Brevet FR2243043A1 — publié le 19750404

la présente invention se rapporte à un tube de-coulée à fond fermé avec des orifices latéraux respectivement disposés en vis-à-vis, qui peut être mis en place de façon centrique dans une coquille de coulée continue, montée verticalement, à section rectangulaire, s'étendant Jusou'en-dessous du niveau de coulée de cette dernière, les orifices du tube de coulée étant tournés vers le cté étroit de la coquille. De tels tubes de coulée formés d'un matériau réfractaire sont généralement fixés sur une trémie intermédiaire prévue au-dessus de la coquille de coulage en continu. On peut également, pour les procédés d'utilisation non continus, équiper une poche de coulée d'un tel tube de coulée sans prévoir de trémie intermédiaire, ladite poche de coulée comportant un bouchon ou une fermeture coulissante. Pour le coulage de l'anier, notamment pour produire des 0rames d'une largeur de 1000 à 2500 mm sur des installations de coulage à grand rendement, par exemple avec un rendement de plus de 1,5 tonne d'acier par minute, on rencontre souvent des difficultés lorsqu'on utilise des tubes de coulée du type précité.En conséquence des grandes vitesses d'écoulement, les jets d'acier sortant latéralement sont entraînés jusqu' à la paroi de la coquille et provoouent à cet emplacement l'érosion de l'enveloppe de la coulée encore mince, si bien que la croissance de l'enveloppe du boudin à l'intérieur de la coquille est perturbé. De tels creusement ou éroslons peuvent également se produire à llintérieur de la coulée lorsque le sens a'écoulement est incliné vers le bas. Cette érosion est souvent å llorigine des cassures de surface sur le boudin ou des interruptions du boudin, le jet d'acier écoulant sous l'action de la--pression ferro-statique sur les parties mécaniques dè l'installation entraînant des détériorations importantes de la machine ainsi qui'une baisse de production. Pour le coulage avec un tube de coulée présentant des orifices latéraux diriges vers le haut, on constate fréauemment un écoulement trop z'ort dans la coquille et une montée du niveau de la coulée, si bien que des parties de la poudre recouvrant le niveau de la coulée sont entraînées à l'intérieur du boudin ce qui provoque la formation d'inclusions non métalliques non désirées dans le boudin solidifié. L'effet de la poudre qui a pour but d'absorber les produits de désoxydation montantset d'assurer un nettoyage de l'acier, est donc au moins partiellement supprimé. On a essayé, en cas d'augmentation du débit de coulée des installations de coulage en continu, d'augmenter la section des orifices latéraux des tubes de coulée pour diminuer la vitesse d écoulement de l'acier. Cette mesure n'a toutefois pas rempli le but recherché. blême pour les très grands orifices et pour des angles d'inclinaison différents des axes de ces orifices par rapport à l'horizontale, l'énergie cinétique des jets d'acier n'est praticuement pas supprimée.Par ailleurs, en augmentant les orifices latéraux, la section portante du tube de coulée est diminuée, si bien que le nombre des ruptures de tubes de coulée augmente. te jet d'acier liquide pénèt-e profondément dans la partie fluide de la coulée, ce qui dans la plupart des cas, entraine des perturbations dans le processus métallurgique. be dépôt d'inclusions non métalliques est favorisé. Pour les installations en arcs de cercle, il se forme sur le côté extérieur de l'arc des détériorations de l'enveloppe de coulée.Les orifices de tubes de coulée latéraux trop grands entratllent un écoulement non contrôlé dans la coquille. les jets qui sortent sont-élargis et pour les coquilles pour brames étroites, l'alimentation se produit de manière désavantageuse, non seulement sur les côtés étroits mais également sur les côtés adjacents larges de l'enveloppe du boudin. les problèmes précités ne semblent pas pouvoir être résolus avec les tubes de coulée connus dans l'art antérieur. ainsi, avec un tube de coulée dont la section est considérablement plus grande que celle du métal s'écoulant verticalement vers le bas, le tube se raccordant à une chambre à section transversale plus grande que la partie tubulaire, dans lequel sont prévus des orifices de sortie dirigés vers le haut tels que décrits dans la publication de la demande de brevet allemand avant examen 1 939 170, il faut s'attendre à constater pour les débits de coulée importants des détériorations de l'enve- loppe de la coulée et un fort boulllonement au niveau de cette dernières si bien que l'eèt de séparation pour les particules non métalliques est empêché.Par ailleurs, la mise en place d2ane tete de tube de coulée à section importante dans les coquilles étroites pour les brames d'une largeur de 150 à 200 mm, n'est pas possible, et l'on risque également que l'air parvienne dans la section du tube qui ntest pas totalement rempli de métal et entraine ainsi une oxydation. Le but de la présente invention, est de créer un tube de coulée simple au point de vue construction et amélioré, dans lequel l'énergie cinétique des jets de coulée sortant latéralement des orifices du tube de coulée est suffisamment diminuée pourqi'auoiinfluence de la croissance de l'enveloppe de coulée et qu'aucun bouillonnement trop important du niveau de coulée ne se manifestent, même pour les débits de coulée importants et très importants. Ire tube de coulée conformément à 1' invention doit avoir une grande résistance et pouvoir par ailleurs etre utilisé pour les coquilles étroites pour le coulage de brames et présenter des conditions favorables à la séparation des inclusions non métalliques. Conformément à l'invention, ce but est obtenu pour un tube de coulée du type précité par le fait que le tube de coulée est relié à une cage ouverte à sa partie supérieure et inférieure, présentant des surfaces de déviation ou formant chicanes entourant les orifices-de coulée à un certain écarte ment ledit écartement étant calculé de manière à ce qu'à à l'intérieur de la cage il reste une trajectoire d'écoulement rectiligne libre de 100 mm, avantageusement 200 mm pour l'acier sortant latéralement des orifices du tube de coulée. Les parois des la cage opposées aux orifices du tube de coulée créent des surfaces formant chicanes, de déviation et de guidage pour les jets de métaux sortant latéralement dans le sens du plus grand axe de la coquille, dont l'énergie cinétique est pour la plus grande partie annulee, ni l'enveloppe du boudin sur les côtés étroits, ni la coquille sur les côtés larges n'étant en contact, étant donné que la déviation des jets d'acier s'effectue exclusivement vers le haut ou vers le bas suivant l'inclinaison des axes des orifices ou des surfaces formant chicanes, sans que les orifices de sortie du tube de coulée doivent être disposés très bas en-dessous du niveau de la coulée. Pour obtenir une déviation irréprochable et wl freinage du jet de métal, il est avantageux que la hauteur de la cage ou des parois de la cage opposées aux orifices du tube de coulée, soit de 150 à 3U0 mm, avantageusement de 200 mm, et que les axes des orifices du tube de coulée couvent les parois de la cage avantageusement dans leur partie supérieure médiane. Un mode de réalisation préféré de l'invention réside dans le fait que la cage a une section rectangulaire, géomtriquement similaire à la section de la coquille, les parois frontales de la cage étant situées en face des orifices du tube de coulée tandis que ses parois latérales corresnondent intégralement aux parois du tube de coulée ne comportant pas d'orifices. Avantageusement, suivant l'invention, on utilisera des tubes de coulpe dans une installation de coulage en continu grand débit, c'est-à-dire avec un débit de 1,5 tonne d'acier par minute, l'écarte:aent normal des parois frontales de la cage par rendort aux côtés étroits de la coouille étant de 100 à 500 mm, axrantagreusemient de 150 à 200 mm. l'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, d taiss et avantages de celle-ci arparattront plus clairement au cours de la description explicative aui va suivre en se référant aux dessins sch;ém tiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant différents modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une coupe verticale de la partie supérieure d'une coquille de coulage en continu montée verticalement, dans laquelle le tube de coulée conforme à l'invention est introduit en position de coulée - la figure 2 est une coupe horizontale associée à la figure 1 suivant les lignes lt-Il de cette dernière ; et - les figures 3a à 3d montrent différentes tetes de tubes de coulée conformes à l'invention. Â la figure 1, on voit en 1 une partie d'une trémie inter médiaire comportant un revetement réfractaire, dans le fond de laquelle est disposé un tube de coulée 2. Ce dernier se compose d'une partie supérieure 3 reliée par un assemblage vissé 5 et d'une partie inférieure 4. La partie inférieure 4 comporte des orifices latéraux 6 dont l'axe 7 se trouve dans un plan vertical passant par l'axe transversal de la coquille. Le tube de coulée est entouré par une cage ouverte à sa partie supérieure et à sa partie inférieure, qui est délimitée par des parois frontales 8 et des parois latérales 9. iwans la cage, l'énergie cinétique des jets d'acier s'écoulant latéralement par les orifices 6-est diminuée, puisqu'ils sont déviés vers le haut et vers le bas dans le sens des flèches indiquées par des tirets. Les parois 8 de la cage servent de surfaces formant chicanes pour annuler la plus grande - partie de l'énergie cinétique. Les parois latérales 9 empêehent l'interruption de l'écoulement dans le sens des cotés de largeur de la coquille. Comme le montre la figure 2, les deux parois latérales 9 sont parfaitement contigues à la partie 4 du tube de coulée. Bien entendu, on peut également utiliser un tube de coulée en une seule partie qui doit etre fixé de manière connue sur 1' ex- térieur du fond de la trémie intermédiaire. Le tube de coulée 2 est monté de façon centrique dans la coquille de cuivre oscillante en direction verticale refroidie à l'eau, à partir de laquelle le boudin de coulée présentant une partie liquide Il et une enveloppe solidifiée 12 est étiré vers le bas. Les orifices de sortie 6 et les arêtes supérieures des parois 8 et 9 de la cage se trouvent en-dessous du niveau de la coulée, recouverts par une poudre 13 servant à absorber les particules non métalliques, notamment h 4 03, ce niveau étant celui de la coquille. L'effet de déviation et de freinage conforme àl'invention sur les jets sortant des orifices du tube de coulée et le bon effet de séparation qui en résulte pour les particules non métalliques ainsi que la protection de l'enveloppe 12 de la coulée se trouvant dans la coquille sont obtenus dans des conditions optimales lorsqu'une uortion d'écoulement libre a pour les jets d'acier sortant est de l'ordre de 200 mm, la hauteur c des parois de la cage 8, 9 est sensiblement égale à a, c'est-à-dire quelle est également de Tordre de 200 mm, et l'on a indiqué en b l'écartement utile (écartement normal moyen) entre la paroi 8 formant chicane et la paroi de la coquille, cet écartement étant de 150 à 200 mm. Comme le montre la figure 3, les têtes du tube de coulée conforme à l'invention peuvent être réalisées de manière différente. A la figure 3a, les axes 7' des orifices latéraux 6 sont dirigés vers le haut, si bien que pour des parois 8 formant chicanes disposées verticalement, pratiquement la totalité de la quantité d'acier est déviée vers le haut, À la figure 3k, la tête 4 comporte des parois 8' formant chicanes inclinées, Si bien que lton forme un entonnoir ou une trémie s'élargissant vers le haut et que le même effet est obtenu. A la figure 3c, les axes 7" des orifices 6 sont inclinés vers le bas, si bien que l'on obtient une déviation renforcée des jets d'acier vers le bas, comme ceci est également le cas dans le mode de réalisation de la figure 3, où la déviation est assurée par des tôles formant chicanes 8" inclinées vers l'intérieur. Il importe dans tous ces modes de réalisation que les axes 7, 7X, 7" des orifices latéraux 6 coupent les parois formant chicanes 8, 8', 8" sensibleent dans la partie supérieure médiane et que la longueur des jets d'acier s'écoulant librement a soit la plus grande possible. Comme le montre la figure 2, les cages ont des parois planes 8, 9 et leur largeur, dans le sens de l'axe transversal le plus petit de la coquille, n'est pas supérieur au diantre extérieur du tube de coulée 2. Ce diamètre est égal pour les installations de coulage à grand débit a environ 100 mm. Eien entendu, 1 ' invention n' est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et nises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - ube de coule @ fond fermé colorant aes orifices latéraux respectivement en vis---vis, ?ui est mont centrinue- ment dans une coquille de coulage en continu rectangulaire montée verricalelent et arrive jusouendessous du niveau de coulée de cette dernière, les orifices du tube de coulée étant tournés vers les côtés étroits de la coquille, caracté- risé en ce que le tube de coulée est reliée à une cage ouverte à sa partie supérieure et à sa partie inforieure présentant des surfaces de déviation ou forant chicanes, entourant les orifices au tube de coulée à un certain écartement, oui est mesuré de manière à ce qu' à l'intérieur de la cage il reste une trajectoire d'écoulement rectiligne libre d'environ 100 mm, avantageusement de 200 mm, pour l'acier s'écoulant des orifices latéraux du tube de coulée. 2. - Tube de coulée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur de la cage ou des parois de la cage montée en face des orifices du tube de coulée est égale à 150 - 300 mm, avantageusement à 200 mm, et les axes des orifices du tube de coulée coupent les parois de la cage avantageusement dans la portion supérieure médiane. 3. - Tube de coulée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cage est de forme rectangulaire, géométriquement similaire à la section de la coquille, les parois frontales de ladite cage étant situées en vis-à-vis des orifices du tube de coulée-tandis que ses parois latérales sont intégralement contigües aux parois du tube de coulée ne comportant pas d'orifices. 4. - Installation de coulage en continu à grand débit, avec un débit de plus de 1,5 tonne d'acier par minute, avec un tube de coulée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que 11 écartement normal des parois frontales de la cage par rapport aux côtés étroits de la couille est de 100 à 300 mm, avantageusement de 150 à 200 mm.