Brevet FR2769861A1 — publié le 19990423

Tube de poche de coulée continue La présente invention concerne un tube de poche de coulée continue. On connaît de nombreux types de tubes utilisés dans des installations de coulée continue pour permettre l'écoulement de l'acier liquide entre la poche de coulée continue et le répartiteur. On peut citer, parmi les plus répandus, les tubes droits, les tubes convergents, les tubes dits "en cloche" ("Bell Shape") et les tubes dits patte d'éléphant ("Elephant Foot"). Pour résister à l'agression de l'acier en fusion, ces tubes sont réalisés en des matériaux réfractaires de hautes performances. L'écoulement de l'acier en fusion dans un tel tube est à la fois très particulier, et de géométrie variable. On entend notamment par là que cet écoulement, qui se produit de façon non uniforme, donne souvent lieu à des décollements de couche limite, voire à des zones de vitesse négative, et ceci à une vitesse moyenne globale de l'ordre du mètre par seconde. Tout ceci dépend de nombreux paramètres, dont la configuration matérielle en tête du tube (présence d'un tiroir de poche en particulier), et la géométrie détaillée du tube. En outre, la dynamique du jet sur le fond du répartiteur a pour effet d'engendrer des vibrations, plus fortes si le tube est convergent. Ces vibrations produisent des contraintes qui, s'ajoutant à l'agressivité du milieu, peuvent se traduire par la rupture du tube, en particulier si celui-ci est fixé rigidement (sans degrés de liberté en rotation) sur le tiroir de poche. Or un tube ne donnant plus un écoulement satisfaisant doit être échangé, opération délicate, et coûteuse en termes de rendement. Il en résulte des difficultés pratiques considérables. L'invention vise à fournir un tube de poche de coulée continue perfectionné, évitant autant que possible ces difficultés. De plus, à la mise en place de chaque poche de coulée, le tube doit pouvoir être placé sur le tiroir de poche, lequel obture le passage de sortie de la poche vers le tube. Chaque poche remplie d'acier contient une masse de bouchage, faite de sable réfractaire, qui s'interpose entre l'acier en fusion et l'obturateur, en obstruant le trou de coulée situé au fond de la poche. A l'ouverture de l'obturateur, cette masse de bouchage doit pouvoir s'évacuer totalement, en passant à travers l'obturateur et le tube de poche, et ce, sans que le tube ne se bouche, pour éviter tout rebondissement de l'onde de pression liée à l'écoulement naissant de l'acier ("blow back"). L'invention a aussi pour but de permettre que le tiroir puisse être ouvert alors que l'extrémité du tube est déjà immergée dans l'acier du répartiteur et ce sans risque de se boucher. Plus particulièrement, l'invention a encore pour but d'assurer une réduction de la vitesse d'injection de l'acier entre la poche et le répartiteur, tout en conservant un débit donné. La demanderesse a observé que l'on peut ainsi supprimer les effets dynamiques instationnaires dus à l'impact du jet sur le fond du répartiteur, et ainsi limiter ou même supprimer les vibrations du tube lui-même, et par là le risque de sa rupture. En outre, on favorise aussi la décantation (bénéfique) dans le répartiteur, en modifiant la structure de l'écoulement au sein de celui-ci. La forme du tube permet en outre d'éviter le blocage du sable constituant la masse de bouchage. A cet effet, l'invention a pour objet un tube de poche de coulée continue, caractérisé par le fait qu'il comprend, dans une zone aval, une première partie de section sensiblement constante et, en amont de ladite première partie, une deuxième partie de section relativement divergente. On observera en premier lieu que la première partie, dont la section est sensiblement constante, peut toutefois être légèrement divergente ou convergente. On en donnera un exemple ci-après. En ce qui concerne la deuxième partie, sa section est relativement divergente, ce qui signifie qu'elle est plus divergente que la première partie. Sa section transversale interne aval est identique à la section transversale interne amont de la première partie, de manière à former un passage régulier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation particulier d'un tube selon l'invention, et - la figure 2 est une vue d'extrémité, selon la flèche A, du tube de la figure 1. Les dessins annexés sont, pour l'essentiel, de caractère certain, et l'invention fait intervenir des formes. En conséquence, les dessins pourront non seulement servir à mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un tube de poche de coulée continue comportant, de façon connue, un flasque 1 de raccordement à la poche de coulée et un conduit tubulaire 2, ici de section circulaire variable. Le conduit tubulaire 2 se compose lui-même d'une première partie aval 3, de section sensiblement constante, du côté du répartiteur, et d'une deuxième partie amont 4, divergente, du côté de la poche de coulée. Les parties 3 et 4 se raccordent dans un plan 5 où leurs sections sont identiques, à l'intérieur au moins. En fait, dans le mode de réalisation illustré, la partie 3, définie comme de section sensiblement constante, est ici très légèrement divergente d'un angle au sommet de 2". La partie amont 4 est divergente d'un angle au sommet de 10 . Egalement dans le mode de réalisation illustré, aussi bien la partie 3 que la partie 4 ont une divergence sensiblement constante et correspondent donc à des formes en troncs de cônes. Quant aux formes intérieures, d'autres exécutions sont envisageables, avec une divergence variable: par exemple, au lieu de la génératrice rectiligne du tronc de cône, on peut envisager une génératrice exponentielle, ou plus généralement quelconque, pourvu qu'elle définisse globalement un divergent. En outre, l'épaisseur de paroi du tube dans la zone 3 est de préférence sensiblement constante. De préférence, il en est de même pour la partie 4. Cependant, la forme extérieure du tube peut être modifiée en fonction des besoins, ou de considérations autres que celles liées à l'écoulement. On remarquera encore qu'en amont de la partie 4, le tube de poche de coulée illustré comprend une autre partie 6, avoisinant le flasque 1, et qui, comme la partie 3, a une section sensiblement constante, en fait elle aussi très légèrement divergente. Les parties 4 et 6 se raccordent dans un plan 7 où la section aval de la partie 6 est identique à la section amont de la partie 4, à l'intérieur au moins. Enfin, l'extrémité gauche du tube est très avantageusement gainée extérieurement par un revêtement de tôle, qui l'épouse. La partie 3 du tube a une longueur de préférence égale à environ 3 fois son diamètre aval. De son côté, la partie 4 a une longueur qui est notamment fonction de son angle de divergence, et du diamètre de sortie désiré. Le tube peut être réalisé notamment en alumine graphitée, ou en d'autres matériaux réfractaires utilisables en aciéries. La Demanderesse a observé que l'acier liquide entrant dans le tube en sort de manière uniforme avec une vitesse inférieure à sa vitesse d'entrée. Le rapport des vitesses moyennes de l'écoulement est égal au rapport des sections et, par conséquent, égal au carré du rapport des diamètres puisque le tube est ici de section circulaire. En outre, du fait de la forme du tube, aucune masse solide pulvérulente ou granulée (masse de bouchage en particulier) ne pourra être bloquée. La présente invention est particulièrement intéressante là où l'on utilise un tiroir de poche. La forme du tube est avantageusement aménagée d'après les caractéristiques de l'écoulement en sortie de ce tiroir. Bien qu'il soit envisageable de le fabriquer de manière monobloc par pressage isostatique, au moins dans certains cas, la Demanderesse préfère actuellement mener la fabrication du tube en deux parties, ou plus, assemblées ensuite de manière connue. Certaines, au moins, de ces parties, peuvent être fabriquées par pressage isostatique. Bien que les formes, notamment intérieures, soient importantes, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, qui pourra être adapté, en particulier en termes dimensionnels, par l'homme de métier. Ainsi, dans le mode de réalisation particulier décrit, ladite première partie est divergente d'un angle au sommet de l'ordre de 2". Mais un autre angle, de préférence faible, en particulier nul, ou convergent, est envisageable, pourvu qu'on reste avec un angle moyen inférieur à un seuil de l'ordre de 2". Plus généralement, ladite deuxième partie est divergente d'un angle au sommet compris entre environ 1" et environ 20 , de préférence entre environ 3 et environ 14", et avantageusement entre environ 6" et environ 10 . Par ailleurs, l'invention peut s'appliquer lorsque l'obturateur est autre qu'un tiroir de poche. En généralisant également les dimensions, ladite première partie a une longueur comprise entre environ une fois et environ cinq fois sa plus grande dimension transversale, de préférence entre environ deux fois et cinq fois, et avantageusement entre environ deux fois et environ quatre fois sa plus grande dimension transversale. La forme des sections transversales des première et deuxième parties du tube, perpendiculairement à son axe, pourrait être quelconque, sous réserve d'une continuité suffisante. Toutefois, elle est de préférence sensiblement ovale, par exemple sensiblement elliptique, ou plus précisément sensiblement circulaire. REVENDICATIONS 1. Tube de poche de coulée continue, caractérisé par le fait qu'il comprend, dans une zone aval, une première partie (3) de section sensiblement constante et, en amont de ladite première partie, une deuxième partie (4) de section relativement divergente. 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première partie (3) possède un angle au sommet moyen inférieur à un seuil de l'ordre de 2". 3. Tube selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite deuxième partie (4) est divergente d'un angle au sommet compris entre environ 1" et environ 20 . 4. Tube selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite deuxième partie est divergente d'un angle au sommet compris entre environ 3 et environ 140. 5. Tube selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite deuxième partie (4) est divergente d'un angle au sommet compris entre environ 6" et environ 10 . 6. Tube selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première partie (3) a une longueur comprise entre environ une fois et environ cinq fois sa plus grande dimension transversale. 7. Tube selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite première partie (3) a une longueur comprise entre environ deux fois et environ cinq fois sa plus grande dimension transversale. 8. Tube selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite première partie (3) a une longueur comprise entre environ deux fois et environ quatre fois sa plus grande dimension transversale. 9. Tube selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites première et deuxième parties a une section transversale sensiblement ovale. 10. Tube selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites première et deuxième parties a une section transversale circulaire.