FR2611525A1 - CRYSTALLIZER - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN CRISTALLISOIR. SELON L'INVENTION, IL COMPORTE UNE DOUILLE EN CUIVRE 1 MUNIE DE NERVURES DE RIGIDITE 2 EN ACIER ET UNE CHEMISE 3 EN ACIER DISPOSEE COAXIALEMENT PAR RAPPORT A LA DOUILLE 1 ET FORMANT AVEC ELLE UNE CAVITE 4 DE REFROIDISSEMENT DIVISEE EN CANAUX 5 PAR LES NERVURES DE RIGIDITE 2, CES NERVURES 2 PENETRANT DANS LA DOUILLE 1 ET FORMANT AVEC ELLE UN ACCOUPLEMENT BIMETALLIQUE SUIVANT LA SURFACE DE CONTACT. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA SIDERURGIE.THE INVENTION RELATES TO A CRYSTALLISER. ACCORDING TO THE INVENTION, IT INCLUDES A COPPER BUSH 1 PROVIDED WITH STEEL RIGIDITY RIBS 2 AND A STEEL SHIRT 3 ARRANGED COAXIAL WITH THE BUSH 1 AND WITH IT FORMING A COOLING CAVITY 4 DIVIDED INTO CHANNELS 5 BY THE RIBS OF RIGIDITY 2, THESE RIBS 2 PENETRATING IN THE BUSH 1 AND WITH IT FORMING A BIMETALLIC COUPLING FOLLOWING THE CONTACT SURFACE. THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO STEEL INDUSTRY.
Description
L'invention concerne la sidérurgie et plus particulièrement lesThe invention relates to iron and steel and more particularly to
cristallisoirs. L'invention peut être crystallizing. The invention can be
utilisée pour une refusion du métal sous laitier électro- used for remelting the electroslagged metal
conducteur, à l'arc sous vide et à faisceau d'électrons et est appliquée aux différentes branches de la sidérurgie, dans la construction mécanique, l'aviation, la construction des navires, pour obtenir des lingots de haute qualité à conductor, arc vacuum and electron beam and is applied to different branches of the steel industry, in mechanical engineering, aviation, shipbuilding, to obtain high quality ingots to
structure donnéedu métal.given structure of the metal.
Il existe un cristallisoir (voir Medovar B.N. et autres, "Fours de fusion sous laitier électroconducteur", Kiev, éd. "Naukova dumka", 1976, page 91) pour la refusion, qui comporte une douille en cuivre ou en ses alliages et une chemise en acier disposée coaxialement à la douille et There is a crystallizer (see Medovar BN et al., "Electroslag slag furnaces", Kiev, "Naukova dumka", 1976, page 91) for remelting, which comprises a copper or alloy bushing and a steel jacket arranged coaxially with the socket and
formant avec celle-ci une cavité fermée de refroidissement. forming therewith a closed cooling cavity.
Une telle construction du cristallisoir possède une faible rigidité à l'exploitation car le cuivre de la douille est insuffisamment rigide, ce qui met rapidement Such a construction of the crystallizer has a low rigidity to exploitation because the copper of the sleeve is insufficiently rigid, which puts quickly
le cristallisoir hors de service parce que, durant l'utili- the crystallizer out of service because during use
sation, la douille en cuivre est sujette à de fortes contraintes thermiqJes sur la paroi. Dans l'épaisseur de la sation, the copper bushing is subject to strong thermal stresses on the wall. In the thickness of the
paroi en cuivre, on observe de forts gradients de tempéra- copper wall, strong temperature gradients are observed
ture de 5 à 10 C/mm. Ceci entraîne l'apparition de fortes contraintes thermiques dans la paroi et, par conséquent, from 5 to 10 C / mm. This causes the appearance of strong thermal stresses in the wall and, therefore,
sa déformation. C'est pourquoi, la construction du cristal- its deformation. This is why the construction of the crystal-
lisoir pour la refusion est soumise à de très hautes exigences. Il existe également un cristallisoir (voir brevet US N 3 899 017, publié le 12 Août 1975) qui comporte une douille en cuivre avec nervures de rigidité et une chemise en acier disposée coaxialement à la douille et formant avec elle une cavité de refroidissement divisée en canaux par les nervures de rigidité. Chaque nervure est fixée suivant sa longueur, par exemple par soudage, à la paroi extérieure de la douille du cristallisoir. Le cristallisoir connu est caractérisé par la rigidité insuffisante de la douille en cuivre. Les contraintes thermiques apparaissant dans ses parois entraînent la déformation de la douille en cuivre et sa mise hors service avant terme parce que les soudures des nervures à la paroi de la douille n'ont pas une résistance suffisante pour prévenir la séparation des nervures et de la paroi de la douille. C'est pourquoi, durant le chauffage de la douille au moment de la refusion, elle est sujette à dilatation thermique, se déforme et, par conséquent, l'accouplement entre les nervures de rigidité et la paroi de la douille se détruit. Si les déformations sont notables, il est impossible de faire sortir le lingot du cristallisoir qui donc doit être réparé. reflow is subject to very high demands. There is also a crystallizer (see US Pat. No. 3,899,017, published Aug. 12, 1975) which comprises a copper bushing with stiffness ribs and a steel jacket arranged coaxially with the sleeve and forming with it a divided cooling cavity. channels through stiffness ribs. Each rib is fixed along its length, for example by welding, to the outer wall of the sleeve of the crystallizer. The known crystallizer is characterized by the insufficient rigidity of the copper sleeve. The thermal stresses appearing in its walls cause deformation of the copper bushing and its decommissioning before term because the welds of the ribs to the wall of the sleeve do not have a sufficient resistance to prevent the separation of the ribs and the wall of the socket. Therefore, during the heating of the sleeve at the time of reflow, it is subject to thermal expansion, is deformed and, therefore, the coupling between the stiffness ribs and the wall of the sleeve is destroyed. If the deformations are notable, it is impossible to remove the ingot of the crystallizer which must be repaired.
Le but de l'invention est de créer un cristalli- The object of the invention is to create a crystalline
soir qui ait une fiabilité élevée et une bonne rigidité par suite du perfectionnement de l'accouplement de la which has high reliability and good rigidity as a result of the improved coupling of the
douille en cuivre avec les nervures de rigidité. copper bushing with stiffness ribs.
Le but est obtenu du fait que, dans le cristalli- The goal is obtained because, in the crystalli-
soir qui comporte une douille en cuivre munie de nervures evening with a copper bushing with ribs
de rigidité en acier et une chemise en acier disposée co- steel stiffness and a steel jacket arranged
axialement à la douille en cuivre et formant avec elle une cavité de refroidissement divisée en canaux par les nervures de rigidité en acier, conformément à l'invention, les nervures de rigidité en acier pénètrent dans la douille en cuivre et forment avec elle un accouplement bimétallique axially to the copper bushing and forming with it a cooling cavity divided into channels by the steel stiffness ribs, according to the invention, the stiffness ribs of steel penetrate the copper bushing and form with it a bimetallic coupling
suivant la surface de contact.following the contact surface.
Ainsi, se trouvent élevées la rigidité et la fiabilité de l'accouplement de la douille avec les nervures de rigiditéce qui augmente la rigidité et la résistande de la douille, durant l'utilisation, et du cristallisoir lui-même. Outre cela, cette construction permet d'économiser les métaux non ferreux (cuivre, bronzes au chrome) parce Thus, the stiffness and reliability of coupling the bushing with the stiffness ribs are increased, which increases the rigidity and the resistance of the bushing, during use, and the crystallizer itself. In addition, this construction saves non-ferrous metals (copper, chrome bronzes) because
qu'il est possible de réaliser une douille à paroi mince. it is possible to make a thin-walled socket.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci The invention will be better understood, and other purposes, features, details and advantages thereof
apparaîtront plus clairement au cours de la description will become clearer during the description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans explanatory text which will follow with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of example illustrating an embodiment of the invention and in
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lesquels: - la figure 1 représente un cristallisoir, en coupe verticale par les tubulures, selon l'invention; et which: - Figure 1 shows a crystallizer, in vertical section through the pipes, according to the invention; and
- la figure 2 en montre une coupe horizontale. - Figure 2 shows a horizontal section.
Le cristallisoir comporte une douille en cuivre 1 The crystallizer has a copper sleeve 1
(figure 1) munie de nervures de rigidité 2 en acier, aux- (FIG. 1) provided with rigidity ribs 2 made of steel,
quelles est soudée une chemise 3'en acier disposée co- What is welded is a 3 'steel sleeve arranged
axialement par rapport à la douille en cuivre 1 et formant avec elle une cavité de refroidissement 4 divisée par les axially with respect to the copper sleeve 1 and forming with it a cooling cavity 4 divided by the
nervures de rigidité 2 en canaux 5 pour l'agent refroidis- stiffness ribs 2 in channels 5 for the coolant
seur. Les nervures de rigidité 2 pénètrent dans la douille 1, comme le montre la figure 2, et forment avec elle un accouplement bimétallique suivant toute la surface de contact. L'agent refroidisseur est amené dans la cavité 4 par des tubulures 6 (figure 1) et est évacué par des tubulures 7. La refusion des électrodes 8 consommables se fait dans un bain de laitier 9 avec formation ultérieure sor. The stiffness ribs 2 penetrate into the sleeve 1, as shown in Figure 2, and form with it a bimetallic coupling along the entire contact surface. The cooling agent is introduced into the cavity 4 by means of tubings 6 (FIG. 1) and is evacuated via tubings 7. The remelting of the consumable electrodes 8 is done in a slag bath 9 with subsequent formation.
d'un lingot 10. Les nervures de rigidité 2 peuvent péné- 10. The stiffness ribs 2 can penetrate
trer dans la douille 1 à différentes profondeurs. La tren in socket 1 at different depths. The
rigidité maximale de la douille I correspond à la pénétra- maximum stiffness of sleeve I corresponds to the penetration
tion maximale des nervures 2 dans la douille 1, égale à l'épaisseur de la paroi de la douille 1. Cependant, pour certaines refusions, par exemple, la fusion dans un four à arc sous vide de métaux hautement réactifs (titane, 2 in the sleeve 1, equal to the thickness of the wall of the sleeve 1. However, for certain refusals, for example, the melting in a vacuum arc furnace highly reactive metals (titanium,
zirconium), la présence, dans l'espace utile du cristalli- zirconium), the presence in the useful space of the crystalline
soir, des éléments d'acier, est indésirable parce qu'elle peut détériorer la qualité du métal obtenu. Outre cela, evening, steel elements, is undesirable because it can deteriorate the quality of the metal obtained. Besides this,
la valeur de pénétration dépend des paramètres thermo- the penetration value depends on the thermo-
physiques concrets du processus de la fusion et des conditions de refroidissement. C'est pourquoi la profondeur de pénétration de la nervure de rigidité 2 dans la paroi de la douille 1 est choisie pour chaque cas concret et se trouve dans les limites de 0,3 à 1,0 de l'épaisseur de concrete physics of the melting process and cooling conditions. This is why the depth of penetration of the stiffness rib 2 into the wall of the sleeve 1 is chosen for each specific case and lies within the limits of 0.3 to 1.0 of the thickness of
la paroi de la douille 1.the wall of the socket 1.
Le cristallisoir fonctionne de la façon suivante. The crystallizer works as follows.
Le cristallisoir est installé sur un fromage (qui n'est pas montré sur le dessin). Le liquide refroidisseur est amené dans les canaux 5 à travers les tubulures 6 et est évacué à travers les tubulures 7. Dans la partie inférieure de la douille 1 installée sur le fromage est formé un bain de laitier 9 dans lequel est introduite l'électrode 8. On applique, au bain de laitier 9, une tension et on commence le chauffage et la refusion de l'électrode 8 consommable. Le métal fondu passe par le bain de laitier 9 et forme, dans la partie inférieure The crystallizer is installed on a cheese (which is not shown in the drawing). The cooling liquid is fed into the channels 5 through the pipes 6 and is discharged through the pipes 7. In the lower part of the sleeve 1 installed on the cheese is formed a slag bath 9 into which the electrode 8 is introduced. A tension is applied to the slag bath 9 and the heating and remelting of the consumable electrode 8 is begun. The molten metal passes through the slag bath 9 and forms, in the lower part
de la douille 1, le lingot.10.of the sleeve 1, the ingot.
Durant la refusion sous laitier électroconducteur, les éléments du cristallisoir encaissent de fortes contraintes thermiques dues au laitier et au métal liquides During electroconductive slag remelting, the crystallizer elements are subjected to high thermal stress due to liquid slag and metal.
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qui atteignent (0,5 à 1,5)- 10 W/m2. Dans ce cas, dans l'épaisseur de la paroi de la douille 1, apparaissent de fortes contraintes thermiques qui peuvent entraîner des déformations irréversibles. La présence des nervures de rigidité 2 pénétrant dans la douille en cuivre 1 et formant avec elle un accouplement bimétallique augmente notablement la rigidité de la construction et assure la rigidité et la fiabilité voulues du cristallisoir. Dans la présente construction sont absents les éléments d'étanchéité en caoutchouc de la chemise en acier 3 et de la douille 1 which reach (0.5 to 1.5) - 10 W / m2. In this case, in the thickness of the wall of the sleeve 1, there are high thermal stresses which can lead to irreversible deformations. The presence of stiffness ribs 2 penetrating into the copper bushing 1 and forming a bimetallic coupling therewith substantially increases the rigidity of the construction and provides the desired rigidity and reliability of the crystallizer. In the present construction are missing the rubber sealing elements of the steel jacket 3 and the sleeve 1
qui, dans les cristallisoirs, sont rapidement hors service. which, in the crystallizers, are rapidly out of order.
Outre cela, l'accouplement bimétallique des nervures de rigidité avec la douille 1 permet, en préservant la même rigidité du cristallisoir, de diminuer l'épaisseur de la paroi en cuivre de la douille 1 ce qui, à son tour, permet de diminuer la consommation du cuivre et l'érosion de la douille 1..Tout cela donne la possibilité d'élever la fiabilité du cristallisoir, un des principaux organes In addition to this, the bimetallic coupling of the stiffness ribs with the sleeve 1 makes it possible, while preserving the same rigidity of the crystallizer, to reduce the thickness of the copper wall of the sleeve 1 which, in turn, makes it possible to reduce the Copper consumption and erosion of the socket 1. All this gives the possibility of raising the reliability of the crystallizer, one of the main organs
pour les processus de refusion.for remelting processes.
R E V E N D I CA T I O NR E V E N D I CA T I O N
Cristallisoir du type comportant une douille en cuivre munie de nervures de rigidité en acier et une chemise en acier disposée coaxialement par rapport à la douille en cuivre et formant avec une elle une cavité de refroidissement diviséepar les nervures de rigidité en acieren canaux, caractérisé en ce que les nervures de rigidité (2) en acier pénètrent oans la douille (1) en cuivre et forment avec elle un accouplement bimétallique Crystallizer of the type comprising a copper bushing provided with ribs of steel rigidity and a steel jacket disposed coaxially with respect to the copper bushing and forming with it a cooling cavity divided by the channel stiffness ribs in steel, characterized in that the stiffening ribs (2) made of steel penetrate into the copper bushing (1) and form with it a bimetallic coupling
suivant la surface de contact.following the contact surface.
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