CA1108408A - Procede et dispositif de protection d'un jet de coulee verticale de metal fondu, au moyen d'un gaz inerte liquefie - Google Patents
Procede et dispositif de protection d'un jet de coulee verticale de metal fondu, au moyen d'un gaz inerte liquefieInfo
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/106—Shielding the molten jet
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Abstract
Un organe séparateur de phase, de forme annulaire, délivre la phase liquide qui converge vers le jet de métal en fusion. La phase liquide est distribuée sous forme de deux nappes au moins, la nappe supérieure rencontrant le jet à une distance h ? 300 mm à partir du fond du réservoir supérieur, chaque nappe formant avec ledit jet un angle ? < 30.degree. et étant prévue pour protéger une hauteur partielle de jet h ? 600 mm. L'invention s'applique à la protection de jets de coulée de grand diamètre et de hauteur importante, en particulier entre la poche et le répartiteur dans la coulée continue de brames.
Description
11~)84~8 .
La présente invention concerne la protection d'un jet de métal fondu, de section sensiblement circulaire et de diamètre moyen d, s'écoulant verticalement sur une hauteur H, entre un ré-servoir supérieur et un réceptacle inférieur, au moyen d'un gaz inerte liquéfié distribué par un dispositif comportant un organe séparateur de phases de forme annulaire destiné à entourer le jet et prévu pour délivrer, d'une part, une phase gazeuse formant une atmosphère qui enveloppe la partie supérieure du jet, et d'autre part, une phase liquide formant une nappe sensiblement conique convergeant vers le jet qu'elle rencontre sous un angle ~.
Cette protection est assurée actuellement au moyen d'installations qui sont munies de séparateurs de phases du type décrit dans le brevet fran,cais n 2.177.452. Ces séparateurs -comportent, à leur partie inférieure, des orifices par lesquels ^ sort la phase liquide qui s'écoule sous forme d'une nappe unique.
L'expérience a montré que si ces séparateurs assurent une protec-tion satisfaisante pour des jets de faibles diamètres (~40 mm environ) s'écoulant sur une faible hauteur (~ 900 mm environ), ce qui est le cas des jets de coulée de billetes ou de blooms entre -le répartiteur et les lignes de coulée, cette protection cesse d'être suffisante dès que le jet atteint un diamètre supérieur à
40 mm environ et une hauteur supérieure à 900 mm environ, ce qui ~, est le cas des jets entre la poche et le répartiteur dans la cou-lée continue de brames.
Des études faites sur la structure de la nappe liquide délivrée par les séparateurs actuels ont permis de constater qu'il se produit un effet de caléfaction au contact du métal liquide en mouvement rapide, de sorte que le gaz liquéfié ne s'écoule pas le long du jet de métal en formant une gaine protectrice, mais rebondit sur ledit jet et tend à se fragmenter en gouttes plus ou moins grosses. Ces études ont montré également qu'à un angle d'incidence L entre le gas liquéfié et le métal, c'est-à-dire à
~`\
84~3 l'angle que fait la nappe liquide lorsqu'elle rencontre le jet de métal, correspond un angle de réflection r ~. Il en résulte que les conditions de projection du gaz liquéfié sur le jet de coulée doivent, pour éviter le rebondissement des gouttes et as-surer une protection suffisante du métal, être déterminées en fonction du diamètre d et de la hauteur H dudit jet.
La présente invention a essentiellement pour but d'évi-ter les inconvénients des procédés actuellement connus pour pro-téger les jets de métal afin d'assurer une protection satisfai-sante de ces jets même lorsque leur diamètre et leur hauteuratteignent des valeurs importantes et elle propose, à cet effet, un procédé selon lequel, pour d ~ 40 mm et H ~ 900 mm, la phase liquide est distribuée sous forme de deux nappes au moins, la nappe supérieure rencontrant le jet de métal à une distance ho~
300 mm à partir du fond du réservoir supérieur, chaque nappe for-mant avec ledit jet un angleY ~6~30 et étant prévue pour proté-ger une hauteur partielle de jet h ~600 mm.
L'utilisation de plusieurs nappes liquides au lieu d'u-ne seule et le fait que l'angle d'incidence de chaque nappe ne fait pas 30~, permet la formation d'~ne couche de gaz liquéfié
qui s'écoule de fa,con continue sur la totalité de la hauteur du jet et forme, autour de celui-ci, une gaine liquide qui le pro-tège contre l'action de l'air ambiant.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'angle précité est, de préférence, sensiblement égal à 20.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé sus-mentionné, ce dispositif étant du type comportant un organe séparateur de phases de forme annu-laire destiné à entourer le jet et muni d'injecteurs délivrant, d'une part, une phase gazeuse qui constitue une atmosphère neutre enveloppant la partie supérieure du jet et, d'autre part, une phase liquide en formant une nappe sensiblement conique conver-1. .
, . - . . . . :
~38~
geant vers ledit jet qu'elle rencontre sous un angle ~.
Conformément à l'invention, pour d ~40 mm et H ~ 900 mm, l'organe séparateur précité comporte au moins deux rangées d'in-jecteurs superposées, situées chacune dans un même plan horizon-tal, les injecteurs de la rangée supérieure formant, avec la ver-ticale, un angle ~ O tel que la nappe issue de ladite rangée su-périeure rencontre le jet à une hauteur ho ~ 300 mm à partir du fond du réservoir supérieur, tandis que chacune des rangées in-férieures forme, avec la verticale, un angle ~ 2~ tel que chaque nappe rencontre le jet sous un angle ~Ot ~lJ~ 2 ~ 30^
La présence de plusieurs rangées d'injecteurs ayant une orientation déterminée permet d'obtenir plusieurs nappes liquides qui rencontrent le jet de métal sous un angle évitant tout rebon-dissement sous forme de gouttelettes, ces nappes assurant prati-. .
quement, par conséquent, la formation d'une gaine protectrice ho-mogène et continue. `
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appara~tront au cours de la description qui va suivre.
Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif:
- la figure 1 représente schématiquement et en coupe ver-ticale un dispositif de protection selon la technique antérieure, la figure 2 représente schématiquement et en coupe ver-ticale un dispositif de protection selon l'invention.
En se référant à la figure 1, un réservoir supérieur, ~ qui peut être par exemple une poche de coulée et dont le fond - est représenté en 1, contient un métal en fusion qui s'écoule, par un orifice la dudit fond, dans un réceptacle inférieur qui peut être par exemple une lingotière et dont la partie supérieure est représentée en 2. Le métal slécoule sous forme d'un jet ou colonne verticale 3. La protection du jet ou colonne 3 est assu-rée par un dispositif comportant un séparateur de phases annulai-;?,~
- \
4 ~ i~
re 4 qui entoure ledit jet ou analogue. Le séparateur 4 est muni d'une canalisation d'admission 5 qui reçoit un mélange biphasi-r' que de gaz neutre liquéfié, d'orifices inférieurs 6 et d'orifices ; supérieurs 6a qui délivrent respectivement la phase liquide et la phase gazeuse dudit mélange. La phase gazeuse forme une at-mosphère qui enveloppe la partie supérieure du jet tandis que la phase liquide forme unenappe sensiblement conique qui rencontre ; le jet vertical 3 sous un angle d'incidences i qui est fonction de l'angle ~ que fait l'axe OX de chacun des orifices 6 avec la . 10 verticale.
On a constaté, au moyen de photographies et de films cinématographiques ultra rapideq que, pour un angle d'incidence i important, la nappe de gaz liquéfié ne s'écoule pas le long du jet de métal en formant une gaine qui l'entoure. En effet, par suite de l'effet de caléfaction au contact du métal liquide, le ` gaz liquéfié rebondit sur le jet et se fragmente en gouttelettes plus ou moins grosses qui sont situées dans un cône de sommet A' et de demi-angle au sommet r qui peut être considéré comme l'an-gle de réflexion du gaz liquéfié arrivant sous l'angle d'inciden-ce i. Il s'est avéré, à la suite d'expériences, que l'angle r est inférieur à l'angle i. En moyenne, r est égal à 1 ou même 1
La présente invention concerne la protection d'un jet de métal fondu, de section sensiblement circulaire et de diamètre moyen d, s'écoulant verticalement sur une hauteur H, entre un ré-servoir supérieur et un réceptacle inférieur, au moyen d'un gaz inerte liquéfié distribué par un dispositif comportant un organe séparateur de phases de forme annulaire destiné à entourer le jet et prévu pour délivrer, d'une part, une phase gazeuse formant une atmosphère qui enveloppe la partie supérieure du jet, et d'autre part, une phase liquide formant une nappe sensiblement conique convergeant vers le jet qu'elle rencontre sous un angle ~.
Cette protection est assurée actuellement au moyen d'installations qui sont munies de séparateurs de phases du type décrit dans le brevet fran,cais n 2.177.452. Ces séparateurs -comportent, à leur partie inférieure, des orifices par lesquels ^ sort la phase liquide qui s'écoule sous forme d'une nappe unique.
L'expérience a montré que si ces séparateurs assurent une protec-tion satisfaisante pour des jets de faibles diamètres (~40 mm environ) s'écoulant sur une faible hauteur (~ 900 mm environ), ce qui est le cas des jets de coulée de billetes ou de blooms entre -le répartiteur et les lignes de coulée, cette protection cesse d'être suffisante dès que le jet atteint un diamètre supérieur à
40 mm environ et une hauteur supérieure à 900 mm environ, ce qui ~, est le cas des jets entre la poche et le répartiteur dans la cou-lée continue de brames.
Des études faites sur la structure de la nappe liquide délivrée par les séparateurs actuels ont permis de constater qu'il se produit un effet de caléfaction au contact du métal liquide en mouvement rapide, de sorte que le gaz liquéfié ne s'écoule pas le long du jet de métal en formant une gaine protectrice, mais rebondit sur ledit jet et tend à se fragmenter en gouttes plus ou moins grosses. Ces études ont montré également qu'à un angle d'incidence L entre le gas liquéfié et le métal, c'est-à-dire à
~`\
84~3 l'angle que fait la nappe liquide lorsqu'elle rencontre le jet de métal, correspond un angle de réflection r ~. Il en résulte que les conditions de projection du gaz liquéfié sur le jet de coulée doivent, pour éviter le rebondissement des gouttes et as-surer une protection suffisante du métal, être déterminées en fonction du diamètre d et de la hauteur H dudit jet.
La présente invention a essentiellement pour but d'évi-ter les inconvénients des procédés actuellement connus pour pro-téger les jets de métal afin d'assurer une protection satisfai-sante de ces jets même lorsque leur diamètre et leur hauteuratteignent des valeurs importantes et elle propose, à cet effet, un procédé selon lequel, pour d ~ 40 mm et H ~ 900 mm, la phase liquide est distribuée sous forme de deux nappes au moins, la nappe supérieure rencontrant le jet de métal à une distance ho~
300 mm à partir du fond du réservoir supérieur, chaque nappe for-mant avec ledit jet un angleY ~6~30 et étant prévue pour proté-ger une hauteur partielle de jet h ~600 mm.
L'utilisation de plusieurs nappes liquides au lieu d'u-ne seule et le fait que l'angle d'incidence de chaque nappe ne fait pas 30~, permet la formation d'~ne couche de gaz liquéfié
qui s'écoule de fa,con continue sur la totalité de la hauteur du jet et forme, autour de celui-ci, une gaine liquide qui le pro-tège contre l'action de l'air ambiant.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'angle précité est, de préférence, sensiblement égal à 20.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé sus-mentionné, ce dispositif étant du type comportant un organe séparateur de phases de forme annu-laire destiné à entourer le jet et muni d'injecteurs délivrant, d'une part, une phase gazeuse qui constitue une atmosphère neutre enveloppant la partie supérieure du jet et, d'autre part, une phase liquide en formant une nappe sensiblement conique conver-1. .
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geant vers ledit jet qu'elle rencontre sous un angle ~.
Conformément à l'invention, pour d ~40 mm et H ~ 900 mm, l'organe séparateur précité comporte au moins deux rangées d'in-jecteurs superposées, situées chacune dans un même plan horizon-tal, les injecteurs de la rangée supérieure formant, avec la ver-ticale, un angle ~ O tel que la nappe issue de ladite rangée su-périeure rencontre le jet à une hauteur ho ~ 300 mm à partir du fond du réservoir supérieur, tandis que chacune des rangées in-férieures forme, avec la verticale, un angle ~ 2~ tel que chaque nappe rencontre le jet sous un angle ~Ot ~lJ~ 2 ~ 30^
La présence de plusieurs rangées d'injecteurs ayant une orientation déterminée permet d'obtenir plusieurs nappes liquides qui rencontrent le jet de métal sous un angle évitant tout rebon-dissement sous forme de gouttelettes, ces nappes assurant prati-. .
quement, par conséquent, la formation d'une gaine protectrice ho-mogène et continue. `
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appara~tront au cours de la description qui va suivre.
Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif:
- la figure 1 représente schématiquement et en coupe ver-ticale un dispositif de protection selon la technique antérieure, la figure 2 représente schématiquement et en coupe ver-ticale un dispositif de protection selon l'invention.
En se référant à la figure 1, un réservoir supérieur, ~ qui peut être par exemple une poche de coulée et dont le fond - est représenté en 1, contient un métal en fusion qui s'écoule, par un orifice la dudit fond, dans un réceptacle inférieur qui peut être par exemple une lingotière et dont la partie supérieure est représentée en 2. Le métal slécoule sous forme d'un jet ou colonne verticale 3. La protection du jet ou colonne 3 est assu-rée par un dispositif comportant un séparateur de phases annulai-;?,~
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4 ~ i~
re 4 qui entoure ledit jet ou analogue. Le séparateur 4 est muni d'une canalisation d'admission 5 qui reçoit un mélange biphasi-r' que de gaz neutre liquéfié, d'orifices inférieurs 6 et d'orifices ; supérieurs 6a qui délivrent respectivement la phase liquide et la phase gazeuse dudit mélange. La phase gazeuse forme une at-mosphère qui enveloppe la partie supérieure du jet tandis que la phase liquide forme unenappe sensiblement conique qui rencontre ; le jet vertical 3 sous un angle d'incidences i qui est fonction de l'angle ~ que fait l'axe OX de chacun des orifices 6 avec la . 10 verticale.
On a constaté, au moyen de photographies et de films cinématographiques ultra rapideq que, pour un angle d'incidence i important, la nappe de gaz liquéfié ne s'écoule pas le long du jet de métal en formant une gaine qui l'entoure. En effet, par suite de l'effet de caléfaction au contact du métal liquide, le ` gaz liquéfié rebondit sur le jet et se fragmente en gouttelettes plus ou moins grosses qui sont situées dans un cône de sommet A' et de demi-angle au sommet r qui peut être considéré comme l'an-gle de réflexion du gaz liquéfié arrivant sous l'angle d'inciden-ce i. Il s'est avéré, à la suite d'expériences, que l'angle r est inférieur à l'angle i. En moyenne, r est égal à 1 ou même 1
2 3 du moins dans le cas de l'azote liquide.
On a constaté de plus que par suite de l'absence d'une couche continue de gaz liquéfié sur le jet de métal il y a en-traînement, par effet de trompes, de bulles de l'air atmosphéri-que dans le métal du réceptacle 2, comme le montre la figure 1.
L'expérience a montré, par ailleurs, que le gaz liqué-fié, même arrivant sous un angle adéquat évitant toute dispersion en gouttelettes et formant, par conséquent, une gaine entourant le jet, ne protège efficacement ce dernier que sur une hauteur qui n'excède pas 600 mm, ceci en raison de l'évaporation du gaz liquéfié qui se produit au bout d'un certain temps.
- 4 - ;
~1~}184~8 L'expérience a montré enfin que les dimensions trans-versales du jet, c'est-à-dire son diamètre moyen, constituaient un facteur important et que les séparateurs actuels conçus pour des jets de faibles diamètres (14 à 20 mm) devenaient ineffica~
ces pour des jets ayant un diamètre moyen supérieur à 40 mm.
Les inventeurs ont donc proposé, pour pallier ces dif-férents inconvénients, de projeter la phase liquide sous forme de plusieurs nappes rencontrant le jet de métal à des niveaux différents sous un angle ~ qui s'est avéré devoir être inférieur à 30, pouvant être de préférence de l'ordre de 20. Les inven-teurs ont également proposé que la nappe supérieure rencontre le jet à une hauteur inférieure ou égale à 300 mm à partir du :
fond du réservoir 1 et protège ledit jet à une hauteur qui ne dépasse pas 600 mm.
En se référant à la figure 2 dans laquelle les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes élément~ que dans la :~
figure 1, on voit que le distributeur 7, en forme de tore dis-posé concentriquement au jet 3, comporte une canalisation 8 d'a- :
limentation en mélange biphasique, des orifices répartis circon- ~-férentiellement et situés à sa partie inférieure qui délivrent la phase liquide, ces orifices étant disposés selon deux rangées superposées, l'une supérieure 9, l'autre inférieure 10, et des orifices 11 situés à sa partie supérieure qui délivrent la phase gazeuse.
Sur la figure 2 on a désigné, en outre, par:
- d le diamètre moyen du jet 3;
- D le diamètre du cercle générateur du tore fermant le sépara-teur 7, - 0 le centre dudit cercle - A le rayon à l'axe du tore' - ~O l'angle que fait l'axe OX des injecteurs 9 avec la verticale, ~ ~1 l'angle ~ue fait l'axe OY des injecteurs 10 avec la verti-cale;
li~84~8 ,, .
- ~O l'angle que fait la nappe issue des injecteurs 9 avec le jet 3, ~ ~1 l'angle que fait la nappe issue des injecteurs 10 avec le -~ jet 3, - H la hauteur totale du jet 3;
- ho la distance entre le fond du réservoir 1 et l'impact de la nappe issue des injecteurs 9, ' - hl la distance entre les impacts des nappes issues des injec-teurs 9 et 10, - h2 la distance entre l'impact de la nappe issue des injecteurs 10 et la surface du liquide dans le réceptacle 2.
~- Le diamètre D et le rayon A du tore sont déterminés en fonction du diamètre d du jet, tandis que le nombre des rangées d'injecteurs ainsi que les inclinaisons de ces injecteurs par rapport à la verticale sont fonction de la hauteur H.
Dimensions du tore:
', Compte tenu des conditions énoncées plus haut concer-nant la hauteur souhaitable de protection du jet par l'atmosphère gazeuse et concernant l'angle d'incidence de la phase liquide sur ~ 20 le jet, on a été amené à établir les formules suivantes qui don-;, nent respectivement le diamètre D et le rayon A:
A (mm) = 120 + 2 d (mm)
On a constaté de plus que par suite de l'absence d'une couche continue de gaz liquéfié sur le jet de métal il y a en-traînement, par effet de trompes, de bulles de l'air atmosphéri-que dans le métal du réceptacle 2, comme le montre la figure 1.
L'expérience a montré, par ailleurs, que le gaz liqué-fié, même arrivant sous un angle adéquat évitant toute dispersion en gouttelettes et formant, par conséquent, une gaine entourant le jet, ne protège efficacement ce dernier que sur une hauteur qui n'excède pas 600 mm, ceci en raison de l'évaporation du gaz liquéfié qui se produit au bout d'un certain temps.
- 4 - ;
~1~}184~8 L'expérience a montré enfin que les dimensions trans-versales du jet, c'est-à-dire son diamètre moyen, constituaient un facteur important et que les séparateurs actuels conçus pour des jets de faibles diamètres (14 à 20 mm) devenaient ineffica~
ces pour des jets ayant un diamètre moyen supérieur à 40 mm.
Les inventeurs ont donc proposé, pour pallier ces dif-férents inconvénients, de projeter la phase liquide sous forme de plusieurs nappes rencontrant le jet de métal à des niveaux différents sous un angle ~ qui s'est avéré devoir être inférieur à 30, pouvant être de préférence de l'ordre de 20. Les inven-teurs ont également proposé que la nappe supérieure rencontre le jet à une hauteur inférieure ou égale à 300 mm à partir du :
fond du réservoir 1 et protège ledit jet à une hauteur qui ne dépasse pas 600 mm.
En se référant à la figure 2 dans laquelle les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes élément~ que dans la :~
figure 1, on voit que le distributeur 7, en forme de tore dis-posé concentriquement au jet 3, comporte une canalisation 8 d'a- :
limentation en mélange biphasique, des orifices répartis circon- ~-férentiellement et situés à sa partie inférieure qui délivrent la phase liquide, ces orifices étant disposés selon deux rangées superposées, l'une supérieure 9, l'autre inférieure 10, et des orifices 11 situés à sa partie supérieure qui délivrent la phase gazeuse.
Sur la figure 2 on a désigné, en outre, par:
- d le diamètre moyen du jet 3;
- D le diamètre du cercle générateur du tore fermant le sépara-teur 7, - 0 le centre dudit cercle - A le rayon à l'axe du tore' - ~O l'angle que fait l'axe OX des injecteurs 9 avec la verticale, ~ ~1 l'angle ~ue fait l'axe OY des injecteurs 10 avec la verti-cale;
li~84~8 ,, .
- ~O l'angle que fait la nappe issue des injecteurs 9 avec le jet 3, ~ ~1 l'angle que fait la nappe issue des injecteurs 10 avec le -~ jet 3, - H la hauteur totale du jet 3;
- ho la distance entre le fond du réservoir 1 et l'impact de la nappe issue des injecteurs 9, ' - hl la distance entre les impacts des nappes issues des injec-teurs 9 et 10, - h2 la distance entre l'impact de la nappe issue des injecteurs 10 et la surface du liquide dans le réceptacle 2.
~- Le diamètre D et le rayon A du tore sont déterminés en fonction du diamètre d du jet, tandis que le nombre des rangées d'injecteurs ainsi que les inclinaisons de ces injecteurs par rapport à la verticale sont fonction de la hauteur H.
Dimensions du tore:
', Compte tenu des conditions énoncées plus haut concer-nant la hauteur souhaitable de protection du jet par l'atmosphère gazeuse et concernant l'angle d'incidence de la phase liquide sur ~ 20 le jet, on a été amené à établir les formules suivantes qui don-;, nent respectivement le diamètre D et le rayon A:
A (mm) = 120 + 2 d (mm)
- 3 D (mm) = 180 + d (mm) On voit que ces tores ont un cercle générateur dont le diamètre est égal sensiblement à la moitié de leur rayon à l'axe.
Nombre de ranq~es d'injecteurs:
Elle est fonction essentiellement de la hauteur H. On sait par ailleurs que l~atmosphère gazeuse protège le jet sur une ii hauteur de 300 mm et que, d'autre part, une rangée d'injecteurs ne peut protéger une hauteur de jet supérieure à 600 mm.
I)- H ~900 mm.
On peut écrire:
~1~84~8 - ~ .
HmaX = ho ~ hl = 300 + 600 = 900 mm Une seule rangée d'injecteurs suffit.
II)-900 G~H ~ 500.
On peut écrire:
Hmax ho + hl + h2 = 300 + 600 ~ 600 = 1500.
Deux rangées d'iniecteurs sont nécessaires.
III)-1500~H ~2100.
on peut écrire:
max ho + hl + h2 + h3 = 300 + 600 + 600 + 600 = 2100 Trois rangées d'injecteurs sont nécessaires.
Anales d'incidence et d'iniecteurs:
~ O: cet angle peut être tel que ho est inférieur ou égal à 300 mm.
Dans la pratique, on choisit ~O égal à 45, quel que soit le tore, ce qui entraîne pour ho une valeur de 230 mm envi-ron.
~ 1: cet angle est déterminé à partir de ho et hl exprimées en m, par la formule suivante:
~ 1 = arc. sin 4 - 20 V3 (ho + hl) 8 - 80 (ho + hl) 2: cet angle est déterminé de la même fa,con à partir de ho, hl, h2, exprimées en m et est donné par ,:, . .
2 = arc. sin 4 - 20 ~3 (ho + hl + h~ -~
8 - 80 (ho + hl + h2) Exemple d'application:
A titre d'exemple, on donnera ci-après les caractéris-tiques d'un séparateur de phase torique pour la protection d'un jet de métal de diamètre moyen d = 60 mm et de hauteur H = 1,5 m.
Ces caractéristiques o~tenues, pour plusieurs d'entre elles, à partir des formules sus-mentionnées, sont les suivantes:
- D = 86 mm, - A = 160 mm, . .
1~84~8 - Nombre de rangées d'injecteurs: deux, - ~ O = 45, (ho = 230 mm) ~ ~ 1 = 28 35' - Nombre d'injecteurs par rangée: 36 ~;
- Diamètre d'un injecteur: 2 mm.
- Longueur d'un injecteur: 15 mm.
Le calcul montre et l'expérience confirme que les an-gles d'incidence des deux nappes de gaz sur le jet de métal ont des valeurs respectives ~O = 23 12' et ~ = 11 50'.
Le procédé et le dispositif selon l'invention sont ap-plicables à la protection de jet d'un diamètre moyen supérieur à
40 mm et pouvant aller jusqu'à 120 mm et une hauteur supérieure à 900 mm et pouvant excéder 2 m. Ils permettent la protection d'aciers coulés en chute ou en source entre la poche et la lingo-tière ou d'aciers coulés en continu, en particulier entre la po-che et le répartiteur dans la coulée continue. Enfin le procé-dé et le dispositif s'appliquent à la coulée de brames à l'aide d'une busette rotative, le distributeur annulaire pouvant alors être prévu pour être encastré à l'intérieur de la busette rota-tive.
Nombre de ranq~es d'injecteurs:
Elle est fonction essentiellement de la hauteur H. On sait par ailleurs que l~atmosphère gazeuse protège le jet sur une ii hauteur de 300 mm et que, d'autre part, une rangée d'injecteurs ne peut protéger une hauteur de jet supérieure à 600 mm.
I)- H ~900 mm.
On peut écrire:
~1~84~8 - ~ .
HmaX = ho ~ hl = 300 + 600 = 900 mm Une seule rangée d'injecteurs suffit.
II)-900 G~H ~ 500.
On peut écrire:
Hmax ho + hl + h2 = 300 + 600 ~ 600 = 1500.
Deux rangées d'iniecteurs sont nécessaires.
III)-1500~H ~2100.
on peut écrire:
max ho + hl + h2 + h3 = 300 + 600 + 600 + 600 = 2100 Trois rangées d'injecteurs sont nécessaires.
Anales d'incidence et d'iniecteurs:
~ O: cet angle peut être tel que ho est inférieur ou égal à 300 mm.
Dans la pratique, on choisit ~O égal à 45, quel que soit le tore, ce qui entraîne pour ho une valeur de 230 mm envi-ron.
~ 1: cet angle est déterminé à partir de ho et hl exprimées en m, par la formule suivante:
~ 1 = arc. sin 4 - 20 V3 (ho + hl) 8 - 80 (ho + hl) 2: cet angle est déterminé de la même fa,con à partir de ho, hl, h2, exprimées en m et est donné par ,:, . .
2 = arc. sin 4 - 20 ~3 (ho + hl + h~ -~
8 - 80 (ho + hl + h2) Exemple d'application:
A titre d'exemple, on donnera ci-après les caractéris-tiques d'un séparateur de phase torique pour la protection d'un jet de métal de diamètre moyen d = 60 mm et de hauteur H = 1,5 m.
Ces caractéristiques o~tenues, pour plusieurs d'entre elles, à partir des formules sus-mentionnées, sont les suivantes:
- D = 86 mm, - A = 160 mm, . .
1~84~8 - Nombre de rangées d'injecteurs: deux, - ~ O = 45, (ho = 230 mm) ~ ~ 1 = 28 35' - Nombre d'injecteurs par rangée: 36 ~;
- Diamètre d'un injecteur: 2 mm.
- Longueur d'un injecteur: 15 mm.
Le calcul montre et l'expérience confirme que les an-gles d'incidence des deux nappes de gaz sur le jet de métal ont des valeurs respectives ~O = 23 12' et ~ = 11 50'.
Le procédé et le dispositif selon l'invention sont ap-plicables à la protection de jet d'un diamètre moyen supérieur à
40 mm et pouvant aller jusqu'à 120 mm et une hauteur supérieure à 900 mm et pouvant excéder 2 m. Ils permettent la protection d'aciers coulés en chute ou en source entre la poche et la lingo-tière ou d'aciers coulés en continu, en particulier entre la po-che et le répartiteur dans la coulée continue. Enfin le procé-dé et le dispositif s'appliquent à la coulée de brames à l'aide d'une busette rotative, le distributeur annulaire pouvant alors être prévu pour être encastré à l'intérieur de la busette rota-tive.
Claims (7)
1. Procédé de protection d'un jet de métal fondu de sec-tion sensiblement circulaire et de diamètre moyen d, s'écoulant verticalement, sur une hauteur H, entre un réservoir supérieur et un réceptacle inférieur, au moyen d'un gaz inerte liquéfié, distribué par un dispositif comportant un organe séparateur de phases de forme annulaire destiné à entourer le jet et prévu pour délivrer, d'ùne part une phase gazeuse formant une atmosphère qui enveloppe la partie supérieure du jet et, d'autre part, une phase liquide formant une nappe sensiblement conique convergeant vers le jet qu'elle rencontre sous un angle ?, caractérisé en ce que, pour d > 40 mm et H > 900 mm, la phase liquide est distribuée sous forme de deux nappes au moins, la nappe supérieure rencon-trant le jet de métal à une distance ho ? 300 mm à partir du fond du réservoir supérieur, chaque nappe formant, avec le jet, un angle ? < 30° et étant prévue pour protéger une hauteur partielle de jet h ? 600 mm.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle ? est sensiblement égal à 20°.
3. Dispositif pour la protection, au moyen de gaz liqué-fié inerte, d'un jet de métal fondu de section sensiblement cir-culaire et de diamètre moyen d, s'écoulant verticalement, sur u-ne hauteur H, entre un réservoir supérieur et un réceptacle in-férieur, du type comportant un organe séparateur de phase de for-me annulaire destiné à entourer ledit jet et muni d'injecteurs dé-livrant, d'une part, une phase gazeuse qui constitue une atmosphè-re neutre enveloppant la partie supérieure du jet et, d'autre part, une phase liquide formant une nappe sensiblement conique conver-geant vers le jet qu'elle rencontre sous un angle ?, ledit disposi-tif étant caractérisé en ce que, d > 40 mm et H > 900 mm, ledit organe séparateur précité présente au moins deux rangées d'injecteurs de phase liquide répartis régulièrement selon deux circonférences superposées et situées chacune dans un même plan horizontal, les injecteurs de la rangée supérieure formant un angle ?o avec la verticale tel que la nappe issue de ladite rangée supérieure rencontre le jet de métal à une hauteur ho ? 300 mm à partir du fond du réservoir supérieur tandis que chacune des rangées inférieures forme avec la verticale un angle ?1, ?2, tel que chaque nappe rencontre le jet sous un angle .
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé
en ce que l'angle ?1 précité est tel que ?1 est de l'ordre de 20°.
en ce que l'angle ?1 précité est tel que ?1 est de l'ordre de 20°.
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il présente la forme d'un tore de rayon à l'axe , le cercle générateur ayant un diamètre D sensi-blement égal à ? (mm).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rangée supérieure d'injecteurs fait, avec la verticale, un angle ?o = 45°, et ho = 230 mm.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacune des rangées inférieures d'injecteurs fait, avec la verticale, un angle:
avec ho + h1 + h2 = H, où:
h1 = distance entre les impacts des nappes issues des rangées inférieure et supérieure d'injecteurs, sur le jet de métal, h2 = distance entre l'impact de la nappe issue de la rangée inférieure d'injecteurs sur le jet de métal et la surface du liquide dans le réceptacle inférieur.
avec ho + h1 + h2 = H, où:
h1 = distance entre les impacts des nappes issues des rangées inférieure et supérieure d'injecteurs, sur le jet de métal, h2 = distance entre l'impact de la nappe issue de la rangée inférieure d'injecteurs sur le jet de métal et la surface du liquide dans le réceptacle inférieur.
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