LU84617A1 - Busettes pour lingotieres ainsi que leur utilisation - Google Patents

Description

Busettes pour lingotières ainsi que leur utilisation

La presente invention concerne des busettes pour lingotières, notam— ment des busettes plongeantes utilisées en coulée continue de mê-5 taux.

la mise en rotation du métal liquide dans la lingotière présente des avantages certains par rapport à la coulée statique, notamment celui d'apporter une modification favorable à la structure de solidifica-10 tion en supprimant la zone basaltique au bénéfice d'une structure de solidification plus fine.

Le brassage ou la mise en rotation du métal non encore solidifié, tant au niveau de la lingotière que dans la zone du refroidissement 15 secondaire, consiste â mettre le métal en mouvement par voie mécanique, pneumatique ou encore à l'aide d'un champ électromagnétique. Ce dernier peut être créé, selon la configuration du champ électromagnétique désiré, par un ou plusieurs inducteurs que l'on positionne autour de la lingotière ou encore en-dessous de celle-ci. C'est sur-20 tout dans le cas de la mise en rotation autour de l'axe de coulée que des inclusions ont tendance à se rassembler dans la zone de l'axe de la barre et à être aspirées dans le métal liquide.

Le risque d'une telle pollution de l'acier coulé en continu et mis 25 en rotation est d'autant plus élevé que l'on prévoit de protéger la surface de l'acier liquide par des laitiers de composition choisie, p.ex. dans le cadre d'un traitement du métal par ajoutes de calmants et/ou d'éléments d'alliage.

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Suivant la nuance du métal à couler et le traitement en lingotière éventuellement choisi il est connu d'introduire le métal en fusion en dessous du niveau du bain dans la lingotière au moyen d'une bu-sette dont l'orifice est immergé. Pour réduire le risque d'entraîne-5 ment de laitier par effet vortex au sein du métal qui existe lors du déversement du jet de coulée dans le centre de rotation, la demanderesse a proposé dans son brevet LU 82.001 l'utilisation d'une buset-te consistant notamment en un tube central comportant une partie supérieure dans laquelle aboutit le jet de coulée et une partie infé-10 rieure qui plonge dans le métal liquide et qui comprend des pales radiales par rapport à l'axe de la lingotière. Ces pales s'appuient ·· contre le tube central et plongent du moins partiellement sous la surface du métal liquide. Il s'est pourtant avéré que l'emploi de ces busettes réduisant l'effet vortex posait des problèmes d'usure 15 des pales à haute température.

On a constaté par ailleurs que lors de la coulée continue d'acier calmé à l'aluminium ou au titane, il se forme dans les busettes entre poche et tundish resp. dans la busette plongeante entre tundish 20 et lingotière, des dépôts d'oxyde réfractaire qui bouchent progressivement ces organes, ce qui conduit à une diminution de la vitesse de coulée resp. à un arrêt de celle-ci. Une couche trop froide peut également conduire à une diminution des sections des busettes, et ceci même lors de la coulée d'aciers ordinaires. On essaie depuis 25 longtemps de pallier cet inconvénient en introduisant un courant gazeux par l'intermédiaire du bouchon d'obturation de la busette dans la busette du tundish respectivement par injection d'un gaz dans la busette plongeante, méthodes qui ne conduisent pas toujours aux résultats souhaités et qui ont par ailleurs l'inconvénient de conduire 30 parfois à des inclusions gazeuses dans le produit fini.

' Le but de l'invention consistait donc à imaginer et à développer des busettes permettant la conduite d'une coulée continue avec protection de la surface du métal par des laitiers, tout en évitant les ris-35 ques décrits qui sont liés aussi bien à l'effet dû au dépôt d'oxydes à la paroi des busettes ou au figeage de métal dans les busettes qu' à l'entrainement de laitier par effet vortex dans le brin de coulée.

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Ce but est atteint par les busettes suivant l'invention qui comportent au moins un inducteur électromagnétique construit de manière à induire dans le métal qui traverse lesdites busettes un mouvement de rotation. Des variantes préférentielles d'exécution et d'utilisation 5 des busettes sont décrites dans les sous-revendications.

Les avantages obtenus par l'invention consistent en ce qu'on peut non seulement décrasser les busettes en cas de bouchage . mais qu'on peut également éviter que les scories respectivement les inclusions ~ 10 surnageant le bain métallique ne soient aspirées dans le vortex qui se forme lors de la coulée continue, principalement lorsqu'on applique le brassage électromagnétique dans la lingotière ou immédiatement en dessous de la lingotière. Pour surveiller l'efficacité du décrassage des busettes on emploie un système de commande des induc-" ]5 teurs qu'on relie d'une part au système de contrôle du débit de l'alimentation de la lingotière en métal liquide et d'autre part au système de contrôle du niveau du métal dans la lingotière. Ainsi, lorsque ce niveau tombe, ce qui est automatiquement compensé par une augmentation du débit de l'alimentation et lorsque l'on constate que 20 cette compensation n'est effectuée que difficilement, on peut en conclure que la busette est en train de s'obturer.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description du dessin schématisé. La Fig.' '1 représente de manière non-limi-25 tative une coupe â travers une forme d'exécution possible du système suivant l'invention.

On distingue un tundish 0 rempli de métal liquide et dont le trou de coulée avec son obturateur 20 réglable et avec sa busette 8 se trou- 30 ve au-dessus d'une lingotière 1 de coulée continue. Dans la lingo- * tière 1 se trouve du métal M et de la scorie S. Pour éviter l'en- _ * traînement de ces dernières, il est prévu une busette 12 dont l’ex trémité inférieure plonge dans le métal M.

35 Suivant l'invention la busette 12 comporte un inducteur électromagnétique 11, dont le système d'alimentation en courant et en fluide de refroidissement n'est pas représenté. La busette 8 du tundish - 4 - peut également être munie d'un inducteur 9.

La lingotière 1 est munie selon l'état de la technique d'un dispositif 10 de mesure en continu du niveau du métal. Un pareil dispositif 5 peut être conforme à celui que le déposant a décrit p.ex. dans son brevet luxembourgeois LU 80.410. Conformément à l'invention, la commande 110 qui influe sur l'action du ou des inducteurs 11 et 9, est reliée,d'une part,au système de contrôle 100 d'un dispositif 10 de détermination du niveau dans la lingotière et, d'autre part, au sys-"· 10 tème de contrôle 120 du débit en métal, c.à.d. du réglage de la po sition de l'obturateur 20.

La façon de procéder est la suivante: On crée dans les busettes 12 et éventuellement 8 un champ électromagnétique d'une fréquence et • 15 d'un sens de rotation tel que l'effet néfaste du vortex dans la lin gotière soit efficacement contrecarré. La fréquence de rotation optimale menant à l'effet désiré est déterminée à l'aide d'essais. Le sens de rotation du champ électromagnétique dans les busettes est évidemment opposé à celui du métal dans la lingotière. Au cours de 20 la coulée le système 100 reçoit et interprète les données relatives à la position du niveau du métal dans la lingotière et les transmet à une unité 200. Cette unité se charge de la décision s'il y a lieu ou non de changer le débit de l'alimentation en métal c.à.d. s'il y a lieu de changer la position de l'obturateur 20. L'unité 200 agit 25 dans l'affirmative sur le système de contrôle 120. Au cas où l'agrandissement de l'ouverture du trou de coulée n'apporte pas l'effet escompté, c.à.d. lorsque la position du niveau, telle qu'elle est repérée par le système de contrôle 100, ne se déplace pas vers le haut avec la rapidité escomptée, l'unité 200 transmet un 30 signal au système de commande 110 qui varie le fonctionnement de - l'inducteur 11 et éventuellement de l'inducteur 9. Cette variation ' „ du fonctionnement peut se traduire par une augmentation de la puis sance et/ou de la fréquence appliquée aux inducteurs 9, 11. Une des possibilités pour obtenir un décrassage rapide consiste à superposer 35 auxcourants d'alimentation normaux des inducteurs des impulsions de courant de durée variable. Des impulsions propres à susciter des phénomènes de résonance dans les busettes, bien que particulièrement - 5 - adaptées à un décrassage, mènent également à une usure prématurée de la busette.

L'effet du décrassage électromagnétique se fait sentir par une re-5 montée du niveau qui est enregistrée par le système 100. En cas de restauration d'une marche satisfaisante de l'installation, l'unité 200 transmet au système 110 la consigne de reprendre son mode de fonctionnement normal.

10 Une variante d'utilisation particulièrement intéressante des buset-tes suivant l'invention se présente lorsque le niveau du métal (éventuellement recouvert de scories protectrices) baisse dans le tundish 0. A ce moment il y a également risque de création d'un vor-tex dans celui-ci. Le sens de rotation de ce vortex dépend évidem-* 15 ment de la position de l'installation sur le globe terrestre. L'en traînement de scories par l'action de ce vortex peut être limité à l'aide d'un champ tournant adéquat en provenance de l'inducteur 9.

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Claims (6)

1. Busettes pour lingotières, notamment busettes utilisées en coulée continue de métaux, caractérisées en ce que le conduit de la ou 5 des busettes est muni d'un inducteur électromagnétique qui induit dans le métal un mouvement de rotation.

2. Utilisation des busettes suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'on crée dans la ou les busettes un champ électromagnêti- 10 que d'une fréquence et d'un sens de rotation tel que l'ampleur des tourbillons creux, susceptibles de prendre naissance au voisinage immédiat desdites busettes, soit diminuée.

* 3. Utilisation des busettes suivant la revendication 1, pour alimen- 15 ter une lingotière de coulée continue, caractérisée en ce qu'on m mesure le niveau du métal dans la lingotière, en ce qu'on influe sur un système de contrôle du débit en métal fourni à la lingotière à travers la busette en fonction du niveau du métal dans la lingotière, en ce qu'on compare la relation entre la variation 20 dudit débit et dudit niveau avec des données obtenues expérimentalement et qu'on varie l'alimentation de l'inducteur électromagnétique en fonction de ladite comparaison.

4. Utilisation des busettes suivant la revendication 3, caractérisée 25 en ce qu'on augmente la puissance d'alimentation normalement appliquée à l'inducteur électromagnétique de façon à induire un , courant de chauffage puissant dans le métal respectivement des scories figées sur les parois de la busette.

5. Utilisation des busettes suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'on change la fréquence du champ électromagnétique créé par lesdits inducteurs.

6. Utilisation des busettes suivant la revendication 3, caractérisée 35 en ce qu'on superpose aux courants d'alimentation normaux des inducteurs des impulsions de courant.