EP0911096A1 - Busette de coulée pour installation de coulée continue des métaux, notamment de coulée entre cylindres - Google Patents

Busette de coulée pour installation de coulée continue des métaux, notamment de coulée entre cylindres Download PDF

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EP0911096A1
EP0911096A1 EP98402543A EP98402543A EP0911096A1 EP 0911096 A1 EP0911096 A1 EP 0911096A1 EP 98402543 A EP98402543 A EP 98402543A EP 98402543 A EP98402543 A EP 98402543A EP 0911096 A1 EP0911096 A1 EP 0911096A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
casting
metal
cylinders
space
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EP98402543A
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German (de)
English (en)
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EP0911096B1 (fr
Inventor
Laurent Gacher
Jean-Michel Damasse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssen Stahl AG
USINOR SA
Original Assignee
Thyssen Stahl AG
USINOR SA
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
    • B22D11/0642—Nozzles

Definitions

  • the invention relates to the continuous casting of metals. More specifically, it concerns the nozzles made of refractory material which bring the liquid metal into the space of casting continuous casting machines, especially those suitable for the casting thin strips a few mm thick, especially steel.
  • nozzles are connected by their upper end to the container serving as tank of liquid metal, called a distributor, and their lower end plunges into the bath of liquid metal contained in the mold, where solidification of the product should begin sunk.
  • the primary role of these nozzles is to protect the jet of atmospheric oxidation.
  • liquid metal on its path between the container and the mold. They also allow, thanks to appropriate configurations of their lower end, to orient favorably liquid metal flows into the mold so that the product solidifies takes place in the best possible conditions.
  • the casting of thin metal strips a few mm thick directly at from liquid metal can take place on a so-called installation of "casting between cylinders". It includes an ingot mold whose casting space is defined on its long sides by a pair of internally cooled cylinders with horizontal axes parallel and rotating around these axes in opposite directions, and on its short sides by closing plates (called side faces) of refractory material applied against ends of cylinders. Cylinders can also be replaced by bands endlessly cooled.
  • the first part is composed of a tube cylindrical, the upper end of which is connected to an opening in the bottom of the distributor which constitutes the reserve of liquid steel supplying the ingot mold.
  • This orifice is can be closed at will by the operator, partially or completely, thanks to a stopper or a drawer system ensuring the regulation of the metal flow. From the section of this hole depends on the maximum metal flow that can flow inside the nozzle.
  • the second part fixed to the lower end of the preceding tube, for example by screwing, or being integrated construction, is intended to be immersed in the liquid metal bath present in the mold.
  • the interior space of this hollow element has a general shape more or less elongated according to the dimensions of the casting space of the machine on which the nozzle is to be mounted. It is oriented substantially perpendicular to the tube.
  • the hollow element When the nozzle is in service, the hollow element is placed parallel to the cylinders, and the liquid metal flows into the mold through gills made at each end of the hollow element.
  • the metal flows coming out of the nozzle are thus preferably oriented in the direction of the lateral faces, so to bring hot metal to their surfaces, and thus avoid the occurrence of unwanted solidifications of metal (so-called "parasitic solidifications”) which would disturb seriously the operation of the machine.
  • the gills can have an orientation horizontal or oblique downward.
  • Various holes of less importance than these gills can also be provided on the side walls and / or the bottom of the nozzle, so to directly supply hot metal to the regions of the mold located on the sides of the nozzle and / or under it.
  • the aim is to improve the thermal homogeneity of the metal present in the mold.
  • a simple preferential orientation of the hot metal flows towards the faces lateral is often insufficient to permanently guarantee an absence of parasitic solidifications, in particular in the vicinity of the contact zones between the cylinders and the side faces. This results in degradations of the lateral faces which compromise the sealing of the casting space. Metal can then infiltrate between the side faces and the cylinders and solidify there, which further aggravates the deterioration of the lateral faces, or even escape in a liquid state from the machine, with all the risks that this entails for installation and staff. In all cases, the quality of the edges of the strip is adversely affected.
  • the object of the invention is to provide a nozzle which, when used on a continuous casting installation between cylinders, allows better than the existing nozzles of prevent the formation of parasitic solidifications on the lateral faces.
  • the invention relates to a nozzle for continuous casting installation of metals, in particular of casting between cylinders, of the type comprising at its lower end two openings made on its side wall opposite one another at the ends of a tubular portion of its interior space, characterized in that said vents comprise vertical extensions in their two upper angles.
  • said gills are shaped so as to give the liquid metal emerging from said vertical extensions an orientation substantially horizontal or ascending, and at least part of the remainder of the liquid metal a downward orientation.
  • the invention consists in modifying the configuration of the gills conventional nozzles, by providing them with vertical extensions in their two angles superiors.
  • the function of these vertical extensions is to provide greater speed of exit to the metal leaving the lateral parts of the gills, which is thus more likely directly reach areas of the casting space where it is desirable for the metal to be as hot as possible to avoid the appearance of parasitic solidifications on the faces side.
  • This is, in particular, the case of the upper parts of the casting space of the casting machines between cylinders close to the contact zones between the cylinders and the side faces.
  • the preferred configuration previously described, where the metal leaving the central part of the openings is oriented essentially towards the bottom of the casting space also allows hot metal to be brought directly into the lower areas of casting space. In this way we seek to avoid the presence of parasitic solidifications on the lateral faces which would form just above the neck (the level where the surfaces of the cylinders are closest to each other).
  • Installation of continuous casting of thin metal strips between cylinders shown very schematically in Figure 1 comprises in known manner a pair of internally cooled cylinders 1, 1 'with horizontal axes. Their external surfaces 2, 2 ' solidify the liquid metal as the nozzle 3, connected to a non-distributor shown, brings into the casting space 4 thanks to its gills 5.
  • the casting space 4 is defined by said external surfaces 2, 2 'of the cylinders 1, 1' where they face each other. It is laterally closed by refractory side faces, including, to make the space visible casting 4, only one of them 6 is shown. They are applied against lateral ends 7, 7 'of the cylinders 1, 1'.
  • the minimum width "e" of the casting space 4 corresponds substantially to the desired thickness for the cast strip, and is encountered at level of the neck 8, that is to say where the external surfaces 2, 2 'of the cylinders 1, 1' are the most close to each other.
  • a too early end of solidification would oblige the cylinders 1, 1 'to exert a rolling force on the product, while they do not have the mechanical resistance necessary for this purpose.
  • an end of solidification located substantially below the neck 8 would cause the appearance of defects on the product, due notably its lack of rigidity at the outlet of the casting installation.
  • FIG. 2 shows a first type 13 of nozzle made of refractory material according to the invention.
  • the geometry of this nozzle 13 is calculated mainly to avoid parasitic solidifications in the upper zones 10, 11 of the lateral faces 6 previously described.
  • this nozzle 13 is formed of two parts.
  • the first part is a tube 14 whose upper end not shown is intended to be connected to the distributor containing the liquid steel to be poured.
  • the second part is a head hollow 15 fixed to the tube 14, for example by screwing. Alternatively, both parties can be brought together in one piece.
  • the lower end of the hollow head 15 can, as shown, be slightly tapered to better fit the general shape of the space casting 4.
  • Its interior space includes a cylindrical portion 16 extending the space inside the tube 14.
  • This cylindrical portion 16 opens into a tubular portion 17 which is substantially perpendicular to it, and whose cross section, in the example shown, has a generally substantially rectangular shape.
  • Each end of this tubular portion 17 includes a hole 18, 18 ′ intended, once the nozzle 13 is mounted, to be oriented towards one of the side faces 6 closing the casting space 4 of the casting machine.
  • the vents 18, 18 ' have in their upper corners 19, 19' vertical extensions 20, 20 ', 20 "whose width represents only a relatively small fraction of the total width of the hearing 18, 18 '.
  • each vertical extension 20, 20 ', 20 has a width of 10 mm and a height of 10 mm about. They constitute the outlets of recesses 21, 21 'which themselves extend the tubular portion 17 of the interior space of the hollow head 15 on at least the portion terminal of its length, or even over its whole as shown in Figure 2a.
  • the function of these vertical extensions 20, 20 ', 20 "and of these recesses 21, 21' will now be explained.
  • the presence of the vertical extensions 20, 20 ', 20 "located in the upper corners 19, 19 'of the openings 18, 18' and of the recesses 21, 21 'which there drive allows to take advantage of this phenomenon to reduce the risk of formation of parasitic solidifications on the upper zones 10, 11 of the lateral faces 6.
  • about its usual flow and flow mode with the main flow of liquid metal coming out of the central part of the openings 18, 18 'since the shape and the surface of the openings 18, 18' are only slightly modified.
  • vents 18, 18 'higher in the casting space 4 without modifying their shape and their dimensions (by changing the geometry of the nozzle 13 or by decreasing the depth of its immersion in the casting space 4) would likely to deteriorate the circulation of liquid metal in the lower part of the space casting 4, and thus generate other parasitic solidifications.
  • the recesses 21, 21 'and the vertical extensions 20, 20 ', 20 “of the vents 18, 18' are directed horizontally and parallel to the general orientation of the tubular portion 17 of the interior space of the head 15.
  • the openings 18, 18 ′ have a general shape rectangular, but other shapes can be envisaged, in particular for their edges lower: triangular with point down, rounded ...
  • the essentials, from the point of view of the invention resides in the presence of the vertical extensions 20, 20 ', 20 "in the corners upper gills 18, 18 '.
  • the geometry of the nozzle 13 which has just been described aims at first place to solve the problem of the parasitic solidifications which can occur in zones 10, 11 of the side faces 6 located in the upper part of the casting space 4, in the vicinity of the cylinders 1, 1 '. Its use supposes that one does not notice usually annoying parasitic solidifications in the zones 9 of the lateral faces 6 located just above the neck 8. This may be the case, in particular, if the nozzle 13 is submerged relatively deep into the casting space 4, or if the casting space 4 has a reduced depth because the cylinders 1, 1 ′ have a small diameter: in these conditions, the hot metal leaving the nozzle 13 has no difficulty reaching said zones 9. For cases where solidification problems also arise parasites in these areas 9, it is proposed to use a nozzle 23 as shown in the figure 3.
  • this nozzle 23 is the same as that of the nozzle 13 of FIG. 2, and the identical elements of these two nozzles 13, 23 are designated by the same references in FIGS. 2 and 3.
  • the essential modification resides in the fact that the tubular portion 17 of the interior space of the head 15 present, at least in its parts terminals 24, 24 'close to the vents 18, 18', an inclination of an angle ⁇ relative to the horizontal. This inclination makes it possible to orient the jets of liquid metal coming from the part central hearing 18, 18 'towards the lower part of the casting space 4, with for the purpose of ensuring the supply of hot metal in the vicinity of the lower zone 9 of the side face 6 which corresponds to it.
  • the value of the angle ⁇ (which can reach if necessary several tens of degrees) must be determined according to the shapes and dimensions respective of the casting space 4 and the nozzle 23, as well as the depth nominal immersion of the nozzle 23.
  • the vents 18, 18 ' are, as in the nozzle 13 of Figure 2 and according to the invention, provided in their angles upper 19, 19 'of vertical extensions 20, 20', 20 "which constitute the orifices of outlet of recesses 21, 21 'opening into the tubular portion 17 of the interior space of the head 15.
  • said end portion 24, 24 'of the space inside 17 of head 15 is inclined downward by an angle ⁇ with respect to the horizontal. But this inclination only concerns the central parts of the interior space 17, those which lead to the lower portions 27, 27 'of the vents 18, 18'.
  • nozzles 13, 23, 25 which have been described and shown are not as examples of implementation of the invention.
  • provision may be made to fill the cylindrical interior spaces with the tube 14 and / or the hollow head 15, or of the tubular portion 17 of the interior space of the head 15 by one or more obstacles which stabilize the flows.
  • the aim would in particular be to improve the filling the louvers 18, 18 'with liquid metal: this would allow us to benefit more assuredly advantages of the invention.
  • Such obstacles are, for example, described in the document EP-A-0 765 702. This last document describes nozzles whose hollow head has a very elongated shape, which can also benefit from the invention.
  • the invention is also fully adaptable to nozzles whose side walls and / or the bottom of the hollow head 15 would be provided with perforations allowing direct supply of hot metal to the areas of the casting space 4 located along the nozzle or below it, such as the perforations described in document EP-A-0 771 600.
  • nozzles according to the invention can be installed on other continuous casting plants than thin strip casting plants between two cylinders, if their use gives liquid metal flows advantageous configurations.

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Abstract

L'invention a pour objet une busette pour installation de coulée continue des métaux, notamment de coulée entre cylindres, du type comportant à son extrémité inférieure deux ouïes (18, 18') ménagées sur sa paroi latérale à l'opposé l'une de l'autre aux extrémités d'une portion tubulaire (17) de son espace intérieur, caractérisée en ce que lesdites ouïes (18, 18') comportent des prolongements verticaux (20, 20', 20") dans leurs deux angles supérieurs (19, 19'). <IMAGE>

Description

L'invention concerne la coulée continue des métaux. Plus précisément, elle concerne les busettes en matériau réfractaire qui amènent le métal liquide dans l'espace de coulée des machines de coulée continue, en particulier de celles qui sont adaptées à la coulée de bandes minces de quelques mm d'épaisseur, notamment d'acier.
Ces busettes sont connectées par leur extrémité supérieure au récipient servant de réservoir de métal liquide, appelé répartiteur, et leur extrémité inférieure plonge dans le bain de métal liquide contenu dans la lingotière, où doit s'amorcer la solidification du produit coulé. Le premier rôle de ces busettes est de protéger de l'oxydation atmosphérique le jet de métal liquide sur son parcours entre le récipient et la lingotière. Elles permettent également, grâce à des configurations appropriées de leur extrémité inférieure, d'orienter favorablement les écoulements du métal liquide dans la lingotière pour que la solidification du produit s'effectue dans les meilleures conditions possibles.
La coulée de bandes minces métalliques de quelques mm d'épaisseur directement à partir de métal liquide (acier ou cuivre, par exemple) peut avoir lieu sur une installation dite de "coulée entre cylindres". Elle comporte une lingotière dont l'espace de coulée est délimité sur ses grands côtés par une paire de cylindres refroidis intérieurement à axes horizontaux parallèles et tournant autour de ces axes en sens inverses, et sur ses petits côtés par des plaques de fermeture (appelées faces latérales) en matériau réfractaire appliquées contre les extrémités des cylindres. Les cylindres peuvent également être remplacés par des bandes sans fin refroidies.
En coulée entre cylindres, on utilise souvent des busettes en deux parties (voir, par exemple, le document EP-A-0 771 600). La première partie est composée d'un tube cylindrique dont l'extrémité supérieure est connectée à un orifice pratiqué dans le fond du répartiteur qui constitue la réserve d'acier liquide alimentant la lingotière. Cet orifice est obturable à volonté par l'opérateur, partiellement ou totalement, grâce à une quenouille ou un système à tiroir assurant la régulation du débit de métal. De la section de cet orifice dépend le débit maximal de métal qui peut s'écouler à l'intérieur de la busette. La deuxième partie, fixée à l'extrémité inférieure du tube précédent, par exemple par vissage, ou lui étant intégrée de construction, est destinée à être immergée dans le bain de métal liquide présent dans la lingotière. Elle est composée d'un élément creux à l'intérieur duquel débouche l'orifice inférieur du tube cylindrique précédent. L'espace intérieur de cet élément creux a une forme générale plus ou moins allongée selon les dimensions de l'espace de coulée de la machine sur laquelle la busette doit être montée. Il est orienté sensiblement perpendiculairement au tube. Lorsque la busette est en service, l'élément creux est placé parallèlement aux cylindres, et le métal liquide s'écoule dans la lingotière par des ouïes pratiquées à chacune des extrémités de l'élément creux. Les écoulements du métal sortant de la busette sont ainsi orientés préférentiellement en direction des faces latérales, afin d'amener du métal chaud sur leurs surfaces, et éviter ainsi que ne s'y produisent des solidifications de métal non désirées (dites "solidifications parasites") qui perturberaient gravement le fonctionnement de la machine. Les ouïes peuvent avoir une orientation horizontale ou oblique descendante. Divers orifices de moindre importance que ces ouïes peuvent également être ménagés sur les parois latérales et/ou le fond de la busette, afin d'alimenter directement en métal chaud les régions de la lingotière situées sur les côtés de la busette et/ou sous elle. On vise ainsi, notamment, à améliorer l'homogénéité thermique du métal présent dans la lingotière.
Une simple orientation préférentielle des écoulements de métal chaud vers les faces latérales est, cependant, souvent insuffisante pour garantir en permanence une absence de solidifications parasites, en particulier au voisinage des zones de contact entre les cylindres et les faces latérales. Il en résulte des dégradations des faces latérales qui compromettent l'étanchéité de l'espace de coulée. Du métal peut alors s'infiltrer entre les faces latérales et les cylindres et s'y solidifier, ce qui aggrave encore la détérioration des faces latérales, voire s'échapper à l'état liquide hors de la machine, avec tous les risques que cela comporte pour l'installation et le personnel. Dans tous les cas, la qualité des rives de la bande en est défavorablement affectée. De plus, lorsque le métal solide résultant de ces solidifications parasites est entraíné dans le bas de l'espace de coulée, il doit passer entre les cylindres en créant une épaisseur de métal qui s'ajoute à l'épaisseur normale du produit. Il s'ensuit que les cylindres doivent momentanément absorber un effort supplémentaire qui les oblige à s'écarter temporairement l'un de l'autre pour éviter leur détérioration. On peut aussi assister à un recul de la face latérale, avec les risques de perte de l'étanchéité de l'espace de coulée qui lui sont associés.
Le but de l'invention est de proposer une busette qui, lorsqu'elle est utilisée sur une installation de coulée continue entre cylindres, permet mieux que les busettes existantes de prévenir la formation des solidifications parasites sur les faces latérales.
L'invention a pour objet une busette pour installation de coulée continue des métaux, notamment de coulée entre cylindres, du type comportant à son extrémité inférieure deux ouïes ménagées sur sa paroi latérale à l'opposé l'une de l'autre aux extrémités d'une portion tubulaire de son espace intérieur, caractérisée en ce que lesdites ouïes comportent des prolongements verticaux dans leurs deux angles supérieurs.
Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdites ouïes sont conformées de manière à donner au métal liquide sortant desdits prolongements verticaux une orientation sensiblement horizontale ou ascendante, et au moins à une partie du restant du métal liquide une orientation descendante.
Comme on l'aura compris, l'invention consiste à modifier la configuration des ouïes des busettes classiques, en les munissant de prolongements verticaux dans leurs deux angles supérieurs. La fonction de ces prolongements verticaux est de procurer une plus grande vitesse de sortie au métal sortant des parties latérales des ouïes, qui a ainsi plus de chances d'atteindre directement des zones de l'espace de coulée où il est souhaitable que le métal soit le plus chaud possible pour éviter l'apparition de solidifications parasites sur les faces latérales. C'est, en particulier, le cas des parties supérieures de l'espace de coulée des machines de coulée entre cylindres proches des zones de contact entre les cylindres et les faces latérales. La configuration préférentielle précédemment décrite, où le métal sortant de la partie centrale des ouïes est orienté essentiellement vers le bas de l'espace de coulée, permet également d'amener du métal chaud directement dans les zones inférieures de l'espace de coulée. De cette façon on cherche à éviter la présence de solidifications parasites sur les faces latérales qui se formeraient juste au dessus du col (le niveau où les surfaces des cylindres sont les plus proches l'une de l'autre).
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faisant référence aux figures annexées suivantes:
  • la figure 1 qui représente très schématiquement une installation de coulée continue entre cylindres vue de côté, montrant les zones où des solidifications parasites sont les plus susceptibles de se produire contre les faces latérales;
  • la figure 2, qui montre vue de face en coupe selon IIb-IIb (figure 2a) et de profil (figure 2b) un premier exemple de busette selon l'invention;
  • la figure 3, qui montre vue de face en coupe selon IIIb-IIIb (figure 3a) et de profil (figure 3b) un deuxième exemple de busette selon l'invention;
  • la figure 4, qui montre vue de face en coupe selon IVb-IVb (figure 4a) et de profil (figure 4b) un troisième exemple de busette selon l'invention.
L'installation de coulée continue de bandes métalliques minces entre cylindres représentée très schématiquement sur la figure 1 comporte de manière connue une paire de cylindres refroidis intérieurement 1, 1' à axes horizontaux. Leurs surfaces externes 2, 2' assurent la solidification du métal liquide que la busette 3, connectée à un répartiteur non représenté, amène dans l'espace de coulée 4 grâce à ses ouïes 5. L'espace de coulée 4 est défini par lesdites surfaces externes 2, 2' des cylindres 1, 1' là où elles se font face. Il est obturé latéralement par des faces latérales en réfractaire, dont, pour rendre visible l'espace de coulée 4, seule l'une d'entre elles 6 est représentée. Elles sont appliquées contre les extrémités latérales 7, 7' des cylindres 1, 1'. La largeur minimale "e" de l'espace de coulée 4 correspond sensiblement à l'épaisseur désirée pour la bande coulée, et on la rencontre au niveau du col 8, c'est à dire là où les surfaces externes 2, 2' des cylindres 1, 1' sont les plus proches l'une de l'autre. Dans le cas de la coulée d'acier, c'est optimalement au niveau du col 8 que doivent se rejoindre les peaux de métal solidifié qui se sont formées sur les cylindres 1, 1' à l'intérieur de l'espace de coulée 4. Une fin de solidification trop précoce obligerait les cylindres 1, 1' à exercer un effort de laminage sur le produit, alors qu'ils n'ont pas la résistance mécanique nécessaire à cet effet. Inversement une fin de solidification située sensiblement en dessous du col 8 entraínerait l'apparition de défauts sur le produit, dus notamment à son manque de rigidité en sortie de l'installation de coulée.
Pendant la coulée, on peut s'attendre à ce que les risques de solidifications parasites de métal sur les faces latérales 6 soient les plus grands dans la zone 9 située juste au dessus du col 8. En effet, le col 8 est, comme on l'a dit, le niveau où s'achève la solidification de la bande, et cette zone 9 est donc celle où la température du métal liquide au contact des faces latérales 6 doit atteindre sa valeur minimale. L'expérience des inventeurs montre que cette zone 9 avoisinant le col 8 est effectivement sensible aux solidifications parasites, mais que deux autres endroits ont également une grande importance de ce point de vue. Il s'agit des zones 10, 11 situées dans la partie supérieure de l'espace de coulée, sous le niveau nominal 12 atteint par la surface du métal liquide, et avoisinant les arcs de contact entre les cylindres 1, 1' et chacune des faces latérales 6. L'explication en est probablement que dans ces zones 10, 11, le contact entre la face latérale 6 et une portion du cylindre 1, 1' qui vient d'effectuer un long parcours à l'air libre, donc hors de l'influence thermique du métal liquide, crée des zones anormalement froides sur ladite face latérale 6. En conséquence, pour peu que le métal liquide qui parvient sur ces zones se soit lui-même refroidi après avoir effectué un séjour relativement prolongé dans l'espace de coulée 4 du fait de la distance parfois importante entre ces zones 10, 11 et les ouïes 5 de la busette 3, il y a un risque d'initiation d'une solidification parasite. Entre ces zones 10, 11 et la zone 9 précédemment citée, située au dessus du col 8, les risques de solidifications parasites sont atténués. D'une part les cylindres 1, 1' y sont dans un état thermique plus favorable, et d'autre part le métal chaud sortant des ouïes 5 de la busette 3 parvient de manière plus directe dans ces régions de l'espace de coulée 4, sans s'être, entre-temps, trop notablement refroidi.
La figure 2 montre un premier type 13 de busette en matériau réfractaire selon l'invention. La géométrie de cette busette 13 est calculée principalement pour éviter les solidifications parasites dans les zones supérieures 10, 11 des faces latérales 6 précédemment décrites. De manière connue, cette busette 13 est formée de deux parties. La première partie est un tube 14 dont l'extrémité supérieure non représentée est destinée à être connectée au répartiteur renfermant l'acier liquide à couler. La deuxième partie est une tête creuse 15 fixée au tube 14, par exemple par vissage. En variante, les deux parties peuvent être réunies en une seule et même pièce. L'extrémité inférieure de la tête creuse 15 peut, comme représenté, être légèrement effilée pour mieux épouser la forme générale de l'espace de coulée 4. Son espace intérieur comporte une portion cylindrique 16 prolongeant l'espace intérieur du tube 14. Cette portion cylindrique 16 débouche dans une portion tubulaire 17 qui lui est sensiblement perpendiculaire, et dont la section transversale, dans l'exemple représenté, a une forme générale sensiblement rectangulaire. Chaque extrémité de cette portion tubulaire 17 comporte une ouïe 18, 18' destinée, une fois la busette 13 montée, à être orientée en direction de l'une des faces latérales 6 obturant l'espace de coulée 4 de la machine de coulée.
Selon l'invention, les ouïes 18, 18' comportent dans leurs angles supérieurs 19, 19' des prolongements verticaux 20, 20', 20" dont la largeur ne représente qu'une relativement faible fraction de la largeur totale de l'ouïe 18, 18'. A titre d'exemple, pour une largeur totale de l'ouïe 18, 18' de 60 mm et une hauteur de 35 mm, on peut prévoir que chaque prolongement vertical 20, 20', 20" ait une largeur de 10 mm et une hauteur de 10 mm environ. Ils constituent les orifices de sortie d'évidements 21, 21' qui prolongent eux-mêmes la portion tubulaire 17 de l'espace intérieur de la tête creuse 15 sur au moins la partie terminale de sa longueur, voire sur sa totalité comme représenté sur la figure 2a. La fonction de ces prolongements verticaux 20, 20', 20" et de ces évidements 21, 21' va maintenant être explicitée.
Des modélisations des écoulements à l'intérieur de busettes de géométries identiques ou comparables à celle de la busette 13 ont montré que le flot de métal liquide sortant de la busette s'écoulait préférentiellement selon le périmètre de l'ouïe correspondante, et que la vitesse du métal liquide circulant dans la portion tubulaire 17 de l'espace intérieur de la tête creuse 15 était donc maximale au voisinage de ses parois verticales 22, 22'. Le métal qui circule au voisinage desdites parois verticales 22, 22' sort ainsi des ouïes 18, 18' avec une énergie plus élevée que le métal qui circule au voisinage du centre de la portion tubulaire 17. Pour cette raison, il pénètre plus profondément dans l'espace de coulée 4, et arrive plus vite, plus chaud et en plus grande proportion sur les faces latérales 6. Selon l'invention, la présence des prolongements verticaux 20, 20', 20" situés dans les angles supérieurs 19, 19' des ouïes 18, 18' et des évidements 21, 21' qui y conduisent permet de tirer parti de ce phénomène pour réduire les risques de formation de solidifications parasites sur les zones supérieures 10, 11 des faces latérales 6. On conserve à peu prés son débit et son mode d'écoulement habituels au flot principal de métal liquide sortant de la partie centrale des ouïes 18, 18' puisque la forme et la surface des ouïes 18, 18' ne sont que peu modifiées. Mais simultanément, on oriente ainsi le flot de métal à énergie élevée sortant des parties latérales des ouïes 18, 18' à des altitudes plus élevées qu'avec une busette dépourvue de ces prolongements 20, 20', 20", autrement dit dans la direction des zones 10, 11. On augmente donc la température moyenne du métal liquide qui parvient au voisinage desdites zones 10, 11, ce qui y rend moins probable la formation des solidifications parasites. Un tel effet ne pourrait être obtenu par un simple accroissement de la hauteur des ouïes 18, 18' sur toute leur largeur, car on augmenterait ainsi trop sensiblement leur surface. Il en résulterait une diminution globale de la vitesse de sortie du métal à débit constant: on n'obtiendrait probablement pas l'effet recherché dans les zones 10, 11 des faces latérales 6, et de plus on dégraderait les conditions d'arrivée du métal chaud sur le restant des faces latérales 6, avec le risque de voir apparaítre des solidifications parasites à de nouveaux endroits. De même, situer les ouïes 18, 18' plus haut dans l'espace de coulée 4 sans modifier leur forme et leurs dimensions (en changeant la géométrie de la busette 13 ou en diminuant la profondeur de son immersion dans l'espace de coulée 4) serait susceptible de détériorer la circulation du métal liquide dans la partie inférieure de l'espace de coulée 4, et ainsi de générer d'autres solidifications parasites.
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, les évidements 21, 21' et les prolongements verticaux 20, 20', 20" des ouïes 18, 18' sont dirigés horizontalement et parallèlement à l'orientation générale de la portion tubulaire 17 de l'espace intérieur de la tête 15. Mais, bien entendu, on peut aussi prévoir de donner aux deux prolongements verticaux 20, 20', 20" d'une même ouïe 18, 18' et à leurs évidements 21, 21' correspondants des orientations sensiblement divergentes et/ou ascendantes, dans le but, si nécessaire, de diriger les écoulements de métal plus franchement vers les zones supérieures 10, 11 des faces latérales 6 qui sont les plus sensibles aux solidifications parasites.
Dans l'exemple qui vient d'être décrit, les ouïes 18, 18' ont une forme générale rectangulaire, mais d'autres formes peuvent être envisagées, notamment pour leurs bords inférieurs: triangulaire avec pointe vers le bas, arrondie... L'essentiel, du point de vue de l'invention, réside dans la présence des prolongements verticaux 20, 20', 20" dans les angles supérieurs des ouïes 18, 18'.
Comme on l'a dit, la géométrie de la busette 13 qui vient d'être décrite vise en premier lieu à résoudre le problème des solidifications parasites qui peuvent survenir dans les zones 10, 11 des faces latérales 6 situées dans la partie supérieure de l'espace de coulée 4, au voisinage des cylindres 1, 1'. Son utilisation suppose que l'on ne constate pas habituellement de solidifications parasites gênantes dans les zones 9 des faces latérales 6 situées juste au dessus du col 8. Cela peut être le cas, notamment, si la busette 13 est immergée de façon relativement profonde dans l'espace de coulée 4, ou si l'espace de coulée 4 a une profondeur réduite parce que les cylindres 1, 1' ont un petit diamètre: dans ces conditions, le métal chaud sortant de la busette 13 n'a pas de difficultés à parvenir sur lesdites zones 9. Pour les cas où se posent également des problèmes de solidifications parasites dans ces zones 9, on propose d'utiliser une busette 23 telle que représentée sur la figure 3.
La conception générale de cette busette 23 est la même que celle de la busette 13 de la figure 2, et les éléments identiques de ces deux busettes 13, 23 sont désignés par les mêmes références sur les figures 2 et 3. La modification essentielle réside dans le fait que la portion tubulaire 17 de l'espace intérieur de la tête 15 présente, au moins dans ses parties terminales 24, 24' proches des ouïes 18, 18', une inclinaison d'un angle α par rapport à l'horizontale. Cette inclinaison permet d'orienter les jets de métal liquide issus de la partie centrale de l'ouïe 18, 18' en direction de la partie inférieure de l'espace de coulée 4, avec pour objectif d'assurer l'alimentation en métal chaud du voisinage de la zone inférieure 9 de la face latérale 6 qui lui correspond. La valeur de l'angle α (qui peut atteindre si nécessaire plusieurs dizaines de degrés) doit être déterminée en fonction des formes et des dimensions respectives de l'espace de coulée 4 et de la busette 23, ainsi que de la profondeur d'immersion nominale de la busette 23. Simultanément, les ouïes 18, 18' sont, comme dans la busette 13 de la figure 2 et conformément à l'invention, munies dans leurs angles supérieurs 19, 19' de prolongements verticaux 20, 20', 20" qui constituent les orifices de sortie d'évidements 21, 21' débouchant dans la portion tubulaire 17 de l'espace intérieur de la tête 15. La présence des prolongements verticaux 20, 20', 20" permet d'obtenir des courants de métal liquide sortant à grande vitesse des parties latérales de la busette 23 pour aller irriguer l'espace de coulée 4 à proximité des zones supérieures 10, 11 des faces latérales 6, où les risques de solidifications parasites sont les plus grands. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, les évidements 21, 21' et les prolongements verticaux 20, 20', 20" des ouïes 18, 18' sont dirigés horizontalement et parallèlement à l'orientation générale de la portion tubulaire 17 de l'espace intérieur de la tête 15. Mais, bien entendu, comme on l'a dit à propos de la busette 13 de la figure 2, on peut aussi prévoir de donner aux deux prolongements verticaux d'une même ouïe et à leurs évidements correspondants des orientations divergentes et/ou ascendantes dans le but, si nécessaire, de diriger les écoulements de métal plus franchement vers les zones supérieures 10, 11 des faces latérales 6 sensibles aux solidifications parasites.
La busette 25 représentée sur la figure 4 est, en quelque sorte, un compromis entre les busettes 13, 23 des figures 2 et 3. En effet, ses ouïes 18, 18' comportent chacune à la fois:
  • une portion 26, 26' de forme générale rectangulaire s'étendant sur toute la largeur de l'ouïe 18, 18', munie dans ses angles supérieurs 19, 19' de prolongements verticaux 20, 20', 20" qui constituent les orifices de sortie d'évidements 21, 21' sensiblement horizontaux comme représenté (ils peuvent aussi être ascendants, et éventuellement divergents) débouchant dans la portion tubulaire 17 de l'espace intérieur de la tête 15;
  • une portion 27, 27' située sous la précédente et constituant la partie inférieure de l'orifice de sortie de la partie terminale 24, 24' de l'espace intérieur 17 de la tête 15; cette portion 27, 27' a une largeur plus faible que la précédente (par exemple de moitié), et est centrée sur l'axe de symétrie vertical de l'ouïe 18, 18'.
Comme dans la busette 23 de la figure 3, ladite partie terminale 24, 24' de l'espace intérieur 17 de la tête 15 est inclinée vers le bas d'un angle α par rapport à l'horizontale. Mais cette inclinaison ne concerne que les parties centrales de l'espace intérieur 17, celles qui débouchent sur les portions inférieures 27, 27' des ouïes 18, 18'.
Par rapport à la busette 23 de la figure 3, on cherche ici à n'orienter directement vers la zone inférieure 9 des faces latérales 6 qu'une plus faible fraction du métal liquide, qui peut cependant, pour certaines configurations d'installations de coulée, être suffisante pour y éviter les solidifications parasites.
Il va de soi que les busettes 13, 23, 25 qui ont été décrites et représentées ne sont que des exemples de mise en oeuvre de l'invention. On peut imaginer d'adapter l'invention à des busettes comportant d'autres caractéristiques remarquables connues en elles-mêmes. Par exemple, on peut prévoir de garnir les espaces intérieurs cylindriques du tube 14 et/ou de la tête creuse 15, ou de la portion tubulaire 17 de l'espace intérieur de la tête 15 par un ou des obstacles qui y stabilisent les écoulements. Le but en serait notamment d'améliorer le remplissage des ouïes 18, 18' par le métal liquide: on pourrait ainsi profiter plus assurément des avantages de l'invention. De tels obstacles sont, par exemple, décrits dans le document EP-A-0 765 702. Ce dernier document décrit des busettes dont la tête creuse présente une forme très allongée, qui peuvent également bénéficier de l'invention. L'invention est aussi pleinement adaptable sur des busettes dont les parois latérales et/ou le fond de la tête creuse 15 seraient équipés de perforations autorisant l'alimentation directe en métal chaud des zones de l'espace de coulée 4 situées le long de la busette ou en dessous d'elle, telles que les perforations décrites dans le document EP-A-0 771 600.
Il va également de soi que les busettes selon l'invention peuvent être implantées sur d'autres installations de coulée continue que des installations de coulée de bandes minces entre deux cylindres, si leur utilisation y confère aux écoulements du métal liquide des configurations avantageuses.

Claims (6)

  1. Busette pour installation de coulée continue des métaux, notamment de coulée entre cylindres, du type comportant à son extrémité inférieure deux ouïes (18, 18') ménagées sur sa paroi latérale à l'opposé l'une de l'autre aux extrémités d'une portion tubulaire (17) de son espace intérieur, caractérisée en ce que lesdites ouïes (18, 18') comportent des prolongements verticaux (20, 20', 20") dans leurs deux angles supérieurs (19, 19').
  2. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits prolongements verticaux (20, 20', 20") sont dirigés horizontalement et parallèlement à l'orientation générale de ladite portion tubulaire (17).
  3. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits prolongements verticaux (20, 20', 20") sont dirigés de manière ascendante.
  4. Busette selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que lesdits prolongements verticaux (20, 20', 20") de chaque ouïe (18, 18') sont dirigés dans deux directions divergentes.
  5. Busette (23, 25) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, en dehors desdits prolongements verticaux (20, 20', 20"), lesdites ouïes (18, 18') sont orientées sur au moins une portion de leur section selon une direction descendante.
  6. Busette selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce,que son espace intérieur comporte un ou des obstacles destinés à calmer les écoulements du métal liquide coulé.
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