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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2521462A1
Family ID 8381481
Probable Assignee Poncet Pierre
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF D'AMENEE DU METAL DANS LES LINGOTIERES DE COULEE
CONTINUE
EN Title METAL FEED EQUIPMENT FOR CONTINUOUS CASTING - INCLUDES
STOPPER EXTENSION CREATING BACK PRESSURE IN IMMERSION NOZZLE
Abstract
_________________________________________________________________
DANS UNE INSTALLATION DE COULEE CONTINUE COMPRENANT UNE BUSETTE 3 QUI,
PARTANT DU REPARTITEUR OU "TUNDISH" 1, PLONGE DANS LE BAIN 4 DE METAL
LIQUIDE, AU DESSOUS DE LA COUCHE 5 DE LAITIER, L'ECOULEMENT ETANT
REGLE PAR UNE "QUENOUILLE" 2, ON CREE UN ETRANGLEMENT A LA SORTIE DE
LA BUSETTE 3, PAR EXEMPLE A L'AIDE D'UNE "QUENOUILLE SECONDAIRE" 6, DE
FACON A EVITER L'APPARITION A L'INTERIEUR DE LADITE BUSETTE 3 D'UNE
DEPRESSION SUSCEPTIBLE DE PROVOQUER DES RENTREES D'AIR ET LA FORMATION
DE FLOCONS D'oxide.
Equipment for feeding molten metal to a continuous casting mould,
comprising a tundish provided with a stopper and a nozzle which
extends from the tundish bottom into the melt in the mould, is
designed so that the lower end of the nozzle can be constricted
sufficiently to create an overpressure within the nozzle which
compensates for contraction of the metal stream cross-section.
Specifically, the stopper is extended or a stopper extension is
provided to close the nozzle opening almost completely. percent
Aspiration of air into the vena contracta is prevented so that oxidn.
of excess aluminium in the steel being cast and consequent blockage of
the nozzle by alumina are avoided.
Description
_________________________________________________________________
On sait que dans la technique de la coulee continue, notamment de
l'acier, le metal a ltetat liquide est deverse dans une cuvette ou
repartiteur (souvent designe du nom anglo-saxon de tundish ) d'ou il
s'ecoule par gravite dans la lingotiere, cet ecoulement etant regle en
general par un clapet refractaire ou "quenouille. Pour eviter toute
oxydation lton prevoit entre le tundish et la lingotiere un tube ou
"busette", fait en un materiau refractaire convenable, qui plonge dans
celle-ci. Enfin l'on maintient sur la surface du bain une couche
protectrice de laitier.
L'experience montre toutefois que la busette a tendance a s'obstruer
sous lteffet de scories, ce qui gene considerablement la bonne marche
de la coulee. On a suppose qu'il s'agissait de particules d'alumine ou
analogues entrainees par le metal liquide a partir de la couche de
laitier qui flotte dans le repartiteur ou tundish et lton a cherche a
y remedier en soufflant de l'argon dans la busette.Cela s'est avere
efficace, mais a entrae d'autres inconvenients, savoir que le gaz
ainsi injecte provoque des bouillonnements qui brassent le bain dans
la zone superieure de la lingotiere en reduisant ainsi ltefficacite de
la couche protectrice de laitier et qui genent considerablement le
fonctionnement des appareils optiques de detection et de surveillante
du niveau du metal dans la lingotiere.
La presente invention vise a remedier a ce qui precede. Elle est basee
sur cette constatation que les depots indesirables d'alumine et
analogues ne proviennent pas essentiellement de particules entraSnees
a partir du tundish, mais bien de ltoxydation 8 l'interieur de la
busette, non parfaitement etanche, du petit exces d'aluminium qu'on
retrouve touJours dans les aciers. Aux temperatures operatoires il
s'avere que les busettes sont plus ou moins poreuses, que leur liaison
avec le repartiteur ou tundish n'est pas parfaitement etanche, et que
sous lteffet de trompe aspirante provoque par l'ecoulement du metal
fondu, de l'air y penetre en quantite non negligeable.L'aluminium
residuel renferme par l'acier s'oxide ainsi immediatement autour du
jet de metal liquide en donnant naissance a des flocons d'alumine qui
sont en principe entraes et viennent se retrouver ainsi dans la couche
de laitier a l'interieur de la lingotiere. Mais parfois ces flocons
s'accrochent en partie aux parois et arrivent a former des amas qui,
lorsqu'ils se detachent, viennent obstruer plus ou moins completement
le debouche de la busette.L'effet benefique de l'injection d'argon
ntest donc pas du comme on l'a cru jusqu'ici a lteffet mecanique
d'entrainement des impuretes exerce par ce gaz, mais surtout au fait
qu'il casse la depression resultant de l'effet de trompe et empeche ou
attenue ainsi toute rentree d'aIr.
Conformement a l'invention l'on realise a la sortie de la busette un
etranglement suffisant pour y creer une surpression propre a compenser
l'effet de trompe precite. Bien entendu cet etranglement doit etre
reglable en fonction de la position d'ouverture de la quenouille.
Dans une forme d'execution preferee l'on fait comporter a la
quenouille un prolongement vers le bas, ou quenouille secondaire';
qui, a la position ferme de celle-ci, vient obturer presque
completement le debouche de la busette sans toutefois s'appliquer
contre elle, ceci afin d'eviter d'imposer a cette derniere une poussee
mecanique qu'elle risquerait de mal supporter. Ce prolongement peut
etre solidaire de la quenouille, mais il est egalement possible de le
realiser sous la forme d'une piece independante commandee separement,
par exemple a travers un alesage axial prevu dans cette quenouille, ou
simplement appliquee contre celle-ci en direction du haut par la
poussee hydrostatique exerce par le metal liquide en raison de sa
forte densite.
Le dessin annexe, donne a titre d'exemple, permettra de mieux
comprendre l'invention, les caracteristiques qu'elle presente et les
avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est une coupe schematique montrant un dispositif suivant
l'invention dans lequel la quenouille secondaire est rigidement
solidaire de la principale, les pieces etant representees a la
position de fermeture de ltecoulement du metal a partir du tundish.
Fig. 2 est une vue partielle montrant une variante dans laquelle la
quenouille secondaire est independante de la quenouille principale,
mais est appliquee en service contre cette derniere par la poussee d
'Archimede.
Fig. 3 est une coupe suivant III-III (fig. 2).
Fig. 4 montre une variante de la forme d'execution de fig. 2 et 3.
Fig. 5 illustre une forme d'execution dans laquelle la quenouille
secondaire est accrochee a la quenouille principale.
Fig. 6 et 7 montrent des variantes de la disposition de l'extreilte
inferieure de la quenouille secondaire par rapport a la surfacez
d'etranglement avec laquelle elle coopere.
Fig, 8 correspond a une forme d'execution dans laquelle la quenouille
secondaire est commandee independamment de la principale.
Dans la vue tres schematisee de fig. 1 l'on apercoit en 1 la cuvette,
repartiteur ou tundish dans lequel on vient deverser les poches
d'acier en fusion. La reference 2 designe la quenouille propre a
former clapet de reglage de l'ecoulement du metal dans la busette de
coulee 3 et de la dans le bain liquide 4 dans lequel celle-ci plonge
en partie. On a figure en 5 la couche de laitier qui protege l'acier
de l'oxydation. Pour simplifier on a suppose qu'on se trouvait a la
position fermee de la quenouille.
Conformement a l'invention l'on a associe a la quenouille 2, ou
quenouille principale, un prolongement 6 a moindre diametre, ou
quenouille secondaire, qui s'enfonce dans la busette 3 en menageant un
espace intermediaire important 7 et qui vient se terminer presque au
contact de l'epaulement tronconique 8 formant l'entree du debouche de
celle-ci.
Lorsqu'on souleve la quenouille principale 2 pour permettre
l'ecoulement du metal liquide, on entraine le prolongement 6 et l'on
decouvre ainsi le debouche de la busette. Mais il subsiste au droit de
ltepaulement 8 un etranglement, de sorte que moyennant un
dimensionnement judicieux des pieces, on peut obtenir que le metal
liquide qui remplit alors l'espace 7 se trouve toujours sous une
pression hydrostatique superieure a la pression atmospherique
exterieure, ce qui exclut toute rentree d'air a travers la paroi
poreuse de la busette ou par les inevitables defauts d'etancheite des
joints.
L'experience montre qu'au contraire en l'absence de la quenouille
secondaire 6, le courant d'acier liquide qui s' engage a grande
vitesse dans la busette 3 quand on souleve la quenouille principale 2,
agit a la facon d'une trompe aspirante et fait apparaitre une
depression qui provoque de telles rentrees d'air. Ce sont ces
dernieres qui entrainent des phenomenes d'oxydation et donnent
naissance a des flocons d'alumine.
Normalement ces flocons sont entraines et viennent finalement se
melanger au laitier 5, mais il arrive parfois qu'il se forme des amas
qui, lorsqu'ils se detachent enfin de la paroi, peuvent occasionner
des obstructions genantes. L'invention permet d'eviter totalement ce
phenomene sans aucune injection d'argon ou autre.
On pourrait evidemment songer a n'utiliser que la quenouille
secondaire 6 pour commander ltecoulement du metal liquide, l'entree de
la busette 3 restant constamment ouverte. Mais il faudrait alors que
cette quenouille secondaire 6 vienne s'appliquer sur ltepaulement 8,
ce qui imposerait a la busette 3 des contraintes susceptibles de la
deteriorer ou de l'arracher du repartiteur ou tundish 1.
Dans la forme d'execution de fig. 2, la quenouille secondaire 6 n'est
plus rigidement solidaire de la principale 2. Mais en raison de sa
densite tres inferieure a celle du metal fondu, elle tend a flotter et
par consequent a rester appliquee contre l'extremite inferieure de
celle-ci dopt elle suit les mouvements. Sur les dessins la quenouille
principale 2 etant fermee, il n'y a pas de metal dans la busette 3 et
par consequent la quenouille auxiliaire 6 n'est pas soulevee et repose
sur la portee 8. Son centrage est assure par des saillies interieures
de guidage 9 (fig. 3).On remarquera que dans cette forme d'execution
la busette debouche par deux canaux lateraux 10, ce qui ne change rien
au fonctionnement general. LA encore a la position fermee de la
quenouille principale 2, il subsiste un leger jeu entre la quenouille
secondaire 6 et son siege 8, en supposant celle-ci soulevee.
Un avantage important de la disposition a quenouille secondaire
flottante" de fig. 2 et 3 reside dans le fait que si l'on choisit la
densite de cette quenouille secondaire 6 de facon qu'elle soit
intermediaire entre celle de l'acier liquide et celle du laitier, on
peut obtenir que lorsque la coulee se termine, ltecoulement du liquide
s'arrente automati quemeut des que le laitier surnageant penetre dans
la busette. On evite ainsi soit des dechets de fin de coulee par trop
importants resultant de ce qu'un operateur a 'referme trop t8t la
quenouille principale, soit l'apparition de defauts dus a l'inclusion
de laitier dans la partie terminale de la barre d'acier coulee.
Fig. 4 indique une variante de la disposition de fig. 2 et 3, suivant.
laquelle le centrage de la quenouille secondaire est obtenu non plus
par des saillies de guidage telles que 9, mais bien en prevoyant en
bout de la quenouille principale 2 une depression axiale conique 2a
dans laquelle vient s'engager I'extremite superieure de la quenouille
secondaire 6.
Fig. 5 montre une disposition intermediaire entre celles de fig. l et
de fig. 2 a 4. Ici la quenouille secondaire 6 constitue egalement une
piece separee, mais son extremite superieure en forme de bouton 6a est
accrochee dans une chambrure 2b creusee dans l'extremite inferieure de
la quenouille principale 2. On peut imaginer, par exemple, que le
debouche de la chambrure 2b est rectangulaire et qu'il en va de meBe
pour le bouton 6a qu'on peut donc introduire en le-presentant suivant
une orientation determinee, puis accrocher en le faisant simplement
tourner sur lui-meme. On peut egalement agencer les choses de facon
que le bouton puisse etre introduit en presentant la quenouille
auxiliaire horizontalement, et qu'on le verrouille ensuite en place en
redressant celle-ci.
En fig. 6 on retrouve une busette a debouche axial avec une quenouille
secondaire se terminant sous la forme d'un clapet tronconique, la
petite base du tronc se prolongeant quelque peu, comme indique en ll,
pour contribuer a assurer un etranglement de la section de passage au
debut de la levee de l'ensemble de la quenouille principale et de la
quenouille secondaire. Ainsi l'etranglement initial de ltecoulement du
metal ne commence a se dilater que lorsque la quenouille principale 2
s'est nettement soulevee de son siege.
Dans la forme d'execution de fig. 7 ce retard a l'ouverture du
debouche de la busette est obtenu en prevoyant simplement dans le bas
de celle-ci un retrecissement cylindrique rapporte 12 et en supprimant
toute sorte de siege pour la quenouille secondaire 6. Ici comme en
fig. 2 le debouche de cette busette est assure par deux canaux
lateraux.
Bien entendu le retrecissement 12 pourrait etre d'une seule piece avec
la busette 3.
Enfin fig. 8 montre une forme d'execution dans laquelle la quenouille
secondaire 6 traverse la quenouille principale 2 prevue tubulaire, ces
deux organes etant commandes independamment l'un de l'autre. On peut
ainsi prevoir de soulever d'abord la quenouille principale pour
laisser l'acier penetrer dans la busette, la quenouille secondaire
restant fermee, sauf le leger jeu de securite prevu pour eviter toute
contrainte appliquee a la busette, puis manoeuvrer cette quenouille
secondaire pour regler l'ecoulement du metal.
I1 doit d'ailleurs etre entendu que la description qui precede n'a ete
donnee qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine
de l'invention dont on ne sortirait pas en remplacant les details
d'execution decrits par tous autres equivalents.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Dispositif d'amenee du metal liquide a la lingotiere dans les
installations de coulee continue, du genre comportant une cuvette ou
"tundish", un clapet. ou "quenouille" destine a etre abaisse sur un
siege prevu au fond du tundish pour regler l'ecoulement du metal, et
une busette qui s'entend vers le bas a partir de ce siege pour plonger
dans le bain metallique, caracterise en ce qu'il comporte des moyens
propres a realiser au voisinage de l'extremite inferieure de la
busette (3) un etranglement suffisant pour creer a l'interieur de
celle-ci une surpression compensant l'effet de trompe aspirante
provoque par ltecoule- ment du metal.-
2.Dispositif suivant la revendication 1, caracterise en ce que la
quenouille (2) comporte un prolongement vers le bas ou "quenouille
secondaire" (6) qui coopere avec une partie fixe inferieure de la
busette (3) pour obturer presque completement le debouche de celle-ci
sans toutefois lui appliquer des contraintes mecaniques excessives.
3. Dispositif suivant la revendication 2, caracterise en ce que la
quenouille secondaire (6) est solidaire de la quenouille principale
(2i.
4. Dispositif suivant la revendication 2, caracterise en ce que la
quenouille secondaire (6) est independante de la quenouille principale
(2), mais est maintenue appliquee contre EIle par la pousse
d'Archimede due au aetal fondu.
5. Dispositif suivant la revendication 2, caracterise en ce que la
dexisit de la quenouille secondaire (6) est intermediaire entre celle
du metal liquide (4) et celle du laitier (5) de maniere que cette
quenouille secondaire se ferme automatiquement des que le laitier
s'ecoule dans la busette (3).
6. Dispositif suivant la revendication 2, caracterise en ce que la
quenouille secondaire (6) est accrochee en bout de la quenouille
principale (2).
7. Dispositif suivant la revendication 2, caracterise en ce que la
quenouille principale (2) est prevue tubulaire et est traversee par la
quenouille secondaire (6), laquelle est commandee de facon
independante.
8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4,
caracterise en ce que la partie fixe (12) avec laquelle coopere la
quenouille secondaire (6) entoure celle-ci avec un certain jeu, de
facon qu'au debut du soulevement de cette quenouille secondaire le
passage d'ecoulement de l'acier reste fortement etrangle et ne
commence a s'ouvrir davantage que lorsque la quenouille principale (2)
s'est deja soulevee de facon appreciable.
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