Dispositif pour la coulée de l'acier.
La présente invention concerne un dispositif, du type connu sous le nom de busette, pour la coulée de l'acier liquide.
Dans la description qui va suivre, il sera fait particulièrement référence à la coulée continue de l'acier, en raison de l'importance que présente actuellement cette technique de coulée.Il va de soi cependant que l'invention est également applicable avec intérêt pour la coulée suivant des méthodes plus conventionnelles telles que la cou-
<EMI ID=1.1>
Dans son brevet belge n[deg.] 903.805, le présent demandeur a proposé un procédé de coulée continue de l'acier en phase pâteuse, notamment afin d'augmenter la vitesse de coulée de l'acier sans accroître le risque de percées.
Plus récemment, la demande de brevet belge n[deg.] 6/48.215 a décrit une busette de coulée équipée d'inducteurs tubulaires refroidis à l'eau destinés à assurer le refroidissement et le brassage de l'acier dans la busette et réaliser ainsi la coulée en phase pâteuse. Dans cette busette connue, l'acier s'écoule à travers un canal de section constante, dont le diamètre est déterminé de manière à assurer le débit d'acier désiré compte tenu de la hauteur de la charge d'acier liquide. Le diamètre de cette section est cependant relativement faible, ce qui donne lieu à deux inconvénients sérieux.
En premier lieu, la surface d'échange entre l'acier et la busette n'est pas importante, le flux de chaleur que l'on peut évacuer s'en trouve donc limité et le refroidissement de l'acier n'est pas toujours suffisant.En outre, la vitesse axiale de l'acier est élevée; par conséquent, la durée de séjour de l'acier dans le champ des inducteurs est courte et ne permet pas toujours d'opérer le brassage requis de l'acier dans la busette.
La présente invention a pour objet de proposer une busette de coulée
<EMI ID=2.1>
met de remédier aux inconvénients précités.
A cet effet, le dispositif de coulée, du type busette, qui fait l'objet de la présente invention, lequel comporte un élément réfractaire dans lequel est ménagé un canal de coulée de l'acier liquide, ainsi que des moyens de refroidissement et de brassage de l'acier liquide disposés autour dudit élément, est essentiellement caractérisé en ce
que les sections d'entrée et de sortie dudit canal sont; de dimensions différentes, en ce que ladite section de sortie est apte à assurer le débit d'acier visé compte tenu de la hauteur de la charge d'acier liquide au-dessus de cette section, en ce que ledit canal comporte au moins deux tronçons de sections de passage différentes et en ce que^ sur au moins une partie de sa longueur, ledit canal présente une section de passage supérieure à ladite section de sortie.
<EMI ID=3.1>
invention, le canal présente un tronçon final de faible longueur, dont la section est constante et égale à ladite section de sortie, un tronçon initial dont la section est constante et supérieure à ladite section de sortie, et un tronçon intermédiaire reliant le tronçon initial et le tronçon final et dont la section varie de façon continue depuis la section du tronçon initial jusqu'à la section du tronçon final.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'élément dans lequel est ménagé ledit canal est avantageusement constitué de deux parties, une partie, dite corps de la busette présentant le tronçon initial dudit canal, et l'autre partie,dite tête de la busette, présentant le tronçon intermédiaire et le tronçon final dudit canal.
Il ne sortirait évidemment pas du cadre de la présente invention de réaliser l'une et/ou l'autre de ces parties elles-mêmes en plusieurs pièces présentant chacune une portion de canal de section, constante ou non, appropriée à la position de ladite pièce dans la partie concernée dudit élément.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d' exemple d'une réalisation préférée et se référant aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue d'une busette conforme à l'invention, en coupe longitudinale suivant la ligne B-B de la figure 2; la figure 2 est une vue de..cette même busette, en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1; et la figure 3 est un diagramme montrant l'évolution de la vitesse de ci- <EMI ID=4.1>
Dans la figure 1, la busette est représentée dans sa position normale de coulée, c'est-à-dire avec l'acier liquide circulant de haut en bas et dans les figures 1 et 2, les mêmes constituants sont désignés par les mêmes repères numériques.
La busette représentée schématiquement dans la figure 1 se compose d'un corps de busette 1 et d'une tête de busette 2 qui se succèdent sans interruption dans le sens de l'écoulement de l'acier liquide.Ces deux parties sont fixées l'une à l'autre par des moyens non représentés.
Dans le corps de busette 1 est ménagé un tronçon initial de diamètre
<EMI ID=5.1>
Des conducteurs électriques tubulaires 3 sont répartis sur la périphérie du corps de busette 1; ils sont refroidis par une circulation d'eau 4. Ces conducteurs 3 sont en outre raccordés à une source de courant alternatif, non représentée. Ils sont destinés d'une part à brasser par induction l'acier présent dans le tronçon initial du canal de coulée et d'autre part à provoquer, par refroidissement, un début de solidification de cet acier, en particulier dans les zones proches de la paroi du canal de coulée.
Pour accentuer ces deux effets, le canal de coulée présente dans son
<EMI ID=6.1>
tion de sortie, ce dernier étant déterminé de façon à assurer le débit d' acier désiré, compte tenu de la hauteur de la charge d'acier liquide au-dessus de la section de sortie.
Dans ces conditions, la vitesse axiale d'écoulement de l'acier dans
le tronçon initial est plus faible que dans la section de sortie; la durée de séjour de l'acier dans le tronçon initial est ainsi accrue,
et l'acier y est soumis pendant une durée plus longue à la double ac-tion de refroidissement et de brassage exercée par les conducteurs 3. Par conséquent, la busette conforme à l'invention permet une accentuation d'une part de la solidification de l'acier sous l'action des conducteurs 3 refroidis et d'autre part du mouvement de rotation de l'acier provoqué par le champ électrique tournant appliqué par les conducteurs 3.
La figure 2 montre la répartition périphérique des conducteurs 3 autour du corps de busette 1, ainsi que leur pénétration dans l'épaisseur de ce corps de busette 3.
Selon l'invention, le corps de busette 1 et la tête de busette 2 sont avantageusement réalisés en des matériaux réfractaires différents adaptés aux fonctions respectives de ces deux parties.
Le corps de busette est réalisé en un matériau qui est bon conducteur de la chaleur et mauvais conducteur de l'électricité, afin d'assurer aussi bien le refroidissement de,l'acier que l'isolation électrique des conducteurs 3. A cet effet, on utilise par exemple une céramique
à base de nitrure de bore, de nitrure de silicium ou de carbure de silicium.
Pour la tête de la busette 2, on utilisera de préférence un matériau présentant une résistance élevée à l'érosion, en particulier de l'oxyde de zirconium.
Comme on l'a indiqué plus haut, la section de sortie de la tête de busette 2, ou son diamètre (D6 dans les figures 1 et 2) est déterminé de façon à assurer le débit d'acier, c'est-à-dire la vitesse de coulée désirée (en t/h par exemple), compte tenu de la hauteur de la charge d' acier liquide au-dessus de cette section. Une assimilation entre la section et le diamètre du canal de coulée se justifie par le fait que
<EMI ID=7.1> Les essais du demandeur ont en outre montré que le diamètre du tronçon initial du canal de coulée, soit D, devait avantageusement être compris entre deux fois et cinq fois le diamètre de la section de
<EMI ID=8.1>
suffisamment la vitesse axiale de l'acier dans ce tronçon pour assurer le refroidissement et le brassage requis.
<EMI ID=9.1>
combrement de la busette et des conducteurs, ainsi que de la puissance du système d'induction.
Par ailleurs, le tronçon final du canal de coulée aura une longueur axiale comprise entre une fois et trois fois le diamètre de la sec-
<EMI ID=10.1>
Une longueur au moins égale au diamètre est nécessaire pour annuler la composante tangentielle de la vitesse d'écoulement de l'acier. Audelà de trois fois ce diamètre, un accroissement de cette longueur n'apporte plus d'amélioration à cet égard, il ne-se traduit en fait que par une augmentation inutile du prix de la tête de la busette.
Exemple.
On a réalisé une busette conforme à l'invention, dont le corps
était constitué d'une céramique composée de nitrure de bore et de nitrure de silicium, et dont la tête était en oxyde de zirconium. Les conducteurs 3 étaient des tubes de cuivre parcourus par de l'eau circulant à grande vitesse.
Les différents diamètres indiqués dans les figures 1 et 2 avaient les valeurs suivantes :
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
entrée de la busette, une surchauffe de 25[deg.]C. Le débit d'acier à assurer s'élevait à 20 t/h. L'inducteur triphasé à une paire de pôles était alimenté en courant ayant une fréquence de 3000 Hz et une intensité par phase de 1550 A. L'induction magnétique au niveau de l' inducteur était de 20 m T.
Dans le tronçon initial du canal de coulée, c'est-à-dire dans le corps de busette 1, l'acier avait une vitesse axiale de 0,25 m/s et une vitesse tangentielle de 1,5 m/s. La vitesse résultante élevée, soit 1,52 m/s, conduisait à un coefficient d'échange élevé entre le corps
<EMI ID=13.1>
La figure 3 montre l'évolution de la vitesse de cisaillement V de l' acier le long d'un rayon r d'une section quelconque du tronçon ini- <EMI ID=14.1>
tions précitées de coulée et de brassage.
Cette vitesse augmente rapidement et fortement au voisinage de la paroi refroidie du canal, c'est-à-dire dans la zone où le refroidissement de l'acier est le plus prononcé. Elle traduit la désagrégation de la couche d'acier solidifiée, qui conserve ainsi une fluidité suf-
<EMI ID=15.1>
REVENDICATIONS.
1. Dispositif pour la coulée de l'acier, du type busette, qui comporte un élément réfractaire dans lequel est ménagé un canal de coulée
de l'acier liquide, ainsi que des moyens de refroidissement et de brassage de l'acier liquide disposés autour dudit élément, caractérisé en ce que les sections d'entrée et de sortie dudit canal sont
de dimensions différentes, en ce que ladite section de sortie est
apte à assurer le débit d'acier visé compte tenu de la hauteur de
la charge d'acier liquide au-dessus de cette section, en ce que ledit canal comporte au moins deux tronçons de sections de passage . différentes et en ce que sur au moins une partie de sa longueur,
ledit canal présente une section de passage supérieure à ladite
section de sortie.