Brevet FR2698807A3 — publié le 19940610

FR 2698807 A3 19940610 FR 9214781 A 19921208 La présente invention a pour objet une busette de coulée continue de brames d'acier, dont la paroi est percée, au voisinage de sa base, d'ouïes de passage du métal liquide dans une lingotière. Les tôles laminées à froid peuvent présenter sur leur surface des défauts d'origine inclusionnaire. Ces inclusions constituent en fait la partie débouchante d'amas inclusionnaires initialement très proches de la surface de la brame solidifiée, et que les laminages successifs font remonter vers la surface. Parmi ces inclusions, celles qui étaient initialement à une profondeur inférieure à 0,5mm vont être éliminées lors des réchauffages du produit, grâce à la formation de calamine qui consomme une partie de sa surface. Mais celles qui ont été piégées à une profondeur supérieure subsistent. Ces inclusions contiennent, pour beaucoup d'entre elles, du sodium et du fluor, ce qui montre qu'elles proviennent du laitier de couverture déposé à la surface de l'acier liquide en lingotière pour 1) arrêter le rayonnement de la surface, 2) assurer la lubrification entre lingotière et produit en cours de coulée, 3) piéger les inclusions qui décantent. En lingotière, le ménisque d'acier se fige partiellement au contact des parois refroidies. Des attaques métallographiques révélant la structure de solidification, sur le produit complètement solifidié, mettent en évidence, sur des coupes perpendiculaires à la peau de la brame, la trace du ménisque solidifié : les "cornes de solidification". Celles-ci piègent des inclusions qui, sur le produit solidifié, vont se retrouver au voisinage de la peau du produit. En principe, c'est au milieu des grandes faces de la brame que les cornes sont les moins profondes, et donc a priori les moins suscepti bles de piéger des inclusions qui pourront subsister sur la tôle finale (profondeur 20,5mi). Or c'est précisément dans l'axe de la tôle (qui correspond au milieu des grandes faces de la brame) qu'on retrouve le plus d'inclusions ainsi piégées. Quelle que soit la surchauffe, 50% des défauts sont situés au voisinage de l'axe de la bande. Pourtant, les cornes solidifiées sont plus profondes en rives qu'en milieu de brame. Elles sont aussi plus nombreuses au mètre de brame. Cela peut s'expliquer par le fait que lors de la coulée, une proportion d'inclusions particulièrement importante décante à l'endroit correspondant de la lingotière, c'est-à-dire au voisinage de la busette immergée le long de la grande face. Pour y remédier, trois types de mesures ont été proposées 1) diminuer encore la taille des cornes de solidification en augmentant la température du métal liquide : cette solution est coûteuse et défavorable à d'autres points de vue. 2) prévoir un laitier qui, par sa viscosité et sa tension interfaciale, puisse à la fois diminuer la profondeur des cornes de solidification en limitant les flux thermiques extraits par la lingotière et être moins facilement entraîné dans l'acier liquide. Cette solution est difficile à mettre au point. De plus la composition du laitier varie en cours de coulée du fait des inclusions qui y décantent. 3) agir sur les conditions hydrodynamiques dans la lingotière qui causent l'entraînement du laitier liquide dans l'acier liquide, à savoir un effet vortex à l'aplomb des ouïes de la busette. Le débit important du jet crée une dépression qui peut remonter à la surface et aspirer des gouttelettes de laitier. Le laitier décante ensuite et a tendance à se concentrer le long des grandes faces, vers la busette, donc au milieu des grandes faces. C'est donc à ce niveau que le piégeage d'inclusions de laitier est le plus prononcé. Ce défaut est d'autant plus accentué que l'immersion de la busette est plus faible. On pourrait augmenter cette immersion, mais il faudrait dans de nombreux cas apporter de lourdes modifications à la machine de coulée, en particulier au chariot porte-répartiteur, pour qu'elle puisse tolérer des busettes plus longues ou un écart plus faible entre répartiteur et lingotière. De plus on est obligé de faire varier l'immersion en cours de coulée pour répartir l'usure de la busette par le laitier : il y a un risque que les immersions faibles soient insuffisantes contre le vortex. L'invention a donc pour but de supprimer l'entraî- nement de laitier par vortex d'une manière stable, sans modifier notablement la machine. Conformément à l'invention, la busette comprend, associé à chaque ouïe, un déflecteur monté en surplomb audessus de l'ouïe et dont la surface de la paroi inférieure prolonge le bord supérieur de l'ouïe. Si la busette présente deux ouïes latérales, deux déflecteurs sont fixés à sa paroi tubulaire. Si les déflecteurs ne descendent pas plus bas que la busette normale, on augmente ainsi artificiellement, sans devoir rallonger la busette, la profondeur à laquelle les jets de métal liquide pénètrent dans le bain sans être canalisés. On diminue ainsi la probabilité de la formation du vortex le long de la busette, même lorsque l'immersion de la busette est minimale. En outre, du fait que le trajet du métal n'est pas limité vers le bas après sa sortie de l'ouïe, le jet de métal est moins concentré et l'effet de trompe à l'origine du vortex est moins important. Suivant une caractéristique de l'invention, la surface de la paroi inférieure de chaque déflecteur est inclinée vers le bas et forme une voûte profilée de déflexion du métal liquide traversant les ouïes. Une busette classique étant constituée par une paroi tubulaire en un matériau approprié tel que de l'alumine graphitée dans laquelle est insérée un tronçon tubulaire par exemple en zircone, dont l'extrémité inférieure affleure les ouïes, la busette selon l'invention peut être réalisée par remplacement de cet insert tubulaire par un insert qui peut être également en zircone, mais plus volumineux et formant des déflecteurs au-dessus des ouïes. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure I est une demi-vue en coupe verticale d'une lingotière de coulée continue de brames, équipée d'une busette selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la Fig.l. La figure 3 est une demi-vue en coupe verticale, à échelle agrandie de la busette des Fig.1 et 2. La figure 4 est une vue en élévation latérale suivant la flèche K de la Fig.3. La figure 5 est une demi-vue de dessus correspondant aux Fig.3 et 4. Le dispositif de coulée continue de brames d'acier représenté schématiquement aux Fig.l et 2 comprend une lingotière 1 de section rectangulaire, et présentant deux grandes faces parallèles 2 ainsi que deux petites faces 3, et une busette centrale 4. Cette dernière est immergée dans le bain 5 de métal liquide, qui comporte, sur son pourtour, au voisinage des parois de la lingotière 1, des "cornes" 5a en cours de solidification, prolongeant la peau d'acier déjà solidifiée 5b. Le bain 5 est recouvert d'une couche de laitier, qui se subdivise, de bas en haut, en trois sous-couches une sous-couche 6 de laitier liquide, une sous-couche 7 de laitier en cours de fusion, et une sous-couche supérieure 8 de laitier pulvérulent. La busette 4 comporte une paroi tubulaire 9 sensiblement verticale, percée au voisinage de sa base d'ouïes 11. Ces dernières, au nombre de deux dans l'exemple représenté, forment des canaux inclinés en direction des petites faces 3 vers le bas, et permettant ltécoule- ment dans la lingotière (flèche F) du jet de métal liquide descendant à l'intérieur de la paroi tubulaire 9. Cette dernière est équipée de deux déflecteurs 12 respectivement montés en surplomb au-dessus d'une ouïe respective 11 et dont la surface 12a de la paroi inférieure prolonge le bord supérieur îîa de l'ouïe 11. Chaque déflecteur 12 est fixé au tube 9 de manière appropriée, connue en soi, et s'étend sur une partie de la circonférence du tube 9 en étant partiellement engagé dans un renfoncement 9a de celui-ci (Fig.3). La surface 12a de la paroi inférieure de chaque déflecteur 12 est inclinée vers le bas d'un angle approprié, de préférence égal à l'inclinaison de l'axe XX sur l'horizontale des ouïes 11, et s'étend dans la direction transversale, sur une partie de la circonférence de l'ouïe circulaire 11. Dans l'exemple représenté, selon une réalisation préférée, chaque surface 12a s'étend sur environ une demi-circonférence de la paroi circulaire de l'ouïe 11.Cette section transversale peut toutefois largement varier, au-dessous ou au-dessus d'une demi-circonférence, par exemple sur 3/4 de circonférence. Dans tous les cas la base 12a prolonge la partie supérieure de la paroi des ouïes 11 et confine le jet de métal sur une partie de sa circonférence en l'orientant vers le bas. Préférentiellement mais non obligatoirement un évidement 14 est ménagé dans chaque déflecteur 12, afin d'alléger l'ensemble de la busette 4 et de réaliser une économie de matière. L'encombrement de la busette 4 selon l'invention, du côté des grandes faces 2 de la lingotière 1, n'est pas modifié par rapport à une busette classique, car les déflecteurs 12 s'étendent uniquement en direction des petites faces 3. La distance entre la busette 4 et les grandes faces 2 reste donc suffisante pour écarter tout risque de solidification du métal liquide entre la busette 4 et les grandes faces 2, par ralentissement des écoulements à ce niveau. A titre d'exemple numérique indicatif non limitatif, une busette 4 pour la coulée continue de brames d'acier de largeur de 900 à 1860 mm, et d'épaisseur de 190 mm, pour une vitesse de coulée de 1,2 à 1,5 m/mn, peut avoir les carctéristiques dimensionnelles suivantes - diamètre intérieur du tube 9 : 76mm, - diamètre extérieur du tube 9 : 120mm, - diamètre intérieur des ouïes 11 : 70mm, - inclinaison de l'axe X-X des ouïes 11 vers le bas par rapport à l'axe vertical de la busette 4 : 70 , - profondeur du renfoncement 9a : 20mm, - largeur du déflecteur 12 : 160mm au droit de l'axe X-X des ouïes 11, - hauteur du déflecteur 12, prise sur son axe médian (plan de coupe de la Fig.3) : de 200 à 260mm, autorisant une profondeur d'immersion de la busette 4, mesurée depuis son extrémité inférieure, variant de 210 à 280 mm, - dimensions de l'évidement 14 : section transversale carrée de 80mm de côté, profondeur : 160mm. Le tube 9 est en alumine graphitée et les déflecteurs 12 en zircone (ZrO2). REVENDICATIONS l. Busette (4) de coulée continue de brames d'acier dont la paroi (9) est percée, au voisinage de sa base, d'ouïes (11) de passage du métal liquide (5) dans une lingotière (1), caractérisée en ce qu'elle comprend, associé à chaque ouïe, un déflecteur (12) monté en surplomb au-dessus de l'ouïe et dont la surface de la paroi inférieure (12a) prolonge le bord supérieur (la) de l'ouïe. 2. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface (12a) de la paroi inférieure de chaque déflecteur (12) est inclinée vers le bas et forme une voûte profilée de déflexion vers le bas du métal liquide traversant les ouïes (11). 3. Busette selon la revendication 2, caractérisé en ce que la voûte profilée (12a) des déflecteurs (12) s 'étend de préférence sur au moins une demi-circonférence de la paroi circulaire (lia) de l'ouïe (11). 4. Busette selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'un évidement (14) est ménagé dans chaque déflecteur (12).