CA2398724C - Equipment for supplying molten metal to a continuous casting ingot mould and method for using same - Google Patents
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Abstract
Description
EQUIPEMENT POUR ALIMENTER EN METAL EN FUSION UNE
LINGOTIERE DE COULEE CONTINUE ET SON PROCEDE D'UTILISATION.
La présente invention a trait à la coulée continue des métaux, notamment de l'acier. Elle conceme plus particulièrement l'arrivée du métal en fusion par le haut dans une lingotière de coulée continue et, plus précisément encore, les techniques mettant en o/uvre des champs magnétiques appliqués au niveau de la lingotière pour modifier les écoulements du métal en fusion lors de son arrivée dans celle ci.
On sait que l'application d'un champ magnétique à une lingotière de coulée continue, lorsque l'action électromagnétique est conduite de manière appropriée, permet d'augmenter la productivité de l'installation de coulée tout en préservant la qualité
métallurgique des produits coulés obtenus, voire même en l'améliorant. On a pu en effet déjà mettre en lumière la nuisance à cet égard des turbulences hydrodvnamiques dues aux écoulements recirculants qui s'établissent de plus en plus vigoureusement au sein de la lingotière lorsqu'on augmente la vitesse de coulée, et ce notamment dans le cas de la coulée de produits à section allongée, tels que des brames par exemple.
On rappelle que, lors de la coulée continue de brames, le métal en fusion est apporté en lingotière depuis un répartiteur placé à distance au-dessus par un conduit plongeant, appelé "busette immergée", dont les ouïes de sortie débouchent sensiblement dans le plan principal de coulée parallèlement aux grandes faces sous la surface libre de l'acier en fusion dans la lingotière classiquement recouverte par une nappe liquide de laitier actif.
On a pu établir que la vitesse des jets de métal liquide à la sortie des ouïes de la busette s'élève à plusieurs mètres par seconde dès que la vitesse de coulée atteint 1 à
l,5m/mn environ. Les écoulements recirculants qui en résultent alors dans la lingotière agitent fortement l'interface métal-laitier. Ces fluctuations de la surface libre du métal coulé sont responsables d'irrégularités de solidification de la première peau du produit coulé que l'on sait être à l'origine de défauts gênants, voire rédhibitoires sur le produit final (boursouflures, exfoliations, etc...). De plus, des fragments de laitier de couverture peuvent être entraînés en lingotière dans le ceeur même du produit coulé, dégradant ainsi la propreté du métal solidifié obtenu.
Face au problème posé par ces perturbations hydrodynamiques, l'aciériste dispose aujourd'hui principalement de deux axes de réponse: l'un faisant appel aux outils disponibles de la magnétohydrodynamique adaptés à la coulée continue des métaux;
l'autre s'attachant à la géométrie même de la busette de coulée.
Les actionneurs électromagnétiques que l'on développe à cet effet, qu'ils soient à
champ mab étique statique ou glissant, permettent d'influencer les écoulements de recirculation de métal liquide dans la lingotière après sa sortie de la busette pour les freiner, ou les accélérer, ou pour les symétriser de part et d'autre de la busette immergée. EQUIPMENT FOR MOLTEN METAL FEEDING
CONTINUOUS CASTING LINGOTIERE AND METHOD OF USE.
The present invention relates to the continuous casting of metals, particularly steel. It concerns more particularly the arrival of molten metal by the top in a continuous casting mold and, more precisely, the techniques putting in o / work of magnetic fields applied to the mold for modify the flows of the molten metal upon its arrival in it.
It is known that the application of a magnetic field to a casting mold continuous, when the electromagnetic action is conducted so appropriate, allows to increase the productivity of the casting installation while preserving the quality metallurgical products cast obtained, or even improving. We could indeed already bring to light the nuisance in this regard of hydrodynamic turbulence due to recirculating flows which are becoming more and more vigorously within the mold when increasing the casting speed, especially in the case of casting elongate products, such as slabs, for example.
It is recalled that, during the continuous casting of slabs, the molten metal is brought into the mold from a distributor placed at a distance above by a pipe diving, called "immersed nozzle", whose outlet openings open sensibly in the main casting plane parallel to the large faces under the free surface of molten steel in the ingot mold conventionally covered by a tablecloth liquid from active slag.
It has been established that the velocity of the jets of liquid metal at the exit of the gills of the nozzle rises to several meters per second as soon as the casting speed reaches 1 to about 1.5m / min. The recirculating flows that result then in the mold strongly shake the metal-dairy interface. These fluctuations of the surface free of metal cast are responsible for irregularities of solidification of the first skin of the product cast that we know to be causing troublesome defects or even crippling on the product final (blisters, exfoliations, etc ...). In addition, fragments of slag cover may be entrained in the mold in the same caster of the cast product, degrading as well the cleanliness of the solidified metal obtained.
Faced with the problem posed by these hydrodynamic disturbances, the steelmaker has today mainly of two axes of answer: one calling upon the tools available magnetohydrodynamics suitable for the continuous casting of metals;
the other is attached to the geometry of the casting nozzle itself.
The electromagnetic actuators that are developed for this purpose, that they be at static or slippery mab ettic field, allow to influence the flows of recirculation of liquid metal in the mold after it leaves the nozzle for brake, or accelerate them, or to symmetrize them on both sides of the immersed nozzle.
2 Ainsi, des freins électromagnétiques ont initialement été développés consistant, à
appliquer à un niveau en hauteur déterminé de l'espace intérieur de la lingotière un champ magnétique traversant qui va créer au sein du métal en mouvement des forces de freinage lorsque celui-ci passe dans cette région (les forces de Laplace). A cet effet, il a été
proposé de disposer sur chaque grande face de la lingotière un pôle magnétique, conçu comme un électroaimant à pôle saillant bobiné, présentant la forme soit d'un plot localisé
de part et d'autre de la busette entre celle-ci et les petites faces d'extrémité de la lingotière (EP-A-0040383), soit d'une barre horizontale s'étendant sur toute la largeur de la grande face (WO 92/12814) ou de deux barres parallèles espacées sur la hauteur afin d'encadrer 1o les ouïes de sortie de la busette (WO 96/26029, WO 98/53936). Quelque soit la géométrie retenue, le but est le même: d'une part, créer avec le pôle apparié de signe opposé disposé
en regard sur l'autre face de la lingotière un champ magnétique traversant dont l'effet est de freiner les flux d'écoulement trop énergiques qui remontent vers la surface libre, et, d'autre part, de mieux répartir dans toute la section de la lingotière le flux principal de métal liquide qui descend vers le bas.
Pour conférer à ce type de technique une plus grande souplesse de réglage, il a été
proposé d'utiliser des champs magnétiques, non plus statiques, mais glissants, lesquels, on le sait, ont la faculté d'entraîner le métal liquide dans leur déplacement (EP-A- 0151 648, WO 83/02079, JP-B-1 534 702). Deux inducteurs à champ glissant horizontalement (conducteurs orientés verticalement) sont placés sur chaque grande face de la lingotière de part et d'autre d'une busette immergée à ouïes de sortie latérales, entre celle-ci et les petites faces d'extrémités de manière à faire intercepter par le champ magnétique glissant le métal en fusion dès son arrivée dans ces zones de la lingotière. On parvient ainsi à
accélérer (ou à freiner, selon le sens de déplacement relatif donné au champ glissant) les jets d'alimentation en métal liquide de la lingotière en ayant la faculté de pouvoir doser localement l'effet_ de l'action électromagnétique par simple réglage des paramètres de fonctionnement des inducteurs, comme par exemple l'intensité du courant électrique d'alimentation primaire, ou la fréquence de pulsation, donc la vitesse de glissement du champ magnétique.
On rappelle au besoin qu'un tel champ magnétique glissant est généralement produit par un inducteur ayant plusieurs enroulements de phase indépendants, de type "stator de moteur linéaire polyphasé" (bi-ou triphasé généralement) et que l'on place en regard d'une grande face de la lingotière donc parallèlement au plan principal de coulée (FR-A-2.324.395; FR-A-2.324.397). Chaque enroulement est connecté à une phase différente d'une alimentation électrique polyphasée, selon un ordre de branchement adéquat assurant le glissement recherché du champ magnétique le long de la face active de l'inducteur dans une direction orthogonale aux conducteurs.
Il a également déjà été proposé, dans le but cette fois de contrecarrer des phénomènes observés de propagation de vagues sur la surface libre d'une petite face à
WO 01/64372 Thus, electromagnetic brakes were initially developed consists in apply at a determined height level of the interior space of the ingot mold a field magnetic through which will create within the metal moving forces of braking when it passes in this region (the forces of Laplace). For this purpose, he was proposed to have on each large face of the mold a pole magnetic, designed like a coil-wound electromagnet with the shape of either a localized stud on both sides of the nozzle between it and the small faces end of the mold (EP-A-0040383), or a horizontal bar extending over the entire width from the big face (WO 92/12814) or two parallel bars spaced apart along the height to to coach 1o the outlets of the nozzle (WO 96/26029, WO 98/53936). Regardless of geometry restraint, the goal is the same: on the one hand, create with the sign paired pole opposite disposed facing the other side of the mold a magnetic field crossing whose effect is to curb the flow of too energetic flows that go back to the surface free, and, on the other hand, to better distribute in the entire section of the mold the flow main liquid metal that goes down.
To give this type of technique greater flexibility of adjustment, it has been proposed to use magnetic fields, no longer static, but slippery, which one know, have the ability to drive the liquid metal in their displacement (EP-A-0151 648, WO 83/02079, JP-B-1 534 702). Two horizontally sliding field inductors (vertically oriented conductors) are placed on each large face of the mold on either side of a submerged nozzle with side outlet openings between this one and the small end faces so as to intercept by the field magnetic sliding the molten metal upon arrival in these areas of the mold. We thus manages to accelerate (or slow down, depending on the relative direction of movement in the field sliding) liquid metal feed streams of the mold with the ability to ability to dose locally the effect_ of the electromagnetic action by simple adjustment of parameters of operation of the inductors, such as the intensity of the current electric primary power supply, or the pulse frequency, so the speed of slip of magnetic field.
It is recalled as necessary that such a sliding magnetic field is generally produced by an inductor having a plurality of independent phase windings, of type "polyphase linear motor stator" (usually two or three-phase) and that we place facing a large face of the ingot mold so parallel to the plane main casting (FR-A-2,324,395; FR-A-2,324,397). Each winding is connected to a different phase of a polyphase power supply, according to a connection to ensure the desired sliding of the magnetic field along the active face of the inductor in a direction orthogonal to the conductors.
It has also been proposed, this time to thwart observed phenomena of wave propagation on the free surface of a small in front of WO 01/6437
3 PCT/FR01/00263 l'autre de la lingotière, de symétriser au mieux les écoulements de métal en fusion arrivant en iingotière dans les zones de part et d'autre de la busette à l'aide d'un plot magnétique mobile, mécaniquement réglable en position, ou de deux plots magnétiques fixes adjacents intercorrélés dans leurs actions respectives sur le métal en mouvement (EP-A-0.832.704; JP-A-03275256).
L'autre axe de solutions consiste à optimiser la géométrie de la partie immergée des busettes de coulée, notamment des ouïes de sortie du métal en fusion. Le but est toujours le même: contrôler la répartition des écoulements de métal liquide parvenant dans la lingotière.
On trouve par exemple dans cette catégorie de solutions des busettes de type "caisson" (US-A- 464.698, JP-A- 63.76753), dont la partie immergée présente une forme générale bulbeuse rappelant celle d'un pinceau de peintre ou d'une pomme d'arrosoir aplatie, dont elle est d'ailleurs supposée reprendre la fonction.
Ces busettes sont en effet assez largement ouvertes vers le bas pour favoriser une sortie dans le plan principal de coulée des jets de coulée à faible vitesse mais sur une grande section de passage. Leur propriété principale est de tendre ainsi à
délivrer le métal liquide en lingotière selon un écoulement uniforme, approchant l'écoulement idéal, dit "piston", dans lequel le gradient de vitesse entre deux points quelconques d'une section droite serait voisin de zéro et ladite section deviendrait rapidement la plus proche possible de celle de la lingotière. Ces busettes en forme de caisson commencent à être répandues industriellement, notamment sur les installations de coulée continue de brames minces.
Les flux de recirculation de métal en direction de la surface libre du métal coulé peuvent être en effet très atténués, à tel point d'ailleurs que l'on pourrait prévoir le cas échéant des ouvertures supplémentaires sur le haut du caisson ou sur le côté pour permettre i'émission de filets de métal en fusion dirigés vers le haut pour assurer un apport thermique d'appoint régulier à la surface libre, que l'on sait être nécessaire au bon déroulement de la coulée.
On trouve également dans cette catégorie de solutions des busettes droites à
deux paires différenciées d'ouïes de sortie latérale que l'on oriente selon le plan principal de coulée, parallèlement aux grandes faces de la lingotière. Des ouïes placées en position basse sur le fut de la busette délivrent globalement vers le bas le flux de métal principal à
extraire de la lingotière. Les autres ouïes sont disposées en partie haute afin de délivrer un flux secondaire destiné à alimenter thermiquement la surface libre, via un apport régulier mais à faible débit de métal en fusion "neuf' à peine parvenu en lingotière, donc à forte enthalpie. Le relativement faible coût de revient de ce type de busette peut être un avantage économique significatif pour des éléments d'usure de ce genre qui doivent être renouvelés régulièrement.
Cela dit, quelque soit la conformation retenue pour la busette, droite ou caissonnée, celle-ci est nécessairement figée dans sa géométrie et ne peut donc être 3 PCT / FR01 / 00263 the other one of the mold, to symmetise as well as possible the flows of metal in incoming fusion in the areas on either side of the nozzle using a magnetic block mobile, mechanically adjustable in position, or two fixed magnetic pins adjacent intercorrelated in their respective actions on the metal in movement (EP-A-0,832,704; JP-A-03275256).
The other axis of solutions is to optimize the geometry of the part submerged casting nozzles, especially outlets of the molten metal. The goal is always the same: control the distribution of liquid metal flows reaching in the mold.
In this category of solutions, for example, there are nozzles of the type "caisson" (US-A-464,698, JP-A-63.76753), the submerged portion of which a shape general bulbous recalling that of a painter's brush or an apple to watering flattened, which she is supposed to take over again.
These nozzles are indeed quite widely open down to favor a outlet in the main casting plane of low speed casting streams but on a large section of passage. Their main property is thus to tend to deliver the metal liquid in the mold in a uniform flow, approaching the flow ideal, says "piston", in which the velocity gradient between any two points a section right would be close to zero and said section would quickly become the most close possible of that of the mold. These box-shaped nozzles are beginning to be widespread industrially, especially on continuous slab casting installations thin.
Recirculation flows of metal towards the free surface of the metal cast can indeed be very attenuated, so much so that one could foresee where appropriate additional openings on the top of the case or on the side for allow the broadcast molten metal nets directed upwards to provide thermal regular fill to the free surface, which is known to be necessary for the good unfolding of the casting.
Also in this category of solutions are straight nozzles to two differentiated pairs of lateral outlet openings that are oriented according to the plan main cast, parallel to the large faces of the mold. Gills placed in position low on the nozzle of the nozzle deliver globally down the flow of main metal to extract from the mold. The other gills are arranged in the upper part in order to deliver a secondary flow intended to thermally feed the free surface, via a regular intake but with a low flow rate of "new" molten metal just reached in the mold, so strong enthalpy. The relatively low cost of this type of nozzle can be a significant economic benefit for such wear items that have to be renewed regularly.
That said, whatever the conformation chosen for the nozzle, right or boxed, it is necessarily fixed in its geometry and can not so be
4 optimisée que pour un seul mode de fonctionnement de l'opération de coulée, ou pour un format coulé particulier. Ce type de solutions apparaît donc mal adapté aux inévitables variations ou modifications de fonctionnement subis ou voulus propres aux machines de coulée continue modernes, tels que variations de la vitesse de coulée, chanaements de formats, etc...
Les actionneurs électromagnétiques (freins, accélérateurs, symétriseurs) sont par nature plus souples d'utilisation, donc mieux appropriés pour suivre de telles variations.
En contrepartie, ils ne sont optimisés pour aucun mode de fonctionnement particulier. Ils contrôlent les écoulements du métal liquide une fois celui-ci parvenu en lingotière et agissent alors tantôt en accélérateur, tantôt en frein d'écoulements. Mais, ils ne se préoccupent absolument pas, contrairement à certaines busettes vu précédemment, de la répartition du débit d'arrivée de métal en fusion entre la région haute de la lingotière (en direction de la surface libre) et le bas (direction de l'extraction du produit coulé). En outre, ils sont relativement chers en coût d'investissement et en coût de consommation d'énergie électrique, et impliquent des modifications complexes et financièrement lourdes de la technologie des lingotière qui les reçoivent.
Le but de la présente invention est précisément de procurer aux aciéristes un moyen d'alimentation en métal en fusion d'une lingotière de coulée continue qui permette aisément un réglage rapide et précis de la répartition entrante du débit de métal entre les régions haute et basse de la lingotière.
Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un équipement pour alimenter en métal en fusion une lingotière d'une installation de coulée continue de produits à section rectangulaire, tel que des brames, caractérisé en ce qu'il comprend:
- une busette immergée dotée d'ouïes de sortie du métal en fusion situées dans, ou sensiblement dans, le plan principal de coulée parallèle aux grandes faces de la lingotière, ces ouïes étant différenciées par leur direction de sortie en au moins deux catégories distinctes;
- une unité inductrice placée sur les grandes faces de la lingotière pour y produire des pôles magnétiques de signes opposés se faisant face de part et d'autre dudit plan principal de coulée et délivrant, dans son entrefer sensiblement circonscrit à la busette, un champ magnétique traversant couvrant les ouïes d'au moins l'une desdites catégories;
- et des moyensde réglage de l'intensité relative dudit champ magnétique à
l'endroit des ouïes de sortie de ladite catégorie couverte par rapport aux ouïes de l'autre catégorie, de manière à pouvoir modifier la répartition du débit total de métal en fusion entre toutes les ouïes de sortie de ladite busette.
Conformément à une variante de réalisation, ladite unité inductrice est une unité
électromagnétique constituée par au moins un électroaimant.
Conformément à une autre variante de réalisation, ladite unité inductrice est constituée par des inducteurs à pluri-enroulements de phase de type "à champ glissant" se faisant face de part et d'autre dudit plan principal de coulée, et par une alimentation électrique associée alimentant en courant continu chacun desdits enroulements 4 optimized only for a single operating mode of the casting operation, or for a particular cast format. This type of solution therefore seems ill-suited to unavoidable variations or modifications to the operation that are experienced or desired machines of continuous continuous casting, such as variations in casting speed, chanates of formats, etc ...
Electromagnetic actuators (brakes, accelerators, baluns) are by nature more flexible to use, so better suited to follow such variations.
In return, they are not optimized for any mode of operation particular. They control the flow of the liquid metal once it has reached ingot mold and then act sometimes in accelerator, sometimes in brake of flows. But, they do not absolutely not worry, unlike some busettes seen previously, distribution of the inflow of molten metal between the upper region of the ingot mold (in direction of the free surface) and the bottom (direction of extraction of the product cast). In Moreover, they are relatively expensive in terms of investment cost and cost of consumption of electrical energy, and involve complex modifications and financially heavy of the ingot mold technology that receives them.
The object of the present invention is precisely to provide steelmakers with a means for feeding molten metal to a continuous casting mold which allows easily a quick and precise adjustment of the incoming distribution of the flow of metal between high and low regions of the mold.
With this objective in view, the invention relates to a device for feed molten metal an ingot mold of a continuous casting plant section products rectangular, such as slabs, characterized in that it comprises:
- a submerged nozzle with molten metal outlet openings located in, or substantially in, the main casting plane parallel to the large faces of the mold, these gills being differentiated by their exit direction in at least two categories distinct;
an inductive unit placed on the large faces of the mold for produce magnetic poles of opposite signs facing each other on either side of said main plan casting and delivering, in its gap substantially circumscribed to the nozzle, a field traversing magnetic tape covering the openings of at least one of said categories;
and means for adjusting the relative intensity of said magnetic field at the place of outlets of the said covered category in relation to the gills of the other category, from to be able to change the distribution of the total flow of molten metal between all exit ports of said nozzle.
According to an alternative embodiment, said inductive unit is a unit electromagnetic device consisting of at least one electromagnet.
According to another variant embodiment, said inductive unit is constituted by inductors with multi-phase windings of "field" type sliding "
facing both sides of said main casting plane, and by a food associated electrical power supply supplying direct current to each of said windings
5 séparément, et les moyens de réglage de l'intensité relative du champ magnétique comprennent des moyens pour déplacer la localisation des pôles magnétiques dans l'entrefer de ladite unité électromagnétique.
Il est envisageable d'utiliser un inducteur (électroaimant ou un inducteur de type "champ glissant") que sur une seule face de la lingotière, mais au détriment dans ce cas de la puissance électromagnétique disponible. En tout cas, selon l'invention, le pôle magnétique de l'inducteur doit toujours délivrer un champ magnétique dirigé
perpendiculairement à la paroi de la lingotière en regard de laquelle l'inducteur est monté.
Sinon, l'effet recherché n'est pas obtenu. Ainsi, si deux inducteurs sont face à face, les pôles magnétiques en regard sont de signes opposés afin de créer un champ magnétique traversant, c'est-à-dire dont les lignes de force relient les deux pôles en s'étendant perpendiculairement au plan principal de coulée dans lequel se développent les jets de métal au travers des ouïes de sortie de la busette placée dans l'entrefer des deux inducteurs.
On définit un pôle magnétique d'un inducteur comme la région de la face active de l'inducteur où le champ magnétique qu'il produit est maximal. Dans le cas d'un électroaimant, le pôle est l'extrémité, souvent saillante, de la masse métallique ferromagnétique bobinée qui caractérise l'appareil. Dans le cas d'un inducteur de type à
champ glissant à pluri-enroulements de phase, le pôle magnétique n'a pas de représentation matérielle fixe attachée à une masse ferromagnétique donnée de la culasse, mais peut se déplacer sur la face active de l'inducteur en fonction de l'intensité instantanée des courants alternatifs de phase qui alimentent les conducteurs et de leur déphasage. On dira de même qu'un champ magnétique "couvre" des ouïes de busettes, lorsque celles-ci se trouvent dans une région de l'espace intérieur de la lingotière où règne le maximum d'induction magnétique produite par ce champ.
Ces précisons étant faites, on comprend qu'il est aisé de modifier l'action du champ magnétique dans la zone des ouïes de la busette couverte par ce champ, conformément à l'invention (relativement à l'action éventuellement exercée à
l'endroit des autres ouïes) par un réglage adéquat de l'intensité de ce champ dans la zone considérée.
Cette action sera menée soit en faisant varier (en diminuant, ou en augmentant) l'intensité
du champ magnétique sans modifier la position du pôle magnétique qui le délivre, soit en modifiant la position de celui ci sur les grandes faces de lingotière en conservant son intensité. La première variante opératoire citée pourra être préférée si, par rapport à la taille et à l'éloignement du pôle magnétique utilisé, les ouïes des deux catégories sont assez éloignées les unes des autres sur le corps de la busette pour que les valeurs de 5 separately, and the means for adjusting the relative intensity of the field magnetic include means for moving the location of the magnetic poles in the air gap of said electromagnetic unit.
It is conceivable to use an inductor (electromagnet or inductor of type "sliding field") only on one side of the mold, but to the detriment in this case of the electromagnetic power available. In any case, according to the invention, the pole magnet of the inductor must always deliver a directed magnetic field perpendicular to the wall of the ingot mold opposite the inductor is mounted.
Otherwise, the desired effect is not obtained. So, if two inductors are facing to face, the magnetic poles opposite are opposite signs in order to create a field magnetic crossing, that is to say whose lines of force connect the two poles in extending perpendicular to the main casting plane in which the jets of metal through the outlet openings of the nozzle placed in the air gap two inducers.
A magnetic pole of an inductor is defined as the region of the active face of the inductor where the magnetic field it produces is maximum. In the case of a electromagnet, the pole is the end, often protruding, of the mass metallic ferromagnetic wound which characterizes the device. In the case of an inductor from type to sliding field with multi-phase windings, the magnetic pole has no fixed material representation attached to a given ferromagnetic mass of the breech, but can move on the active side of the inductor according to instantaneous intensity alternating phase currents that feed the drivers and their phase shift. We will likewise say that a magnetic field "covers" gills of nozzles, when these are in a region of the inner space of the mold where the maximum magnetic induction produced by this field.
These precisions being made, we understand that it is easy to modify the action of the magnetic field in the gill area of the nozzle covered by this field, according to the invention (with regard to the action possibly the place of other gills) by an appropriate adjustment of the intensity of this field in the area considered.
This action will be carried out either by varying (decreasing, or increasing) intensity of the magnetic field without changing the position of the magnetic pole that delivers, either modifying the position of the latter on the large faces of the ingot mold in keeping his intensity. The first mentioned operating variant may be preferred if, by report to the size and distance from the magnetic pole used, the gills of the two categories are rather distant from each other on the body of the nozzle so that the values of
6 l'induction magnétique à leurs endroits respectifs puissent être très différentes alors que l'intensité du champ est maximale par exemple sur les ouïes couvertes par ce champ. En revanche, la seconde variante citée est mieux adaptée au cas, sans doute le plus inévitablement fréquent, où toutes les ouïes sont couvertes et où seul le déplacement du pôle peut procurer un différentiel de champ suffisant entre elles pour obtenir de façon marquée les résultats recherchés par l'invention.
Bien entendu, dans le cas d'un électroaimant, le déplacement du pôle magnétique sera obtenu par un montage mobile de l'électroaimant sur un châssis solidaire de la machine de coulée doté de moyens qui permettent de le déplacer sur la face de la lingotière sur laquelle il est monté et de l'immobiliser sur le lieu choisi.
On peut également dans certains cas trouver avantage à dédoubler l'inducteur en deux parties inductives placées côte à côte sur la même face de la lingotière, chaque partie contrôlant ainsi les ouïes de sortie disposées d'un coté de la busette, indépendamment de celles disposées de l'autre coté.
Quelque soit la variante de réalisation retenue, on aura sans doute déjà
compris que l'idée à la base de l'invention consiste à utiliser un champ magnétique en quelque sorte comme un clapet immatériel d'obturation du passage offert par une catéaorie d'ouies de la busette pour modifier le débit de sortie de l'autre catégorie d'ouïes.
Le débit d'alimentation étant lui constant, ou en tout cas peu affecté par l'action du champ magnétique, celle ci, qui agit directement au niveau d'une catégories d'ouïes de sortie, aura pour effet de modifier la répartition des fractions du débit total entre les deux catégories d'ouïes. On réalise de la sorte une busette immergée à géométrie variable sans modification de sa forme.
De préférence, on couvrira par le champ magnétique les ouïes de sortie principales, à savoir celles dont le débit de sortie du métal en fusion est le plus important, (généralement celles dirigées vers le bas), car les variations de l'action de ce champ sur les écoulements de sortie y seront plus sensibles que sur celles où le débit de métal est plus faible. Dans la suite de l'exposé, on considèrera par souci de clarté que le champ magnétique couvre des ouïes de sortie principales dirigées vers le bas.
On aura également compris que dans une forme de réalisation préférée, l'invention fait appel à un champ magnétique traversant, déplaçable en hauteur au niveau de la busette, mais produit par une unité inductrice fixe: un couple d'inducteurs en regard l'un de l'autre, chacun du type "stator de moteur linéaire à champ magnétique glissant", appariés pour être en opposition de phase et produire ainsi chacun un champ magnétique dont les lignes de forces sont orientées dans le même sens (condition propre à
l'obtention d'un champ magnétique dit "traversant"), mais dont les enroulements de phase sont connectés à des alimentations individuelles à courant continu, réglables indépendamment les unes des autres. Une telle unité inductrice est alors apte, comme on le sait, à générer des pôles magnétiques de signes opposés, donc un champ magnétique statique traversant, 6 magnetic induction at their respective places can be very different while the intensity of the field is maximal for example on the gills covered by this field. In However, the second variant cited is better adapted to the case, probably the more inevitably frequent, where all the gills are covered and where only the displacement of pole can provide a sufficient field differential between them to obtain in a way marked the results sought by the invention.
Of course, in the case of an electromagnet, the displacement of the pole magnetic will be obtained by a mobile assembly of the electromagnet on a solidarity chassis of the casting machine provided with means for moving it on the face of the ingot mold on which it is mounted and to immobilize it on the chosen place.
One can also in some cases find advantage to split the inductor in two inductive parts placed side by side on the same face of the mold, each part thus controlling the outlet openings disposed on one side of the nozzle, independently of those arranged on the other side.
Whatever the embodiment variant chosen, we will probably have already understood that the idea underlying the invention is to use a magnetic field in some sort like an intangible flap shutter the passage offered by a catéaorie of ouies the nozzle to change the output rate of the other gill category.
The flow of supply being constant to him, or in any case not much affected by the action of the field magnetic, this one, which acts directly at the level of a category of gills Release, will have the effect of changing the distribution of the fractions of the total flow between both categories of gills. In this way, a submerged nozzle is produced with geometry variable without modification of its shape.
Preferably, the output gills will be covered by the magnetic field the main ones, namely those whose output rate of the molten metal is the most important, (usually those directed downwards) because the variations in the action of this field on outflow flows will be more sensitive than those where flow of metal is weaker. In the rest of the presentation, it will be considered for the sake of clarity that field magnetic covers main outlets directed downwards.
It will also be understood that in a preferred embodiment, the invention uses a traversing magnetic field, movable in height at the level of the nozzle, but produced by a fixed inductive unit: a pair of inductors in look at one on the other, each of the type "stator of linear motor with magnetic field sliding", matched to be in phase opposition and thus each produce a field magnetic whose lines of forces are oriented in the same direction (condition proper to obtaining of a magnetic field called "through"), but whose phase windings are connected to individual DC power supplies, adjustable independently each other. Such an inductive unit is then fit, as it is knows, to generate magnetic poles of opposite signs, so a static magnetic field crossing,
7 localisables là où on le veut dans l'entrefer. Ce changement de position des pôles s'obtient en activant de manière sélective les enroulements de l'inducteur par simple réglage des paramètres de fonctionnement des alimentations élémentaires, à savoir, en pratique, l'intensité des courants électriques qu'elles délivrent. Ces réglages sont réalisables instantanément, pendant la coulée elle-même si on le souhaite, à distance de la machine de coulée, en toute sécurité pour les opérateurs, et de manière totalement transparente, c'est-à-dire sans risque de perturbation, même minime, du bon déroulement de l'opération de coulée. On rappelle que la structure de ce type d'inducteur est connue de longue date, et on connaît bien aussi son utilisation en coulée continue de brames en tant que moyen de mise en mouvement du métal en fusion selon la hauteur de la lingotière (cf.
par exemple les brevets prémentionnés FR-A-2.324.395; FR-A-2.324.397).
Ainsi, l'invention a également pour objet un procédé de mise en uvre de l'équipement préféré défini ci avant, et qui consiste à régler l'intensité du champ magnétique, soit en déplaçant la position des pôles de l'unité inductrice, soit en modifiant l'intensité du courant électrique alimentant l'unité inductrice.
L'invention sera bien comprise, et d'autres aspects et avantages apparaîtront plus clairement au vu de la description qui suit, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif de réalisation en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles:
- la figure 1 représente schématiquement, vue de face en coupe verticale selon le plan principal de coulée, une lingotière de coulée continue de brames d'acier pourvue à sa partie supérieure d'un équipement d'alimentation en métal en fusion conforme à
l'invention selon une variante de réalisation à un seul inducteur par face de lingotière;
- la figure 2, en vignette de la figure 1, est un schéma explicitant la structure d'un inducteur-plan de type connu pouvant convenir pour la mise en eeuvre de l'invention, et relié à cet effet à une alimentation électrique à courant continu;
- la figure 3 est un schéma issu d'une vue en section verticale selon le plan vertical R-R
de la figure 1 et illustrant, vu par le côté de la lingotière, le mode de fonctionnement "à
champ traversant " de l'invention.
- la figure 4 est un schéma issu d'une vue en section horizontale selon le plan horizontal Q-Q de la figure 1 et illustrant, vu selon selon l'axe de coulée, le mode de fonctionnement "à champ traversant "de l'invention;
- la figure 5 est une vue schématique analogue à celle de la figure 1, mais illustrant une variante de réalisation de l'invention à deux inducteurs côte à côte par face de la lingotière.
Sur ces figures, les mêmes éléments sont désignés par des références identiques.
Une lingotière 1, en cuivre ou en alliage de cuivre énergiquement refroidi par une circulation d'eau sur sa paroi extérieure, reçoit par le haut un certain débit de métal en fusion 2 qu'elle évacue vers le bas sous la forme d'un demi-produit sidérurgique 3, que l'on admettra être ici une brame d'acier. A la sortie de la lingotière, la brame 3, encore 7 localisable wherever you want in the gap. This change of position of poles is obtained by selectively activating the windings of the inductor by simple setting operating parameters of the elementary power supplies, namely, in convenient, the intensity of the electric currents they deliver. These settings are achievable instantly, during the casting itself if desired, away from the machine casting, safely for the operators, and totally transparent that is to say without risk of disturbance, even minimal, of the smooth running of the operation casting. It is recalled that the structure of this type of inductor is known from long time, and we also know its use in continuous casting of slabs as that way setting the molten metal in motion according to the height of the mold (cf.
by for example, the aforementioned patents FR-A-2,324,395; FR-A-2324397).
Thus, the subject of the invention is also a method for implementing the preferred equipment defined above, which consists of adjusting the intensity of the field magnetic, or by moving the position of the poles of the inductive unit, by modifying the intensity of the electric current supplying the inductive unit.
The invention will be well understood, and other aspects and advantages will become apparent more clearly in light of the following description, given solely for the purpose of example no limiting embodiment with reference to the attached drawings on which:
- Figure 1 shows schematically, front view in vertical section according to the plan main casting, an ingot mold for the continuous casting of steel slabs provided at its upper part of a molten metal feed equipment in accordance with the invention according to a variant embodiment with a single inductor per face of mold;
FIG. 2, in a vignette of FIG. 1, is a diagram explaining the structure of a inductor-plane of known type which may be suitable for the implementation of the invention, and connected for this purpose to a DC power supply;
FIG. 3 is a diagram resulting from a view in vertical section along the plane vertical RR
of Figure 1 and illustrating, seen from the side of the mold, the mode of operation "to through field "of the invention.
FIG. 4 is a diagram resulting from a view in horizontal section according to the plan horizontal QQ of Figure 1 and illustrating, seen according to the axis of casting, the mode of "through-field" operation of the invention;
FIG. 5 is a schematic view similar to that of FIG.
illustrating a variant embodiment of the invention with two inductors side by side of the mold.
In these figures, the same elements are designated by references identical.
An ingot mold 1, copper or copper alloy energetically cooled by a water circulation on its outer wall, receives from the top a certain flow of metal in merge 2 that it flows down in the form of a half-product 3, that one will admit being here a slab of steel. At the outlet of the mold, the slab 3, again
8 liquide à coeur 4, mais déjà solidifiée en périphérie 5 suite à son contact avec la paroi intérieure refroidie de la lingotière, achève de se solidifier complètement au cours de sa progression selon l'axe de coulée S au travers des étages inférieurs de l'installation de coulée notamment par projection d'eau directement à sa surface. L'arrivée du métal "neuf' en lingotière se fait par une busette immergée 6 dont la partie supérieure, non visible sur la figure, est fixée autour d'un orifice de coulée ménagé dans le fond d'un répartiteur placé à distance au-dessus et dont la partie basse est immergée en lingotière.
Cette partie inférieure comporte des ouïes de sortie 7, 8 débouchant sous la surface libre 9 du métal liquide recouverte par un matelas 10 de laitier de couverture. Comme on le voit, ces ouïes de sortie, orientées selon le plan de coulée principal, sont de deux catégories différenciées:
- des ouïes principales 7 inclinées vers le bas et délivrant la majeure partie du débit d'acier alimentant la lingotière par des jets 11 selon une direction d'ensemble placée dans le plan principal de coulée (le plan de la figure) et allant globalement vers le bas de la lingotière;
- des ouïes secondaires 8 placées au-dessus, inclinées vers le haut et délivrant plutôt dans cette direction le solde du débit de métal par des jets 12 apportant à la surface 9 un appoint de chaleur nécessaire pour éviter des phénomènes de solidification parasites sur le ménisque (cornes de solidification, etc..)..
On rappelle que l'on entend par "plan de coulée principal" le plan médian vertical P passant par l'axe de coulée S au centre de la lingotière et parallèle aux grandes faces 22 de celle-ci. En l'espèce, les figures 1 et 5 sont précisément dans le plan de coulée principal P. L'autre plan analogue, mais parallèle aux petites faces latérales 13 de la lingotière, est lui qualifié de plan de coulée secondaire. Les figures 3a et 3b sont dans le plan de coulée secondaire.
La loi de conservation des flux "matière" impose bien entendu l'égalité entre le débit de métal extrait par le dessous de la lingotière et celui, intégralement liquide, entrant dans la lingotière par la busette 6. Comme la vitesse d'extraction V est un paramètre de la coulée, c'est elle qui, pour une section de produit 3 donnée, impose le débit entrant, donc la vitesse de sortie du métal liquide hors des ouïes de la busette. Comme on l'a déjà dit, si l'installation de coulée est à haute productivité (seuil de vitesse d'extraction V de l'ordre de 1,5 m/mn environ), les flux de recirculation, qui inévitablement s'établissent en lingotière en raison de l'importance de l'écart entre la vitesse d'extraction et celle, cent fois supérieure, des jets de sortie du métal hors des ouïes de la busette, deviennent vite très vigoureux. Des boucles de recirculation violentes et turbulentes, dopées par les réflexions des jets de métal contre les petites faces 13 de la lingotière, viennent alors perturber fortement la surface libre 9. Ces perturbations sont nuisibles et doivent être atténuées, voire éliminées. Mais, cette atténuation ne doit pas mettre en cause l'apport calorifique à la surface libre 9 véhiculé par les jets secondaires 12. Comme le régime de WO 01/64373 8 liquid at heart 4, but already solidified at the periphery 5 following its contact with the wall cooled interior of the mold, completes solidification completely at course of his progression along the casting axis S through the lower stages of the installation of casting especially by splashing water directly on its surface. The arrival of metal "nine" in the mold is done by a submerged nozzle 6 whose part superior, no visible in the figure, is fixed around a pouring orifice formed in the background of a distributor at a distance above and whose lower part is immersed in mold.
This lower part has outlet openings 7, 8 opening under the free surface 9 liquid metal covered by a mattress 10 of slag cover. As We see it, these outlets, oriented along the main casting plane, are of two categories differentiated:
- main gills 7 inclined downwards and delivering the major part steel flow feeding the mold 11 by jets in a set overall direction in the main plane of casting (the plane of the figure) and going generally towards the bottom of the mold;
- secondary openings 8 placed above, inclined upwards and rather delivering in this direction the balance of the metal flow by jets 12 bringing in the surface 9 a additional heat required to prevent solidification phenomena parasites on the meniscus (solidification horns, etc.) ..
It is recalled that the term "main casting plane" means the median plane vertical P passing through the casting axis S in the center of the mold and parallel to big faces 22 of it. In this case, Figures 1 and 5 are precisely in the plane of cast principal P. The other similar plane, but parallel to the small lateral faces 13 of the ingot mold, is qualified as a secondary casting plan. Figures 3a and 3b are in the secondary casting plan.
The law of conservation of material flows naturally imposes equality between the flow of metal extracted from below the mold and that, fully liquid, entering in the mold by the nozzle 6. As the extraction speed V is a parameter of the casting, it is she who, for a given product section 3, imposes the debit incoming, so the exit velocity of the liquid metal out of the gills of the nozzle. As we has already said, if casting installation is high productivity (speed threshold extraction V of the order about 1.5 m / min), recirculation flows, which inevitably settle in ingot mold due to the importance of the difference between the extraction speed and that, one hundred times superior, jets output metal out of the gills of the nozzle, quickly become very vigorous. Violent and turbulent recirculation loops, doped by the reflections of the metal jets against the small faces 13 of the mold, then come strongly disrupt the free surface 9. These disturbances are harmful and have to be attenuated or even eliminated. But this mitigation should not cause the intake the free surface 9 conveyed by the secondary jets.
the scheme WO 01/64373
9 PCT/FR01/00263 fonctionnement d'une machine de coulée continue est avant tout de type "transitoire" du fait notamment des variations de la vitesse de coulée, c'est donc en quasi-permanence que cet équilibre recherché entre le besoin d'une surface libre calme et plate, et d'une surface libre réchauffée par du métal en fusion "neuf' venant de la busette est remis en question.
C'est la raison pour laquelle que, conformément à l'invention, sur chaque grande face 22 de la lingotière, une unité inductrice, constituée par un couple d'inducteurs électromagnétiques 14, 15, est disposée en regard de la partie terminale de la busette. Ces deux inducteurs sont appariés de manière à produire chacun un pôle magnétique faisant face à l'autre, de signe opposé afin de créer un champ magnétique traversant, perpendiculaire aux grandes faces 22. Comme on le voit sur les figures 1 et 3, ce champ traversant est localisé en "M" dans la partie basse de l'entrefer afin de "couvrir" les ouïes de la catégorie 7 situées à l'extrémité basse du corps de la busette 6.
Toutefois, ces inducteurs sont conçus de manière que leurs pôles magnétiques puissent être déplacés ensemble dans l'entrefer. Ici, le déplacement se fera selon la hauteur de la lingotière, puisque les conducteurs 16...17' sont disposés à l'horizontale. Ce déplacement conjoint des pôles de l'inducteur, sur une distance de l'ordre de 10 ou 15 cm environ, provoquera un déplacement correspondant du champ magnétique traversant dans l'entrefer, donc une modification corrélative des conditions magnétiques locales au niveau des ouïes de sortie différenciées 7 et 8 de la busette. La conséquence est une redistribution recherchée des débits de métal sortant de ses deux catégories d'ouïes, le débit total restant lui inchangé
ou quasiment inchangé. Ainsi, sur la fi-ure 3, on a représenté en M une position initiale basse du champ magnétique dans l'entrefer, et en N, une position finale haute après une opération de déplacement vertical sur une distance "d" en direction des ouïes 8 délivrant des jets de métal vers le haut.
Le déplacement du champ magnétique peut être obtenu au moyen d'un couple d'inducteurs de type "électroaimant", dotés donc d'un pôle magnétique saillant servant de support à un conducteur filaire bobiné autour, et montés mobile en translation sur un châssis solidaire de l'installation de coulée. Cette réalisation nécessite donc un déplacement physique de l'unité inductrice.
Quand les conditions prévalantes le permettent, on optera de préférence pour un champ magnétique déplaçable dans un entrefer fixe. On sait qu'une telle possibilité est offerte par une unité inductrice, telle que schématisée sur la figure 2, constituée, en regard l'un de l'autre de part et d'autre des grandes faces 22 de la lingotière, par un deux inducteurs à pluri-enroulements de phases de type " à champ magnétique glissant".
L'inducteur représenté ici est un inducteur plan de type "stator de moteur linéaire" et biphasé (donc à deux enroulements de phase). Ses conducteurs sont des barres rectili,-)-nes de cuivre 16, 17, 16', 17, au nombre de quatre, parallèles entre elles, espacées et disposées horizontalement. Chaque enroulement est composé de deux barres reliées entre elle en série-opposition de manière que le courant électrique les parcourt dans des sens opposés. Les barres reliées peuvent être indifféremment des barres immédiatement voisines, telles que 17 avec 16' et 16 avec 17' (inducteur à pôles adjacents), ou décalées, telles que 16 avec 16' et 17 avec 17' (inducteur à pôles répartis), comme représenté sur la figure.
5 Il importe cependant que, quelque soit la configuration choisie, chaque enroulement de phase soit relié à une alimentation électrique élémentaire à
courant continu (ou redressé) et à elle seule et qui soit indépendante de celle de l'autre enroulement. Ces alimentations élémentaires, symbolisées en 18 et 19 sur la figure 2, peuvent avoir leur neutre mis en commun pour des raisons de commodité. Elles sont 9 PCT / FR01 / 00263 operation of a continuous casting machine is primarily of a "transitional"
in particular changes in the casting speed, so it is almost permanence that this sought balance between the need for a calm and flat free surface, and a surface free heated by molten metal "new" from the nozzle is handed in question.
This is the reason why, according to the invention, on each big face 22 of the mold, an inductive unit consisting of a couple inductors electromagnetic means 14, 15, is arranged facing the terminal part of the nozzle. These two inductors are paired to each produce a magnetic pole making facing each other, of opposite sign in order to create a traversing magnetic field, perpendicular to the large faces 22. As can be seen in Figures 1 and 3, this field crossing is located in "M" in the lower part of the air gap in order to "cover" the gills of category 7 located at the lower end of the nozzle body 6.
However, these inductors are designed so that their magnetic poles can be displaced together in the gap. Here, the displacement will be done according to the height of the mold, since the conductors 16 ... 17 'are arranged horizontally. This displacement joint poles of the inductor, over a distance of about 10 or 15 cm, cause a corresponding displacement of the magnetic field passing through the gap, so a correlative modification of local magnetic conditions at the level of exit gills differentiated 7 and 8 of the nozzle. The consequence is a redistribution sought after flows of metal out of its two categories of gills, the total flow remaining him unchanged or almost unchanged. Thus, on FIG. 3, M has been represented as initial position low magnetic field in the air gap, and in N, a high end position after one vertical movement operation over a distance "d" towards the gills 8 issuing metal jets up.
The displacement of the magnetic field can be obtained by means of a couple inductors type "electromagnet", thus having a salient magnetic pole serving as support for a wired conductor wound around and mounted mobile in translation on a integral frame of the casting installation. This realization requires so a physical displacement of the inductive unit.
When prevailing conditions permit, preference will be given to a movable magnetic field in a fixed air gap. We know that such possibility is offered by an inductive unit, as shown diagrammatically in FIG.
constituted, opposite each other on both sides of the large faces 22 of the mold, by One. Two inductors with multi-phase windings of the "magnetic field" type sliding".
The inductor shown here is a planar inductor type "motor stator linear "and biphase (so two phase windings). Its drivers are bars rectili, -) - nes of copper 16, 17, 16 ', 17, four in number, parallel to one another, spaced and arranged horizontally. Each winding is composed of two bars connected between it in series-opposition so that the electric current goes through them in senses opposed. The bars connected can be indifferently bars at once neighboring, such as 17 with 16 'and 16 with 17' (inductor with adjacent poles), or staggered, such as 16 with 16 'and 17 with 17' (distributed pole inductor), as represented on the Fig.
It is important, however, that whatever configuration is chosen, each phase winding is connected to an elementary power supply to current continuous (or straightened) and on its own and independent of that of the other winding. These elementary power supplies, symbolized in 18 and 19 on the figure 2, can have their neutral pooled for convenience. They are
10 intégrées dans une unité d'alimentation électrique 20 pourvue de moyens 21a et 21b de réglage autonome des intensités des courants délivrés par chaque alimentation élémentaire 18, 19 afin de pouvoir, par exemple, faire passer un courant d'intensité
maximale dans un enroulement pendant que l'autre est inactivé (intensité
nulle), et réciproquement, ainsi que tous les réglages intermédiaires. C'est dans ces conditions que l'inducteur-plan 14 (15) pourra créer, non plus un champ alissant comme il le fait ordinairement, mais un champ magnétique statique, dont le pôle magnétique qui le délivre pourra être déplacé sur la face active de l'inducteur selon une direction orthogonale aux conducteurs, simplement en modifiant convenablement les intensités de courant dans les deux enroulements. On trouvera d'ailleurs au besoin une description plus détaillée de ce type d'inducteur et de son mode de fonctionnement en champ glissant ainsi qu'en champ statique dans la Demande de brevet international PCT publiée sous le n WO 99/30856 au nom du demandeur.
Sur la figure 3, la position basse "M" du pôle magnétique correspond à un courant maximal dans l'enroulement 16,16', associé à un courant nul dans l'enroulement 17,17'. A
l'inverse, la position haute "N" de la figure 3 correspond à un courant maximal dans l'enroulement 17,17' associé à un courant nul dans l'enroulement 16,16'. On peut bien entendu ajuster la localisation du pôle de l'inducteur à un niveau quelconque entre ces deux positions extrêmes en combinant les intensités des courants à l'aide des moyens de réglage 21 équipant l'alimentation électrique 20.
On voit bien sur la figure 4 que les deux inducteurs-plan appariés 14 et 15 sont configurés de manière que leurs pôles magnétiques respectifs en regard l'un de l'autre aient des polarités opposées. De la sorte, le champ magnétique de l'un s'additionne au champ magnétique de l'autre en tout point de l'entrefer entre les deux inducteurs. La configuration est du type "à champ traversant": comme l'illustrent les traits fléchés B, les lignes de force joignent les pôles magnétiques d'un inducteur à l'autre en traversant perpendiculairement le plan pnncipal de coulée P, donc la direction des jets de métal en fusion sortant de la busette.
Vu sous un autre angle, on retrouve ce type de configuration sur la figure 3.
Le champ magnétique traversant créé par les pôles de chaque inducteur 14, 15 peut être 10 integrated in a power supply unit 20 provided with means 21a and 21b of autonomous adjustment of the current intensities delivered by each power supply elementary 18, 19 in order to be able, for example, to pass a current intensity in one winding while the other is inactivated (intensity null), and reciprocally, as well as all the intermediate settings. It is in these conditions that the inductor-plane 14 (15) will be able to create, either a field alissant as it the made ordinarily, but a static magnetic field, whose magnetic pole the delivered can be moved on the active face of the inductor according to a direction orthogonal to drivers, simply by appropriately modifying the intensities of current in both windings. In addition, if necessary, description more of this type of inductor and its mode of operation in the field sliding as well as in a static field in the published PCT International Patent Application under the WO 99/30856 in the name of the applicant.
In FIG. 3, the low position "M" of the magnetic pole corresponds to a current maximum in the winding 16,16 ', associated with a zero current in the winding 17.17. AT
conversely, the high position "N" of Figure 3 corresponds to a current maximum in the winding 17,17 'associated with a zero current in the winding 16,16'. We may well heard adjust the location of the pole of the inductor at any level between these two extreme positions by combining current intensities with the help of means of setting 21 equipping the power supply 20.
FIG. 4 clearly shows that the two paired planar inductors 14 and 15 are configured so that their respective magnetic poles facing one of the other have opposite polarities. In this way, the magnetic field of one add to magnetic field of the other at any point of the gap between the two inducers. The configuration is of the "through-field" type: as illustrated by the arrows B, the lines of force join the magnetic poles from one inductor to another in crossing perpendicularly the main casting plane P, therefore the direction of the jets of metal in fusion coming out of the nozzle.
Seen from another angle, we find this type of configuration in Figure 3.
The through magnetic field created by the poles of each inductor 14, 15 can to be
11 déplacé en hauteur d'une distance "d", depuis une localisation basse "M" où
l'action magnétique de freinage sur les écoulements des ouïes principales 7 est maximale, jusqu'à
une localisation haute "N" correspondant à une action magnétique de freinage affaiblie sur les ouïes principales 7, mais renforcée sur les ouïes secondaires 8.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux réalisations exemplifiées ci-avant, mais s'étend à de nombreuses variantes ou équivalents dans la mesure où est respectée sa définition donnée dans les revendications jointes.
On aura compris en effet que si la busette doit comporter des ouïes de sortie dans le plan principal de coulée de la lingotière pour que l'invention puisse s'appliquer, elle peut également être pourvue d'autres ouïes placées ailleurs, par exemple en diagonale en direction des angles de la lingotière. En fait, plus la direction des jets de sortie est orthogonale aux lignes de force du champ, plus l'invention produit ses effets, puisque l'efficacité de l'action électromagnétique obtenue est directement proportionnelle au produit vectoriel entre le champ magnétique et le vecteur vitesse des jets à
leur sortie des ouïes de la busette.
De même, si la conception de l'invention a été motivée principalement par le souci de pouvoir mieux gérer les apports caloriques à la surface libre à partir du métal en fusion lui, même arrivant en lingotière et, par conséquent a été axée préférentiellement sur des busettes dotées d'ouïes de sorties dirigées certaines vers le bas et les autres vers le haut l'invention n'en demeure pas moins d'application générale à toute busette dont les ouïes de sortie n'ont pas toutes la même direction. En effet, dès que deux ouïes ont des directions de sortie différentes, même faiblement différentes, par exemple de quelques degrés d'angle seulement, l'invention en toute rigueur s'applique. Elle s'applique toutefois dans la mesure où ces deux ouïes sont tout de même suffisamment éloignées l'une de l'autre pour permettre à un champ magnétique traversant d'en couvrir une et pas l'autre, ou du moins lui permettre de les couvrir toutes deux mais avec des valeurs d'induction qui, au même moment, sont passablement différentes sur l'une et sur l'autre. C'est en effet, comme on l'aura sans doute compris, la possibilité d'avoir un écart de l'intensité du champ entre deux points de l'espace intérieur d'une lingotière de coulée continue de produits à
format allongé qui est à la base même de l'idée mère de l'invention.
Ainsi, bien que l'invention donne de meilleurs résultats dans le cas des busettes de type "caisson" vu précédemment, elle s'accommode également de busettes droites, l'essentiel étant que les busettes immergées dont on se sert pour la coulée présentent des ouïes de sortie différenciées en au moins deux catégories par les directions -le plus souvent vers le haut et vers le bas- qu'elles impriment aux jets de métal en fusion qui en sortent parallèlement aux grandes faces. Autrement-dit, l'invention s'applique par exemple également aux busettes droites ayant des ouïes latérales différenciées haut-bas sur le fût de la busette. 11 moved up a distance "d", from a low location "M" where the action magnetic braking on the flows of the main gills 7 is maximum, a high location "N" corresponding to a magnetic braking action weakened on the main gills 7, but reinforced on the secondary gills 8.
It goes without saying that the invention is not limited to the exemplified embodiments above, but extends to many variants or equivalents to the extent that is respected his definition given in the appended claims.
It will be understood in fact that if the nozzle must have outlet louvers in the casting main plane of the mold so that the invention can apply, it can also be provided with other openings placed elsewhere, for example in diagonal in direction of the angles of the mold. In fact, the more the direction of the throws of exit is orthogonal to the lines of force of the field, the more the invention produces its effects, since the effectiveness of the electromagnetic action obtained is directly proportional to vector product between magnetic field and velocity vector of jets at their exit from ears of the nozzle.
Similarly, if the design of the invention was motivated mainly by the worry to be able to better manage the caloric contributions to the free surface from the molten metal him, even arriving in the mold and therefore was focused preferentially on nipples with outlet openings directed some down and the others up the invention nevertheless remains of general application to any nozzle of which the gills of exit do not all have the same direction. Indeed, as soon as two ears have directions of different output, even slightly different, for example a few degrees angle only, the invention strictly applies. It applies however in the to the extent that these two gills are still far enough apart one of the other for allow a traversing magnetic field to cover one and not the other, or at least allow it to cover both but with induction values who, at the same moment, are quite different on one and on the other. It's in effect, as we will probably have understood, the possibility of having a difference in the intensity of the field between two points of the interior space of a continuous casting mold of products to format which is at the very base of the mother idea of invention.
Thus, although the invention gives better results in the case of busettes of type "box" previously seen, it also accommodates nozzles straight, the main thing being that submerged nozzles used for casting present output gills differentiated into at least two categories by the directions -most often up and down - that they print on metal jets fusion which in come out parallel to the big faces. In other words, the invention applies by example also to straight nozzles having differentiated side openings Up down on the barrel of the nozzle.
12 D'autre part, on a supposé implicitement ci-avant que l'intensité B du champ magnétique reste constante. Toutefois, comme déjà indiqué, elle peut fort bien varier, en modifiant l'intensité des courants d'alimentation, le champ lui pouvant être déplacé en même temps dans l'entrefer, ou séparément.
De même, comme le montre la figure 5, l'inducteur 14 (de même bien entendu l'inducteur 15) peut être dédoublé en deux parties identiques 14a et 14b placées côte à
côte sur la même face de la lingotière de part et d'autre de l'axe de coulée S
sur lequel est d'ailleurs classiquement centrée la busette de coulée. On vise de cette manière à"couvrir"
par un champ magnétique les zones latérales de la busette indépendamment l'une de l'autre, afin de pouvoir agir sélectivement sur les jets de métal coulé 11,12 sortant de ces zones. Par des réglages autonomes des parties inductives 14a et 14b, on parvient ainsi à
mieux svmétriser encore les écoulements dans la lingotière car on intervient sur eux au moment même où ils sortent de la busette. Ce résultat, bien entendu, est obtenu en complément à l'effet premier de l'invention qui demeure la répartition entre les différents 1~ orifices de la busette du débit total sortant de métal par un réglage en hauteur du pôle magnétique sur chaque partie inductive 14a et 14b. Dans cette variante, chaque partie inductive est alimentée en courant par sa propre alimentation élémentaire (non représentée) de manière à pouvoir pratiquer au besoin des réglages en hauteur différents du pôle magnétique sur chacune d'elles, ainsi que des modifications séparées des intensités de courant qui les parcourent.
Par ailleurs, en lieu et place d'inducteurs du type "à champ glissant", on pourra opter, non seulement pour des électroaimants, comme déjà mentionné, mais encore pour des aimants permanents, naturels ou industriels.
En outre, l'expression "alimentations élémentaires en courant continu"
utilisée dans l'exposé signifie, non nécessairement une addition d'alimentations unitaires structurellement indépendantes, mais encore une alimentation polyphasée unique, à deux ou trois phases, et à fréquence réglable, que l'on règle à fréquence nulle pour obtenir un courant continu. Les alimentations électriques polyphasées de ce type sont bien connues.
Elles sont du type à onduleur à seuil de hachage réglable et sont ordinairement utilisées pour activer des moteurs électriques à champ magnétique tournant ou glissant.
La mise en fonction d'une telle alimentation électrique pour alimenter les enroulements de l'inducteur 14, à raison d'une phase par enroulement, consiste à régler l'onduleur à la fréquence nulle, en effectuant de tels réglages à des moments choisis afin que les intensités des courants dans chaque phase soient, à ces moments-là, celles que l'on souhaite obtenir dans les enroulements reliés à ces phases.
On rappelle encore que si l'invention trouve un terrain d'application privilégié
avec la coulée continue de brames d'acier pour laquelle elle a d'ailleurs été
initialement conçue, elle n'en demeure pas moins applicable à la coulée continue des métaux en général, et à la coulée continue des brames minces en particulier. 12 On the other hand, it has been implicitly assumed above that the intensity B of the field magnetic remains constant. However, as already indicated, it may well vary, in modifying the intensity of the supply currents, the field being able to be moved in same time in the gap, or separately.
Similarly, as shown in Figure 5, the inductor 14 (of course, of course the inductor 15) can be split into two identical parts 14a and 14b placed side to coast on the same face of the mold on both sides of the casting axis S
on which is moreover conventionally centered the casting nozzle. We are aiming for this way to "cover"
by a magnetic field the side areas of the nozzle independently one of the other, in order to be able to act selectively on cast metal streams 11,12 coming out of these areas. By autonomous adjustments of the inductive portions 14a and 14b, thus manages to to better still the flows in the mold as we intervene on them at the moment they leave the nozzle. This result, of course, is obtained in complement to the primary effect of the invention which remains the distribution between the different 1 ~ orifices of the nozzle of the total flow out of metal by a setting in pole height magnetic on each inductive portion 14a and 14b. In this variant, each part inductive is powered by its own elementary power supply (no shown) so that height adjustments can be made as needed different magnetic pole on each of them, as well as separate modifications of the current intensities that run through them.
Moreover, instead of inductors of the "sliding field" type, will opt, not only for electromagnets, as already mentioned, but again for permanent magnets, natural or industrial.
In addition, the term "DC power supplies"
used in the talk means, not necessarily an addition of feeds unit structurally independent, but still a polyphase feed unique, two or three phases, and adjustable frequency, which is set at zero frequency to get a DC current. Polyphase power supplies of this type are well known.
They are of the inverter type with adjustable chopping threshold and are ordinarily used to activate electric motors with rotating or sliding magnetic field.
Setting according to such a power supply to power the windings of the inductor 14, at the rate of one phase by winding, consists in regulating the inverter at the zero frequency, by making such adjustments at selected times so that the intensity of the currents in each phase are, at those times, those one wants to get in the windings connected to these phases.
It is also recalled that if the invention finds a field of application privileged with the continuous casting of steel slabs for which it has been initially designed, it is nonetheless applicable to the continuous casting of metals in general, and to the continuous casting of thin slabs in particular.
Claims (12)
- une busette immergée dotée d'ouïes de sortie du métal en fusion situées dans, ou sensiblement dans, le plan principal de coulée parallèle aux grandes faces de la lingotière, ces ouïes étant différenciées par leur direction de sortie en au moins deux catégories distinctes;
- une unité inductrice placée sur les grandes faces de la lingotière pour y produire des pôles magnétiques de signes opposés se faisant face de part et d'autre dudit plan principal de coulée et délivrant, dans son entrefer sensiblement circonscrit à la busette, un champ magnétique traversant couvrant les ouïes d'au moins l'une desdites catégories; et - des moyens de réglage de l'intensité relative dudit champ magnétique à l'endroit des ouïes de sortie de ladite catégorie couverte par rapport aux ouïes de l'autre catégorie, de manière à pouvoir modifier la répartition du débit total de métal en fusion entre toutes les ouïes de sortie de ladite busette. 1. Equipment for supplying molten metal an ingot mold of a continuous casting installation of rectangular section products, characterized in what it includes:
- a submerged nozzle with outlet vents molten metal located in, or substantially in, the main casting plane parallel to the large faces of the mold, these openings being differentiated by their exit direction in at least two distinct categories;
- an induction unit placed on the large faces of the ingot mold to produce poles therein magnets of opposite signs facing each other on either side of said main casting plane and delivering, in its air gap substantially circumscribed to the nozzle, a magnetic field crossing covering the soundholes of at least one of said categories; and - means for adjusting the relative intensity said magnetic field at the location of the sound holes of exit from said covered category in relation to the gills of the other category, so as to be able to modify the distribution of the total flow of metal by fusion between all the outlet openings of said nozzle.
relative du champ magnétique produit par les pôles magnétiques de l'unité inductrice en déplaçant l'emplacement des pôles magnétiques. 11) Method of implementing equipment according to claim 1 for supplying molten metal an ingot mold of an installation of continuous casting of rectangular section products, characterized in that the intensity is adjusted relative of the magnetic field produced by the poles magnets of the inductor unit by moving the location of the magnetic poles.
relative du champ magnétique produit par les pôles magnétiques de l'unité inductrice en modifiant l'intensité du courant électrique alimentant ladite unité inductrice. 12) Method of implementing equipment according to claim 1 for supplying molten metal an ingot mold of an installation of continuous casting of rectangular section products, characterized in that the intensity is adjusted relative of the magnetic field produced by the poles magnets of the field unit by modifying the intensity of the electric current supplying said inductor unit.
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