Brevet FR2099705A1 — publié le 19720317

la présente invention concerne un dispositif pour le transfert de métal liquide d'une poche de coulée dans une lingotière refroi-die, indépendante de la poche, et qui renferme un mandrin refroidi, pour la fabrication de lingots creux, la surface libre du métal 5 d'un liquide du lingot creux à produire étant revêtue d'une poudre de coulée. Le métal liquide est amené' à la section annulaire de coulée ainsi formée, en provenance d'une poche de coulée, située au-dessus- de la lingotière, ou d'un répartiteur. Au-dessous de la lingotière, le lingot ainsi obtenu est guidé par des rouleaux et ■jO tiré de haut en bas d'une façon connue. On répand une poudre de coulée sur la surface libre du liquide» Ainsi qu'il est connu, le métal coulé peut passer du répartiteur à la section de coulée annulaire en chute libre. Toutefois, il existe alors un risque de souiller le lingot pat entraînement ■|5 de particules de poudre et de scories qui se trouvent sur la surface libre du bain de métal fondu. Par ailleurs^les particules ainsi entraînées risquent de provoquer la formation de points faibles dans la peau du lingot, ces points faibles pouvant éventuellement conduire à la destruction du lingot et à l'échappement du 20 métal liquide. En outre, le jet de coulée qui pénètre profondément dans le bain de métal liquide du lingot peut provoquer un lavage de la peau du lingot qui se formej et s'opposer localement à la croissance de la couche extérieure résistante du lingot, ce qui peut également entraîner une altération ou destruction du lingot. 25 II n'est pas possible non plus d'exclure totalement le risque de gêner ou de mettre en danger le personnel, par projection de métal liquide. En introduisant le métal liquide de la poche de coulée ou du répartiteur dans la lingotière d'une installation de coulée conti-50 nïie par une tubulure de coulée plongeante, qui est reliée au répartiteur ou à la poche de coulée, immergée au-dessous de la surface libre du métal fondu et munie d'un orifice de sortie vertical, on évite l'entraînement de particules de poudre et de scories, et la projection de métal liquide du jet de coulée» Par contre, 35 ce procédé accentue la pénétration du jet à grande profondeur ainsi que son effet de lavage de la couche extérieure en cours de formation sur le lingot. En utilisant une seule tubulure de sortie immergéeà orifice de sortie vertical, on obtient une répartition irrégulière du métal coulé sur la section circulaire de la coulée 40 .et, par conséquent, une irrégularité de la solidification du corps 7127297 2 2099705 creux. Comparativement à ce procédé, un autre procédé connu, qui consiste à utiliser deux tubuluresde coulée immergées, disposées symétriquement par rapport à l'axe du lingot creux, et possédant 5 des orifices de sortie verticaux,pour obtenir une introduction uniforme du métal dans la section annulaire de la coulée, présente des inconvénients, d'une partj parce que, dans le cas de coulée simultanée de plusieurs lingots au moyen d'un répartiteur, l'alignement et le centrage des tubulures de sortie immergées qu'il est 10 nécessaire de prévoir en un nombre double conduisent à des difficultés dans la mise ®n oeuvre pratique et, d'autre part, paree que, lorsque l'on coule avec deux tubulures de coulée immergées par lingot, il est nécessaire de régler l'arrivée du métal par deux quenouilles dans le répartiteur. On n'est pas certain d'obtenir 15 un débit uniforme du métal à travers les deux tubvilures de coulée Immergées qui correspondent à un même lingot. En utilisant des tubulures de coulée présentant des- orifices de sortie latéraux, c'est-à-dire une construction qui est connue et utilisée pour la coulée des sections pleines, on réduit consi-20 dérablement la profondeur de pénétration du jet dè métal dans le bain de métal liquide du lingot et on réduit les phénomènes secondaires indésirables qui sont liés à la profondeur de pénétration. Toutefois, la couche extérieure qui se forme dans la région de la surface libre du bain de métal fondu peut encore être 25 erodée par le jet de métal qui est' projeté ta&gentiellement sur cette couche extérieure. l'invention vise à réaliser Tin dispositif qui élimine les difficultés susmentionnées, qui évite de faire pénétrer le jet de métal à grande profondeur dans le bain de métal fondu du lingot, 30 qui assure une répartition régulière du métal coulé sur la section circulaire de la coulée et qui évite le courant érodant dans la zone de la surface libre du bain de métal fondu. l'invention a pour objet un dispositif de transfert de métal liquide d'une poche de coulée dans une lingotière renfermant un 35 mandrin, et dans laquelle la surface libre du bain de métal fondu du lingot creux à produire est recouverte d'une poudre de coulée, la lingotière et le mandrin sont refroidis, le lingot creux est délimité par la fente annulaire comprise entre la lingotière et le mandrin. 40 l'invention est caractérisée par un corps creux, qui relie la 7127297 3 2G99705 poche de coulée à la surface libre du métal fondu, et gui est disposé en une position excentrée par rapport à l'axe de la lingotière., ledit corps creux se raccordant avec un canal annulaire en segment de couronne, disposé à peu près horizontalement, dont les orifices 5 de sortie, qui se trouvent au-dessous de la surface libre du métal • fondu, forment entre eux un angle (A qui, en vue de dessus, correspond à peu près .à l'angle inscrit de l'arc de c.ercle qui délimite la surface intérieure du canal annulaire. Ce canal peut être incliné sur l'horizontale, vers le haut ou vers le bas, d'un angle •|0 pouvant atteindre 45°* le changement de direction que le jet de couléesubit dans le canal annulaire., et la turbulence. qui en résuit ey. annulent une grande partie de son énergie cinétique, ce qui réduit la vitesse du jet qui fait issue dans la lingotière. la section du corps creux qui plonge au-dessous delà surface li-■15 bre du métal fondu doit être supérieure, de préférence à peu près trois fois supérieure., à la section de l'orifice de sortie de la poche de coulée. la paroi intérieure du corps creux doit entourer le jet de coulée à un certain écartement sur toute la hauteur de sa chute libre. Cette caractéristique engendre une forte tur-20 bulence dans le jet. la forme de la section du corps creux est. de préférence circula-ire, mais elle peut naturellement être également rectangulaire. Suivant une autre caractéristique de l'invention,la surface de la section des deux orifices de sortie du canal annulaire doit être également supérieure à la surface de section de 25 l'orifice de sortie de la poche de coulée. Ici également, il est préférable d'utiliser une surface de section à peu près trois fois supérieure à la section de sortie de la poche. Cette caractéristique réduit la vitesse de l'écoulement du métal qui sort du canal annulaire au-dessous de la surface libre du métal liquide, 30 de sorte que l'écoulement n'exerce aucun effet préjudiciable sur la solidification du lingot. l'angle inscrit doit être compris entre 45 et 180°, de préférence entre 60 et 100o„ la ligne d'intersection des plans se trouve dans la région du débouché du. corps creux dans le canal 35 annulaire, la direction du flux de sortie du métal ne présente pas une importance essentielle, l'axe.du canal annulaire peut former une partie de polygone. . l'invention sera décrite à présent en regard des dessins annexés sur lesquels : 40 la figure 1 est une vue schématique en élévation de côté ; et 7127297 + 2099705 La figure 2 est une coupe suivant la linge A-A de la figure 1. Sur la figure 1, on a omis de représenter le mandrin pour simplifier les dessins. Le métal sort du répartiteur 1 par une tubulure de coulée 8 5 commandée par une quenouille 7, et pénètre dans le dispositif raccordé au répartiteur. Suivant l'invention, ce dispositif est constitué par un corps creux cylindrique vertical 3 en matière réfrac-taire et par uncanal annulaire horizontal 5 qui se raccorde à ce corps creux, et qui est également en matière réfractaire. Dans le 10 corps creux 3» le métal coulé descend au-dessous de la surface libre 2 du métal fondu contenu dans la lingotière 9 et, après changement de direction, se répartit en deux jets partiels. Oes jets partiels sont conduits par le canal annulaire 5 à peu près horizontal, et font issue, à travers les orifices de sortie 6, 15 dans la section de coulée formée par la lingotière 9 et le mandrin 10. Le dispositif de fixation du mandrin est représenté en 11. Les orifices de sortie 6 du canal annulaire 5 se trouvent au-dessous de la surface libre 2 du bain de métal fondu. Les plans dans lesquels se trouvent les orifices de sortie forment entre eux un 20 angle qui, en vue de dessus, se présente sous la forme d'un angle d'environ 45°, qui est inscrit dans l'arc de cercle qui limite intérieurement le canal annulaire 5* 7127297 5 2099705 REVENDICATIONS 1„- Dispositif de transfert du métal liquide d'une poche de coulée dans une lingotière refroidie, indépendante de la poche et renfermant un mandrin refroidi, pour la production de lingots 5 creux, et dans le cas où la surface libre du métal fondu du lingot creux à obtenir est recouverte d'une poudre de coulée, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un corps creux, excentré par rapport à l'axe de la lingotière, et qui relie la poche de coulée à la surface libre du métal fondu;ledit corps creux 10 se raccordant à un canal annulaire en segment de couronne sensiblement horizontal, dont les orifices de sortie, qui se trouvent au-dessous de la surface libre du métal fondu, forment entre eux un angle qui, vu de dessus se présente comme l'angle inscrit dans l'arc de cercle qui limite intérieurement le caria] annulaire. 15 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle inscrit est compris entre 45 et 180°, de préférence entre 60 et 100°. 3«- Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la somme des surfaces des sections des orifices 20 de sortie est plusieurs fois supérieure à la surface de la section de l'orifice de la tubulure de coulée de la poche, 4.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que la section libre du corps creux est plusieurs fois supérieure à la section de l'orifice de la tubulure de 25 coulée, 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canal annulaire est incliné sur l'horizontal, vers le haut, ou vers le bas.