éviter toute aspiration d'air atmosphérique ambiant. Ceci permet d'empêcher la formation d'oxydes divers et de bulles dans la masse de métal, nuisant considérablement à la qualité du produit final.
La présente invention propose de renforcer l'épaisseur du tube de coulée uniquement aux endroits les plus sollicités, dans les portions de parois avant et arrière du collet 9. Le collet 9 est de préférence conique et a une section oblongue.
Le collet 9 et au moins la partie supérieure de l'élément tubulaire 2 sont éventuellement recouverts par une enveloppe métallique 10 de protection. Cette enveloppe métallique 10 épouse la forme du collet 9. Elle recouvre avantageusement les rebords latéraux libres relativement durs de la partie supérieure du tube. Ces rebords latéraux servent de patin de coulissement du tube de coulée dans le dispositif d'amenée et de changement de tubes. Sans la présence de l'enveloppe, les rebords latéraux, en raison de la dureté du matériau céramique rayeraient les rails de guidage et provogueraient une usure précoce.
Le mode d'assemblage de la plaque rapportée 4 sur la bride de fixation 8 ne fait intervenir aucune pièce d'ancrage. La bride de fixation 8 et la plaque rapportée 4 sont simplement enserrées dans un boîtier métalliσue de protection 11.
Le collet 9 présente de préférence une forme conique. Comme illustré dans les figures 1 et 6, le collet 9 affleure les rebords avant et arrière de la face supérieure diamétralement opposés par rapport à la direction de déplacement du tube de coulée, lors du changement de tube.
Les rebords latéraux de la plaque rapportée ne sont pas affectés par ces surépaisseurs et peuvent prendre appui sur le dispositif d'amenée et de changement de tube, en particulier sur des rails- guides disposés au voisinage d'un tube de coulée et destinés a amener un tube depuis une position verticale d'attente à côté d'un tube en position de coulée, vers ladite position de coulée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Tube de coulée comprenant un élément tubulaire (2) présentant à une extrémité supérieure, une face supérieure parfaitement plane destinée à glisser dans un dispositif d'amenée et de changement de tube ou d'un dispositif de régulation le long de la face inférieure fixe d'une plaque réfractaire de référence ou mobile d'une plaque-tiroir, l'assemblage de l'extrémité supérieure du tube (1) étant renforcées par un collet et par une enveloppe métallique (10) de protection, caractérisé en ce gue le tube présente au niveau du collet (9) et plus particulièrement dans les portions de parois dirigées dans la direction de déplacement du tube, une surépaisseur de matériau céramique par rapport à l'épaisseur de matière au niveau d'une autre section transversale de l'élément tubulaire.
2. Tube de coulée selon la revendication 1, caractérisé en ce gue le collet (9) est conique et de section transversale oblongue.
3. Tube de coulée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le collet ( 9 ) affleure les rebords avant et arrière de la face supérieure, et en ce qu'il est en retrait' es rebords latéraux de la plaque rapportée destinés à prendre appui sur le dispositif d'amenée et de changement de tube.
4. Tube de coulée selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce gue le collet (9) comporte du côté des portions de parois diamétralement opposées, dans la direction de déplacement du tube, des surépaisseurs gui renforcent la fixation d'un élément tubulaire (2) à une bride de fixation (8) en matériau réfractaire.
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