Brevet FR2011923A1 — publié le 19700313

i 2011923 La présente invention concerne une tuyère immergée pour la coulée en continu et elle a pour but de réaliser une tuyère immergée améliorée pour la coulée en moule depuis un bassin de coulée, de manière à assurer une opération de coulée optiffiale0 5 Comme cela est bien connu, pour la coulée en continu, une tuyère ouverte est utilisée sur le bassin de coulée de sanière à verser l'acier liquide dans le raoule« Cependants dans la tuyère ouverte antérieure, le passage de selle-ci est suffisamment petit pour que l'acier liquide ne pénètre pas trop profondément dans le 10 moule et, avec une telle tuyère présentant un passage réduit, lorsque la température de 1'acier liquide est un peu plus basse ou lorsque des éléments non métalliques, tels que l'alumine (Al^O^) et autres, se trouvent en quantité trop importante dans l'acier liquide, la tuyère peut être obstruéec Plus spécialements dans le 15 cas d'une teneur élevée en aluminium soluble de l'a.cier liquideD la tuyère est fréquemment obstruées ce qui interrompt la coulée0 Dans de tels cas d'obstruction, celle-ci est détruite avec de 1° oxygène mais, lors d'une telle ouverture avec l*©xygèse0 des ties de l'acier liquide sont oxydée? pour donner des laitiars gui 20 parviennent dans le moule da sort® ç;»-.e la surface dss pièces ao'> lées seart- souillée et que des fractions de laitier sorat, d'usaa manière désavantageuse, mélangées dans les pièces d'acierg ce qui réduit la qualité de l'acier. De plus, étaat donné «que le cousant qui passe par cette tuyère ouverte est généralement versé dans 1g 25 moule en traversant l'air atmosphériques l'acier liquide est oxydé par cet air atmosphérique, ce par quoi la qualité ds l'acier se trouve réduite par suite de la pollution par oxydation«, De telles tuyères à section de passage réduite limitent la vitesse de déversement de l'acier liquide et, si le diaaètrs du passage est 30 agrandi pour accroître la vitesse d'écoulement, le courant s'enfonce profondément dans l'acier liquide coulés ce qui empêche les pièces d'acier de se solidifier de façon uniforme et entraine lf apparition de fissures dans les dites pièces d*acierc La présents invention a pour but de remédier aux inconvénients ci«dessus oen-35 tionnés de l'art antérieur et de réaliser une opération de coulée en continu optimale» L'objet fondamental de la présente invention est d'éviter que l'acier liquide vienne au contact de l'air atmosphérique et elle a pour but de réaliser une coulée de haute efficacité et d' 40 assurer une solidification uniforme des pièces d'acier en évitant BAD ORIGINAL 69 19187 2 2011923 les défauts tels que les fissures et autres» A savoir, l'invention consiste à fermer la partie à l'extrémité inférieure du passage i interne lequel a une longueur suffisante pour pénétrer dans 1 * acier liquide se trouvant dans le moule et à prévoir, d'autre part, 5 une sortie présentant un certain angle d'inclinaison vers le bas» sortie qui est reliée au passage interne» De cette manière^ 1' acier liquide est à l'abri d'une oxydation par l'air atmosphérique et d'une souillure par des milieux oxydants tandis que le diamètre du passage est accru pour éviter toute obstruction de la ÎO tuyère, le flux d'acier liquide ne pénétrant toutefois pas profondément dans l'acier liquide coulé se trouvant dans le moule, ce qui assure une solidification uniforme du lingot, sans fissure ou autre défaut» De cette manière, la vitesse d'écoulement de la coulée est accrue, tout en obtenant un lingot présentant les pro-15 priétés optimales, par accroissement du passage de la tuyère» En conséquence, il est évident que l'on assure de façon régulière une opération de coulée en continu très avantageuse» Uïî autre objet de la présente invention est d'assurer la formation uniforme d'îme couche de couverture constituée par nn 20 flax, réalisé® eu recouvrant la surface de l'acier liquide se trouvant daas la lingotière et elle a pour but d'empêcher 1'oxyda» tion de 3,a surface libre de l'acier liquide ou l'apparition d'un fila aie surfaco et la destruction de ce film» Pour parvenir à ce résultat la présenta invention a également pour objet de détermi-25 ter un angle de sortie convenable en prenant en considération le rapport entre la largeur et l8épaisseur du lingot à couler» De cette manière, le courant qui s'écoule depuis la sortie ne pénètre pas profondément dans 1'acier liquide coulé se trouvant dans le moule et, également, ne reflue pas sur la surface libre 30 de sorte que la couche de flux est toujours maintenu uniforme ce qui évite toute oxydation de l'acier» De nombreuses autres caractéristiques ou effets de la mise en oeuvre de l'invention apparaîtront à la lecture de la descrip» tion faite ci'«après avec référence aux dessins ci-annexés dans 35 lesquels: Fig» 1 A est une vue en élévation latérale d'un mode de réalisation typique de la tuyère objet de la présente invention; Fig» î B en est une vue en plan; Fig® 1 C en est une vue en coupe par C-C de figure 1 A; 40 Figc 1 D en est une vue ers coupe par D»D de :*igi'.re 1 C; BAD GRIGiNAL 69 19187 3 2011923 Fig. 2 est une vue en coupe expliquant les conditions de coulée avec la dite tuyère; Fig. 3 est une vue en coupe expliquant la manière dont la sortie perturbe la formation de la couche de flux en fonction de 5 la section transversale du lingot et Fig. 4 est un diagramme donnant la relation entre ^inclinaison vers le bas de la sortie et la section caractéristique du lingot à couler. La tuyère de la présente invention présente la particula-10 rite que la périphérie supérieure du corps tubulaire 1 es/t agrandie de façon appropriée, comme illustré dans les figures 1» pour donner une partie de montage 2 et que le passage interne 3 de celle-ci est également agrandi pour faciliter la coulée de l'acier liquide, la partie inférieure de celle-ci formant, d'autre part, 15 une partie de fermeture 5 dans la partie correspondant à la ligne axiale du passage interne 3, le dit passage 3 étant subdivisé pour former une pluralité de sorties 4, Le passage interne 3 peut être elliptique, oblong ou polygonal, toutefois des considérations on ce qui concerne la perte de charge liquide amènent à adopter una 20 forme circulaire quelleque soit l'importance de la section. En effet la longueur périphérique du cercle est plus petite pour uee section donnée. La partie montée 2 peut être rendue divergente csn agrandissant sa partie inférieure en fonction des circonstances ou elle peut être comme représenté réalisée sous forme d'une tiayèro 25 à montage externe, inversement on peut adopter le dispositif à montage interne. La tuyère de la présente invention est utilisée corame re« présenté de façon typique dans la figure 2S la tuyère 1 étant z-ons-tée sur le bassin de coulée 13 parallèlement à la direction axiale 30 du lingot 11 et le dit lingot étant suspendu et inséré dans le moule en prévoyant des moyens de refroidissement à lseau oîi autres moyens de refroidissanent. convenables • La présente invention consiste à plonqer la sortie 4 connectée au passage 3 sous la r»urfacG de l'acier liquide 16 en dessous de la couche de flux 15 et à dé-35 verser l'acier liquide dans le moule pour couler le lingot0 Ainsi le passage 3 pénètre en dessous de la dite surface, ce par quoi le taux dfécoulement de cet acier liquide qui s'écoule vers le bas à travers ce passage 3 est non seulement limité par l'acier liquide 16 se trouvant dans le moule mais également est limité par la 40 structure de cette tuyère dont la partie d'extrémité inférieure BAD ORIGINAL 69 19187 4 2011923 qui forme la sortie est fermée de sorte que le passage peut avoir une dimension très grande,, En conséquence, la tuyère peut être mise utilement à l'abri des obturations. Etant donné que l'acier liquide venant du bassin de coulée 13 ne vient jamais en contact 5 avec l'air atmosphérique et est versé directement sous la surface libre se trouvant dans le moule, le dit acier liquide n'est jamais oxydé et la qualité de l'acier n'est jamais dégrâdée par les agents d'oxydation. Le dit passage à très grande dimension 3 et la sortie reliée à celui-ci, améliorent la vitesse de coulée de l'acier li-10 quide et, de ce fait, la tuyère est mise à l'abri des obturations. En ce qui concerne l'angle d'inclinaison vers le bas 0 représenté dans la figure 1, on a déterminé certains angles d'orientation vers le bas par différentes recherches théoriques et pratiques. Avec la tuyère de l'invention, les sorties représentées dans 15 la figure 2 plongent en dessous de la surface de l'acier liquide 16s ces sorties étant orientées selon la direction de la plus grande largeur du lingot qui doit être coulé dans le moule 12. Lorsque le bouchon de poche 14 est tiré vers le haut pour la coulée, le courant d'acier liquide venant de la sortie 4 a la fors® 20 représentée par des flèches dans la figure 2 et une partie de celui-ci est dirigée vers la paroi du moule 12 et remonte vers le haut tandis qu'une autre partie s'écoule vers le bas. Il en résulte que la surface libre dans le moule 12 présente une température plus basse et, dans le cas d'un acier à haut 25 point de fusions un film solidifié se trouve formé sur la dite surface, ce pourquoi il est nécessaire de recouvrir la surface, par exemple avec un flux 15» Si les angles 0 des sorties sont petits, même lorsqu'ils sont dirigés vers le bas, ou si au contraire ils sont dirigés vers le haut, le courant atteint la surface libre 30 à l'intérieur du moule 12 comme représenté dans la figure 3 et un courant d'acier liquide se forme depuis la périphérie vers le centre avec une vitesse élevée. Ce courant gonfle la surface ou rend la vitesse du courant de surface élevée de sorte que le flux 15 recouvrant la surface ne se trouve pas distribué uniformément, 1' 35 acier liquide à la périphérie de la surface interne du moule 12 se trouvant exposé à l'air atmosphérique et la surface étant oxydée. L'oxydation de la surface produit un film de surface sur celle-ci de sorte que la propriété de surface devient moins bonne et qu'apparaissent des dangers de destruction du film comme indiqué ci-40 dessus. Au contraire, lorsque les angles © qui correspondent à un bad ORIGINAL 69 19187 5 2011923 débouché vers le bas de la tuyère sont importants, l'acier liquide provenant du bassin de coulée 13 pénètre profondément dans le moule 11 de sorte que l'acier liquide dans le moule, plus spécialement les parties autour de la surface de celui-ci sont partielle-5 ment solidifiées et empêchent la formation d'une couche solidifiée uniforme» On a, à la suite d'études pratiques sur des modèles, établi la relation entre les angles de sortie © et la section du lingot, c'est-à-dire le rapport L/D de la largeur L à l'épaisseur D, et les angles de sortie 9 trouvés sont représentés dans la fi-10 gure 4. Il a été trouvé que la gamme représentée par la zone hachurée est celle qui convient le mieux. C'est-à-dire plus précisément que l'angle qui convient le mieux correspond seulement à un point nais cet angle optimal est soumis à des variations en fonction de la vitesse de coulée choisie et de la température de 15 l'acier liquide. Il est inutile de dire que, même si l'angle diffère plus ou moins de l'angle optimal, la tuyère peut cependant être mise en oeuvre de la même manière. En conséquence, en prenant en considération ces relations, les angles de sortie de la tuyère sont en principe ceux représentés et peuvent se trouver dans une 20 certaine gamme comme représenté dans la figure 1. Par exemple, lorsque la dite valeur de L/D est de 3, l'angle de sortie 6 est de 57 à 87° et quand L/ï) est égal à ÎO, © est voisin de 5 à 35° et une coulée continue très satisfaisante peut être réalisée de façon sûre dans cette gamme. 25 Une explication sera donnée en ce qui concerne les résultats d'une coulée en continu au moyen de la tuyère conforme à l'invention. Lorsqu'un lingot de 1600 x 200 mm de section a été coulé au moyen de deux tuyères ouvertes de 23 mm de diamètre, le taux de coulée maximum était de 0,6m/mn. ÎO charges sur ÎOO charges pré-30 sentaient des fissures longitudinales sur la surface de rive tandis qu'avec la tuyère immergée de l'invention, le taux de coulée a pu être élevé au* moins jusqu'à 0,87m/mn. De plus aucune fracture n'â été constatée sur la surface de rive. LorsquJun acier calmé à l'aluminium pour une tôle d'acier pour emboutissage profond, réali-35 sée par un procédé de laminage à froid, est coulé en un lingot de 1600 x 200 mm, l'angle © vers le bas optimal pour la sortie de la présente invention est voisin de 20° pour une vitesse de coulée de 0,5m/mn. Lorsque cette vitesse de coulée est de 0,85m/mn, il est souhaitable que l'angle vers le bas © soit voisin de 50°. Le 40 taux d'avance du lingot est réduit lorsque la température de 1* 69 19187 6 2011923 acier liquide est élevée® Au contraire^ lorsqu'elle est basse, il est nécessaire de l'accroître pour la mise en oeuvre pratique. La présente invention adopte le taux d'avance (vitesse de coulée) convenable. L'opération précise ci«dessus mentionnée concerne 5 plus spécialement la coulée en continu de l'acier mais il est évident que la présente invention est également applicable à d» autres métaux liquides. La présente invention est caractérisée par une tuyère présentant un corps tubulaire ayant un passage interne tel que décrit ci-dessus et par la prévision d'une plurali-ÎO té de sorties à la partie inférieure du dit passage interne ce qui permet de choisir un passage de section appropriée, cette tuyère étant mise en oeuvre en introduisant ces sorties en dessous de la surface de l'acier liquide, ce qui permet de choisir un diamètre de passage important. BAD ORIGINAL 69 19187 7 2011923 REVENDICATIONS 1.- Une tuyère immergée pour la coulée en continu, cette tuyère étant montée en dessous du bassin de coulée ou autre réservoir qui contient le métal liquide et déversant l'acier liquide 5 dans le moule placé en dessous du réservoir, la dite tuyère comportant un passage interne caractérisée en ce que la partie d'extré-mité inférieure du corps tubulaire, qui est suffisamment long pour plonger en dessous de la surface du métal liquide se trouvant dans le moule, est fermée et en ce que des sorties formant un angle 10 dirigé obliquement vers le bas sont prévues à la partie inférieure du dit passage. 2.- Un tuyère immergée pour la coulée en continu selon la revendication 1 caractérisée en ce que la sortie de la dite tuyère est inclinée vers le bas selon un angle se trouvant dans une gaame 15 pour laquelle la partie du courant d'écoulement dirigée vers le haut dans l'acier liquide, n'empêche pas la formation d'une couche de flux uniforme et pour laqistUela partie du courant dirigée vers le bas ne pénètre pas trop profondément dans l'acier liquida es trouvant dans le moule, cette gamme étant fonction» du rapport Gn« 20 tre la largeur et l'épaisseur du lingot comme représenté dans la figure 4. 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