BE1001428A6

BE1001428A6 - Dispositif de refroidissement d'un metal pendant la coulee.

Info

Publication number: BE1001428A6
Application number: BE8800130A
Authority: BE
Inventors: Paul Naveau; Stephan Wilmotte
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1988-02-03
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1989-10-31
Also published as: JPH01293958A; US4995446A; JP2780801B2

Abstract

... comportant une chambre d'alimentation (9) disposée autour d'un conduit vertical (3) et ayant une paroi frontale (10) épousant à distance (e) la forme du conduit vertical (3), et une chambre d'évacuation (11) disposée autour de la chambre d'alimentation (9). La paroi frontale (10) est percée d'une pluralité de passages dirigés vers le conduit vertical (3); une partie (19) de ces passages débouchent dans la chambre d'alimentation (9), et l'autre partie de ces passages sont raccordés à des tubes (20) qui traversent la chambre d'alimentation (9) et la paroi intermédiaire (12) et qui débouchent dans la chambre d'évacuation (11). La chambre d'alimentation (9) comporte des moyens (4,15) d'alimentation en liquide de refroidissement.

Description


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  Dispositif de refroidissement d'un metaL pendant la coulée. 



  La   presente   invention concerne un dispositif de refroidissement d'un métal pendant la coulée, en vue de la coulée de ce metaL avec une surchauffe proche de 0  C ou er. phase päteuse dans une Lingotiere de coulée continue. 



  On connait l'intérêt du procede de coulée avec une surchauffe proche de 0"C ou en phase päteuse pour La coulee continue des metaux, en particulier de l'acier. Dans un tel procédé, L'acier est refrcidi, entre Le recipient de couLée et La Lingotière de coulee continue, jus-   qu'a   une temperature proche de la temperature du liquidus ou comprise dans l'intervalle de   soUdifTeaTion de cet acier.   On assure ainsi au moins l'élimination de la surchauffe de L'acier et éventuellement on provoque l'apparition, dans l'acier, d'une fraction solidifée dont   L'impcrtance   dépend du refroidissement applique.

   Au moins   oü   iL pénètre dans la lingotière, l'acier   presente   ainsi un   etat   qui permet d'obtenir des structures fines et homogenes et de réduire Les ségrégations dans Les produits coules. 



  Un dispcsitif de coulée d'un métal avec une surchauffe proche de 0 OC ou en phase päteuse est révélé notamment par le brevet LU-A-86. 688. Ce dispositif comprend essentiellement un conduit vertical pourvu exte- 

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 rieurement de moyens de refroidissement et un organe répartiteur assurant La distribution du métal coule sur La paroi intérieure de ce conduit vertical. 



    L'objet de la presente   invention est de proposer un dispositif parti-   culier   permettant d'effectuer dans Les meiLLeures conditions Le refroidissement du metal pendant la coulee. 



  Conformément Åa La presente invention, un dispositif de refroidissement d'un metal pendant La coulée dans un conduit vertical, avec un organe de repartition du metaL sur la paroi intérieure du conduit vertical situe sensiblement à L'entree dudit conduit vertical, est caractérisé en ce qu'it comporte une chambre d'alimentation disposée autour dudit conduit vertical et ayant une paroi frontale épousant à distance La forme dudit conduit vertical, et une chambre d'evacuation disposee autour de Ladite chambre d'alimentation et séparée de celle-ci par une paroi   intermediaire,   Ladite chambre d'evacuation etant   délimitée   à   L'arrière   par une paroi exterieure, en ce que Ladite paroi frontale est percee d'une   pluralite   de passages dirigés vers ledit conduit vertical,

   en ce qu'une partie desdits passages debouchent dans ladite chambre d'alimentation, en ce que L'autre partie desdits passages sont raccordes à des tubes qui traversent Ladite chambre d'alimentation et ladite paroi intermediaire et qui débouchent dans Ladite chambre d'evacuation, en ce que ladite chambre d'alimentation comporte des moyens d'alimentation en Liquide de refroidissement et en ce que ladite chambre d'evacuation comporte des moyens d'evacuation du Liquide de refroidissement. 



  Selon une variante particulière du dispositif de l'invention, Lesdits moyens d'alimentation en Liquide de refroidissement comprennent une chambre de distribution disposee autour dudit conduit vertical et communiquant avec ladite chambre d'alimentation par une serie de voies reparties, de préférence uniformément, autour dudit conduit vertical. 

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 Dans une réalisation   préférée,   ladite chambre d'alimentation et ladite chambre de distribution presentent au moins une portion de paroi commune, à travers laquelle sont percées Lesdites voies de communication. 
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  Selon une particuLarité intéressante, Lesdits passages perces dans La paroi frontale de La chambre d'alimentation debouchent dans Le volume compris entre ladite paroi frontaLe et ledit conduit vertical, suivant une direction perpendiculaire ä la surface dudit conduit vertical. 



  D'autres   particularités   et d'autres avantages de la présente invention apparaitront ä la lecture de La description qui est donnee ci-dessous   ä   titre   d'exemple.   Cette description porte sur une   realisation     pree-   ree du dispositif de l'invention, telle qu'elle est illustrée par les dessins annexes dans lesquels La figure 1 iLLustre Le montage d'un dispositif de refroidissement conforme à L'invention dans une installation de coulée d'acier en phase päteuse ; et La figure 2 represente, en coupe axiale agrandie, Le dispositif de 
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 refroidissement de La figure 1. Ces deux figures sont des representations schématiques, dans LesqueLLes on   nla   volontairement reproduit que Les eLements directement necessaires ä la compréhension de L'invention.

   Des eLements analogues ou identiques sont désignés par Les mêmes reperes numériques, et les directions de circulation du Liquide de refroidissement sont indiquees par des   fleches.   



  On a   represente   schématiquement, dans la figure   1,   une installation pour la coulée d'acier en phase pâteuse, équipée d'un dispositif de refroidissement de l'acier conforme ä L'invention. Une teLLe instal-   Lation   est à present connue dans la technique et elle ne sera pas de-   crite   en détail ici. On rappellera simplement qu'elle comporte une lingotière de coulee continue 1, une busette de coulee 2 équipant par exemple une poche de coulée, un conduit vertical 3, dispose en amont de La lingotière 1 et prolonge par un eLement tubulaire 7 ; Le conduit 

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 verticaL 3 est précédé par un tronçon   refractaire   8, dans lequel est en outre dispose un pLateau 6 supporte par trois bras et assurant La repartition du métal.

   Le conduit vertical 3 est pourvu exterieurement de moyens de refroidissement comportant une entree 4 et une sortie 5 
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 du liquide de refroidissement. 



  Le dispositif de refroidissement conforme   ä   l'invention est illustre plus grande échelle dans la figure 2. Il comprend une chambre d'alimentation 9 disposee autour du conduit vertical 3 et ayant une paroi   frontale 10 épousant, à   une   distance "e", la   forme du conduit verticaL 3. La chambre d'alimentation 9 est ä son tour entouree par une chambre d'evacuation 11   délimitée   d'une part par une paroi intermediaire 12 qui la sépare de La chambre d'alimentation 9 et d'autre part par une paroi extérieure 13. La distance"e"constitue La Largeur radiale d'un volume annulaire 14 forme entre Le conduit vertical 3 et la paroi frontale 10. 



  Une chambre de distribution 15, équipée d'une entrée 4 du liquide de refroidissement, est   egalement   disposee autour du conduit vertical 3. 



  Cette chambre de distribution 15 communique avec La chambre d'alimentation 9 par des voies 16 percées dans une portion de paroi qui est commune   ä   ces deux chambres 9 et 15. La chambre d'evacuation 11 est pourvue d'une sortie 5 du Liquide de refroidissement. 



  Les chambres d'alimentation 9 et d'evacuation 11 sont fermees, ä Leur partie   inferieure,   par des fonds individuels 17,18 qui empêchent La mise en communication de ces deux chambres. 



  La paroi frontale 10 est percee d'une pluralité de passages qui   debou-   chent dans le volume annulaire 14, perpendiculairement ä La surface du conduit vertical 3. Une partie de ces passages, reperes 19, debouchent par leur autre extrémité   Åa   l'intérieur de la chambre d'alimentation 9, qui est ainsi mise en communication avec le volume annulaire 14. Les autres passages sont   raccordés à   des tubes 20 qui traversent de   facon   étanche La chambre d'alimentation 9 et la paroi intermédiaire 12 et qui débouchent dans la chambre d'évacuation 11. La chambre 

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 d'évacuation 11 est ainsi mise directement en communication avec Le volume annulaire   14.   



  Le conduit vertical 3 est   généralement   cylindrique circulaire ; dès Lors, les chambres 9, 11   etr 15 sont tonques,   par raison de symétrie. 



  De plus, tes passages sont de   préferenceuniformement répartis   dans la paroi frontale 10. 



  Le dispositif de refroidissement conforme ä L'invention fonctionne de La façon suivante. 



  Le jet d'acier en fusion   21,   provenant d'une busette de couLee 2 (non representee dans la figure   2),   tombe sur Le plateau répartiteur 6, d'où   ; l s'écoule   sur Le   tronçon réfractai re   8 puis en une couche mince 22 Le long de La surface intérieure du conduit verticaL 3 en cuivre. 



  Pendant qu'il parcourt Le conduit verticaL 3, L'acier 22 doit etre refroidi jusqu'a atteindre l'état pâteux par formation d'une fraction solidifiée. 



  A cet effet, un Liquide de refroidissement, qui est   généraLement   L'eau, 
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 est introduit sous pression, par l'entree 4, dans La chambre de disest introduit sous pressi tribution 15 d'où il gagne La chambre d'alimentation en franchissant Les voies 16. Par Les passages 19, Le Liquide de refroidissement 
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 pénètre dans Le volume annulaire 14 ou il circule Le long du conduit vertical 3 avant d'etre évacué par les tubes 20. Le liquide de refroidissement arrive ensuite dans La chambre d'evacuation 11 d'où il s'echappe par La sortie 5. 



  Les jets de Liquide de refroidissement sortant perpendicuLairement des passages 19 et la faible longueur du trajet de ce liquide entre un passage injection 19 et des tubes de reprise 20 voisins assurent un écouLement turbulent du liquide de refroidissement dans Le volume annulaire 14. IL en résulte une grande efficacité de refroidissement du conduit vertical 3 et de L'acier 22, pour un débit peu élevé de liquide de refroidissement. 

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 IL va de soi que la circulationdu liquide de refroidissement peut être   assuree, partieLLement   ou   entierement,   par une pompe aspirante rac- 
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 cordée à La sortie 5. 



  Le dispositif de L'invention peut comporter des moyens pour modifier des caractéristiques   géométriques   tettes que La largeur "e" du volume annulaire 14 ou Le diamètre des passages 19, respectivement des tubes 20, en fonction des vitesses d'écoulement   desirees   dans chaque application   particuLiere.   



  Des moyens de réglage peuvent également etre prévus pour modifier Le débit de Liquide de refroidissement en fonction du refroidissement ä appliquer dans chaque cas particulier d'application. 



  A titre d'exemple, on a coulé un acier ä 0, 8 % C avec un debit de 4, 8 kg/s, au moyen d'un dispositif illustré dans La figure 1. La température de l'acier dans La busette etait de 1510 degres   @   C. 
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 L'acier a ete coule sur un plateau repartiteur en matériau réfractaire, puis Le long de la paroi intérieure d'un conduit vertical 3 cylindrique en cuivre, d'une Longueur de 350 mm et d'un diamètre de 220 mm. Le conduit3 était refroidi par de L'eau introduite à La température ambiante et circuLant avec un debit de 27 m3/h. La perte de 
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 eafge-dans te-dispositif de refroidissement a te-de-3y5kg/cm-. On a atteint une densité de flux de refroidissement de 4,2 MW/m2, avec une élévation de La temperature de L'eau de 7  C. 



  Par comparaison, un refroidissement analogue dans un dispositif usuel par ecoulement de   L'eau   en film laminaire a nécessite un debit d'eau de 60   m@/h,   a rencontre une perte de charge de 12 kg/cm et a conduit 
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 2   ä   une densité de flux de refroidissement de 3 MW/m Le dispositif de L'invention permet donc d'assurer un refroidissement plus efficace avec une moindre quantité de Liquide de refroidissement et sous une pression moins   eLevee   que dans Les dispositifs   antérieurs.   

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 Ce dispositif peut   d'aiLLeurs etre reaLise   en une seule pièce, ou être 
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 constitué de plus eLefnents-independants ou non, disposés autour du conduit vertical, sans pour autant sortir du cadre de La présente invention. 



  La description qui précède fait particulièrement reference au refroidissement d'un conduit vertical précédant une lingotière de coulée continue. IL va de soi qu'il ne sortirait pas du cadre de l'invention d'utiliser un tel dispositif pour assurer Le refroidissement de la Lingotiere de coulée continue proprement dite, ou de tout autre moule ou Lingotiere necessitant un refroidissement.

Claims

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REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement d'un metaL pendant La coulée dans un conduit vertical (3), avec un organe (6) de répartition du métal sur La parci Interieure du conduit vertical situé sensiblement ä L'entrée dudit conduit vertical, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre d'alimentation (9) disposée autour dudit conduit verticaL (5) et ayant une paroi frontale (10) epousant Åa distance (e) La forme dudit conduit vertical (3), et une chambre d'evacuation (11) disposée autour de Ladite chambre d'alimentation (9) et séparée de ceLLe-ei par une paroi intermédiaire (12), ladite chambre d'evacuation etant délimitée ä l'arrière par une paroi extérieure (13), en ce que ladite paroi frontale (10) est percee d'une pluralité de passagesdirigés vers Ledit conduit vertical (3), en ce qu'une partie (19) desdits passages :

debouchent dans Ladite chambre d'alimentation (9), en ce que l'autre partie desdits passages sont raccordés à des tubes (20) qui traversent Ladite chambre d'alimentation (9) et Ladite paroi intermediaire (12) et qui débouchent dans Ladite chambre d'évacuation (11), en ce que Ladite chambre d'alimentation (9) comporte des moyens (4, 15) d'alimentation en Liquide de refroidissement, et en ce que ladite chambre d'evacuation (11) comporte des moyens (5) d'évacuation du Liquide de refroipissement.
2. Dispositif de refroidissement suivant La revendication 1, caractérisé en ce que Lesdits moyens d'alimentation en Liquide de refroidissement comprennent une chambre de distribution (15) disposee autour dudit conduit vertical (3) et communiquant avec ladite chambre d'alimentation (9) par des voies (16) reparties autour dudit conduit vertical (3).
3. Dispositif de refroidissement suivant La revendication 2, caractérisé en ce que ladite chambre d'alimentation (9) et ladite chambre de distribution (15) presentent au moins une portion de paroi commune et <Desc/Clms Page number 9> en ce que Lesdites voies (16) sont percées dans Ladite portion de paroi commune.
4. Dispositif de refroidissement suivant L'une ou L'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les passages percés dans la paroi frontale (10) de Ladite chambre d'alimentation (9) debouchent dans Le volume (14) compris entre ladite paroi frontale (10) et ledit conduit vertical (3), suivant une direction perpendiculaire la surface dudit conduit vertical (3).
5. Dispositif de refroidissement suivant L'une ou L'autre des revendications précédentes, caractérise en ce qu'il est constitue de pLusieurs eLements disposes autour dudit conduit vertical (3).