CA2305495A1

CA2305495A1 - Ladle nozzle for continuous casting

Info

Publication number: CA2305495A1
Application number: CA002305495A
Authority: CA
Inventors: Vincent Boisdequin
Original assignee: Individual
Current assignee: Vesuvius Group SA
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 1999-04-29
Also published as: JP2001520123A; CN1121919C; SK5472000A3; PL187078B1; EP1028822B1; DE69804003T2; PL340260A1; RU2208498C2; AU753291B2; WO1999020420A1; TR200001045T2; EP1028822A1; KR20010031195A; ES2172919T3; DE69804003D1; CN1276746A; FR2769861A1; AU9278798A; NZ503979A; BR9812942A

Abstract

The invention concerns continuous steel casting. It concerns a ladle nozzle for continuous casting comprising, in a downstream zone, a first part (3) with substantially constant cross-section and, upstream of said first part, a second part (4) with substantially divergent cross-section. The invention is particularly applicable to continuous steel casting.

Description

Tube de poche de coulée continue La présente invention concerne un tube de poche de coulée continue.
On connaît de nombreux types de tubes utilisés dans des installations de coulée continue pour permettre l'écoulement de l' acier liquide entre la poche de coulëe continue et le répartiteur. On peut citer, parmi les plus répandus, les tubes droits, les tubes convergents, les tubes dits "en cloche" {"Bell Shape") et les tubes dits patte d'éléphant ("Elephant Foot").
Pour résister à l'agression de l'acier en fusion, ces tubes sont réalisés en des matériaux réfractaires de hautes performances. L'écoulement de l'acier en fusion dans un tel tube est à la fois très particulier, et de géométrie varia-ble. On entend notamment par là que cet écoulement, qui se produit de façon non uniforme, donne souvent lieu à des décollements de couche limite, voire à des zones de vitesse négative, et ceci â une vitesse moyenne globale de l'ordre du mëtre par seconde. Tout ceci dépend de nombreux paramètres, dont la configuration matérielle en tête du tube (présence d'un tiroir de poche en particulier), et la géométrie détaillée du tube. En outre, la dynamique du jet sur le fond du répartiteur a pour effet d'engendrer des vibrations, plus fortes si Ie tube est convergent. Ces vibrations produisent des contraintes qui, s'ajoutant à l'agressivité du milieu, peuvent se traduire par la rupture du tube, en particulier si celui-ci est fixé rigidement (sans degrés de liberté en rotation) sur le tiroir de poche.
Or un tube ne donnant plus un écoulement satisfaisant doit être échangé, opération délicate, et coûteuse en termes de rendement. I1 en résulte des difficultés pratiques considéra-bles. Continuous casting ladle tube The present invention relates to a ladle keep on going.
There are many known types of tubes used in continuous casting facilities to allow flow liquid steel between the continuous ladle and the distributor. Among the most widespread, we can cite the straight tubes, converging tubes, so-called "in bell "{" Bell Shape ") and the tubes called elephant leg ("Elephant Foot").
To resist the aggression of molten steel, these tubes are made of high refractory materials performances. The flow of molten steel in such tube is both very specific, and of varying geometry corn. By this is meant in particular that this flow, which is produced in a non-uniform manner, often gives rise to boundary layer detachments, even at speed zones negative, and this at an overall average speed of around meter per second. It all depends on many parameters, whose hardware configuration at the head of the tube (presence of a pocket drawer in particular), and the geometry detailed view of the tube. In addition, the dynamics of the jet on the bottom of the distributor has the effect of generating vibrations, more strong if the tube is convergent. These vibrations produce constraints which, added to the aggressiveness of the environment, can result in tube rupture, especially if it is rigidly fixed (without degrees of freedom in rotation) on the pocket drawer.
Now a tube no longer giving a satisfactory flow must to be exchanged, delicate operation, and expensive in terms of yield. This results in considerable practical difficulties.
wheat.

- 2 L'invention vise à fournir un tube de poche de coulée continue perfectionné, évitant autant que possible ces difficultés.
De plus, à la mise en place de chaque poche de coulée, le tube doit pouvoir être placé sur le tiroir de poche, lequel obture le passage de sortie de la poche vers le tube.
Chaque poche remplie d'acier contient une masse de bouchage, faite de sable réfractaire, qui s'interpose entre l'acier en fusion et l'obturateur, en obstruant le trou de coulée situé
au fond de la poche. A l'ouverture de l'obturateur, cette masse de bouchage doit pouvoir s'évacuer totalement, en passant â travers l'obturateur et le tube de poche, et ce, sans que le tube ne se bouche, pour éviter tout rebondisse-ment de l'onde de pression liée à l'écoulement naissant de l'acier ("blow back").
L'invention a aussi pour but de permettre que le tiroir puisse être ouvert alors que l'extrémité du tube est déjà
immergée dans l'acier du répartiteur et ce sans risque de se boucher.
Plus particuliërement, l'invention a encore pour but d'assu-rer une réduction de la vitesse d'injection de l'acier entre la poche et le répartiteur, tout en conservant un débit donné. La demanderesse a observé que l'on peut ainsi suppri-mer les effets dynamiques instationnaires dus â l'impact du jet sur le fond du répartiteur, et ainsi limiter ou même supprimer les vibrations du tube lui-même, et par lâ le risque de sa rupture. En outre, on favorise aussi la décanta tion (bénéfique) dans le répartiteur, en modifiant la structure de l'écoulement au sein de celui-ci. La forme du tube permet en outre d'éviter le blocage du sable constituant la masse de bouchage.
A cet effet, l'invention a pour objet un tube de poche de coulée continue, caractérisé par le fait qu' il comprend, dans une zone aval, une première partie de section sensiblement - 2 The invention aims to provide a ladle ladle continuous perfected, avoiding as much as possible these difficulties.
In addition, when placing each ladle, the tube must be able to be placed on the pocket drawer, which closes the outlet passage from the pocket to the tube.
Each pocket filled with steel contains a plugging mass, made of refractory sand, which is interposed between the steel in fusion and shutter, obstructing the tap hole located at the bottom of the pocket. When the shutter opens, this sealing mass must be able to be completely removed, passing through the shutter and the pocket tube, and this, without the tube becoming blocked, to avoid any bouncing-pressure wave related to the nascent flow of steel ("blow back").
The invention also aims to allow the drawer can be opened while the end of the tube is already immersed in the steel of the distributor and without risk of butcher.
More particularly, the invention also aims to provide reduce the injection speed of the steel between pocket and dispatcher, while maintaining flow given. The Applicant has observed that it is thus possible to sea the unsteady dynamic effects due to the impact of jet on the bottom of the distributor, and thus limit or even suppress the vibrations of the tube itself, and thereby risk of its rupture. In addition, we also promote decanting tion (beneficial) in the dispatcher, by modifying the structure of the flow within it. The shape of the tube also prevents blockage of the constituent sand the blocking mass.
To this end, the invention relates to a pocket tube of continuous casting, characterized in that it comprises, in a downstream area, a first section section substantially

- 3 constante et, en amont de ladite première partie, une deuxième partie de section relativement divergente.
On observera en premier lieu que la premiëre partie, dont la section est sensiblement constante, peut toutefois être légèrement divergente ou convergente. On en donnera un exemple ci-après.
En ce qui concerne la deuxième partie, sa section est relativement divergente, ce qui signifie qu'elle est plus divergente que la première partie. Sa section transversale interne aval est identique à la section transversale interne amont de la première partie, de manière â former un passage régulier.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation particulier d'un tube selon l'invention, et - la figure 2 est une vue d'extrémité, selon la flèche A, du tube de la figure 1.
Les dessins annexés sont, pour l'essentiel, de caractère certain, et l'invention fait intervenir des formes. En conséquence, les dessins pourront non seulement servir à
mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant.
La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un tube de poche de coulée continue comportant, de façon connue, un flasque 1 de raccordement à la poche de coulée et un conduit tubulaire 2, ici de section circulaire variable.
Le conduit tubulaire 2 se compose lui-même d'une première partie aval 3, de section sensiblement constante, du côté du répartiteur, et d'une deuxième partie amont 4, divergente, du - 3 constant and, upstream of said first part, a second part of relatively divergent section.
We will first observe that the first part, whose section is substantially constant, can however be slightly divergent or convergent. We will give one example below.
Regarding the second part, its section is relatively divergent, which means it is more divergent than the first part. Its cross section internal downstream is identical to internal cross section upstream of the first part, so as to form a passage regular.
Other characteristics and advantages of the invention will appear on examining the detailed description below, and attached drawings, in which:
- Figure 1 is a longitudinal sectional view of a mode of particular embodiment of a tube according to the invention, and - Figure 2 is an end view, along arrow A, of Figure 1 tube.
The attached drawings are essentially of a character certain, and the invention involves forms. In therefore, the drawings will not only serve to make the description better understood, but also contribute the definition of the invention, if applicable.
Figure 1 is an axial sectional view of a pocket pouch tube continuous casting comprising, in a known manner, a flange 1 of connection to the ladle and a tubular conduit 2, here of variable circular section.
The tubular conduit 2 itself consists of a first downstream part 3, of substantially constant section, on the side of the distributor, and a second divergent upstream part 4, of the

- 4 côté de la poche de coulée. Les parties 3 et 4 se raccordent dans un plan 5 où leurs sections sont identiques, à l'inté-rieur au moins.
En fait, dans le mode de réalisation illustré, la partie 3, définie comme de section sensiblement constante, est ici très légèrement divergente d'un angle au sommet de 2°. La partie amont 4 est divergente d'un angle au sommet de 10°.
Également dans le mode de réalisation illustré, aussi bien la partie 3 que la partie 4 ont une divergence sensiblement constante et correspondent donc à des formes en troncs de cônes.
Quant aux formes intérieures, d'autres exécutions sont envisageables, avec une divergence variable: par exemple, au lieu de la génératrice rectiligne du tronc de cône, on peut envisager une génératrice exponentielle, ou plus généralement quelconque, pourvu qu'elle définisse globalement un diver gent.
En outre, l'épaisseur de paroi du tube dans la zone 3 est de préférence sensiblement constante. De préférence, il en est de même pour la partie 4. Cependant, la forme extérieure du tube peut être modifiée en fonction des besoins, ou de considérations autres que celles liées à l'écoulement.
On remarquera encore qu'en amont de la partie 4, le tube de poche de coulée illustré comprend une autre partie 6, avoisinant le flasque 1, et qui, comme la partie 3, a une section sensiblement constante, en fait elle aussi très légèrement divergente. Les parties 4 et 6 se raccordent dans un plan 7 oü la section aval de la partie 6 est identique à
la section amont de la partie 4, à l'intérieur au moins.
Enfin, l'extrémité gauche du tube est trës avantageusement gainée extérieurement par un revêtement de tôle, qui l'épou-se.

La partie 3 du tube a une longueur de préférence égale à
environ 3 fois son diamètre aval. De son côté, la partie 4 a une longueur qui est notamment fonction de son angle de divergence, et du diamètre de sortie désiré. - 4 side of the ladle. Parts 3 and 4 connect in a plane 5 where their sections are identical, inside laughing at least.
In fact, in the illustrated embodiment, part 3, defined as having a substantially constant section, here is very slightly diverging from an apex angle of 2 °. The part upstream 4 diverges from an angle at the top of 10 °.
Also in the illustrated embodiment, both the part 3 that part 4 have a noticeably diverging constant and therefore correspond to trunk shapes of cones.
As for the interior shapes, other executions are possible, with a variable divergence: for example, at instead of the straight generator of the truncated cone, we can consider an exponential generator, or more generally any, provided that it globally defines a diver nice.
In addition, the wall thickness of the tube in zone 3 is substantially constant preference. Preferably, it is likewise for part 4. However, the external shape of the tube can be modified as required, or considerations other than those related to flow.
It will also be noted that upstream of part 4, the tube of illustrated ladle includes another part 6, bordering the flange 1, and which, like part 3, has a substantially constant cross-section, also very slightly divergent. Parts 4 and 6 are connected in a plan 7 where the downstream section of part 6 is identical to the upstream section of part 4, inside at least.
Finally, the left end of the tube is very advantageously sheathed externally by a sheet metal coating, which se.

Part 3 of the tube has a length preferably equal to about 3 times its downstream diameter. For its part, part 4 has a length which is in particular a function of its angle of divergence, and the desired outlet diameter.

5 Le tube peut être réalisé notamment en alumine graphitée, ou en d'autres matériaux réfractaires utilisables en aciéries.
La Demanderesse a observé que l'acier liquide entrant dans le tube en sort de manière uniforme avec une vitesse inférieure à sa vitesse d'entrée. Le rapport des vitesses moyennes de l'écoulement est égal au rapport des sections et, par conséquent, égal au carré du rapport des diamètres puisque 1e tube est ici de section circulaire. En outre, du fait de la forme du tube, aucune masse solide pulvérulente ou granulée (masse de bouchage en particulier) ne pourra être bloquée.
La présente invention est particulièrement intéressante là oü
l'on utilise un tiroir de poche. La forme du tube est avantageusement aménagée d'après les caractéristiques de l'écoulement en sortie de ce tiroir.
Bien qu'il soit envisageable de le fabriquer de manière monobloc par pressage isostatique, au moins dans certains cas, la Demanderesse préfëre actuellement mener la fabrica-tion du tube en deux parties, ou plus, assemblées ensuite de manière connue. Certaines, au moins, de ces parties, peuvent être fabriquées par pressage isostatique.
Bien que les formes, notamment intérieures, soient importan-tes, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, qui pourra être adapté, en particulier en termes dimensionnels, par l'homme de métier.-Ainsi, dans le mode de réalisation particulier décrit, ladite premiëre partie est divergente d'un angle au sommet de l'ordre de 2°. Mais un autre angle, de préférence faible, en particulier nul, ou convergent, est envisageable, pourvu 5 The tube can be produced in particular from graphite alumina, or in other refractory materials usable in steelworks.
The Applicant has observed that the liquid steel entering the tube comes out evenly with a lower speed at its input speed. The ratio of the average speeds of the flow is equal to the ratio of the sections and, by therefore, equal to the square of the diameter ratio since 1e tube is here of circular section. In addition, due to the tube shape, no powdery or granulated solid mass (blocking mass in particular) cannot be blocked.
The present invention is particularly interesting where we use a pocket drawer. The shape of the tube is advantageously fitted out according to the characteristics of the flow leaving this drawer.
Although it is possible to manufacture it in a way monobloc by isostatic pressing, at least in some case, the Applicant currently prefers to carry out the manufacturing tion of the tube in two or more parts, then assembled known manner. At least some of these parts can be produced by isostatic pressing.
Although the shapes, especially the interior, are important tes, the present invention is not limited to the mode of described embodiment, which can be adapted, in particular by dimensional terms, by the skilled person.
Thus, in the particular embodiment described, said first part is divergent by an angle at the top of around 2 °. But another angle, preferably small, in particular null, or convergent, is possible, provided

- 6 qu'on reste avec un angle moyen inférieur à un seuil de l'ordre de 2°.
Plus généralement, ladite deuxième partie est divergente d'un angle au sommet compris entre environ 1° et environ 20°, de préférence entre environ 3° et environ 14°, et avantageu-sement entre environ 6° et environ 10°.
Par ailleurs, l'invention peut s'appliquer lorsque l'obtura-teur est autre qu'un tiroir de poche.
En généralisant également les dimensions, ladite première partie a une longueur comprise entre environ une fois et environ cinq fois sa plus grande dimension transversale, de préférence entre environ deux fois et cinq fois, et avanta-geusement entre environ deux fois et environ quatre fois sa plus grande dimension transversale.
La forme des sections transversales des premiëre et deuxième parties du tube, perpendiculairement~à son axe, pourrait être quelconque, sous réserve d'une continuité suffisante.
Toutefois, elle est de préférence sensiblement ovale, par exemple sensiblement elliptique, ou plus précisément sensi-blement circulaire. - 6 that we stay with an average angle below a threshold of around 2 °.
More generally, said second part is divergent by one apex angle between about 1 ° and about 20 °, from preferably between about 3 ° and about 14 °, and advantageously between about 6 ° and about 10 °.
Furthermore, the invention can be applied when the obtur-other than a pocket drawer.
By also generalizing the dimensions, said first part has a length of between about once and about five times its largest transverse dimension, from preferably between about two and five times, and before-gorely between about twice and about four times its greater transverse dimension.
The shape of the cross sections of the first and second parts of the tube, perpendicular to its axis, could be any, subject to sufficient continuity.
However, it is preferably substantially oval, for substantially elliptical, or more precisely sensi-definitely circular.

Claims

1. Continuous casting tube from ladle to tundish, comprising a downstream end opening substantially oval in cross-section, and intended to work in immersion in the distributor, characterized in that it comprises, in a downstream zone, a first part (3) of substantially constant section and, upstream of said first part, a second part (4) of section relatively diverging towards the downstream zone.

2. Tube according to claim 1, characterized in that said first part (3) has an average vertex angle below a threshold of the order of 2°.

3. Tube according to one of claims 1 and 2, characterized in that said second part (4) diverges from a vertex angle between approximately 1° and approximately 20°.

4. Tube according to claim 3, characterized in that said second part diverges by an apex angle between approximately 3° and approximately 14°.

5. Tube according to claim 4, characterized in that said second part (4) diverges by an angle at peak between about 6° and about 10°.

6. Tube according to one of claims 1 to 5, characterized in that said first part (3) has a length comprised between about one and about five times its greatest transverse dimension.

7. Tube according to claim 6, characterized in that said first part (3) has a length between about twice and about five times its greatest transverse dimension.

8. Tube according to claim 7, characterized in that said first part (3) has a length between about twice and about four times its greatest transverse dimension.

9. Tube according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one of said first and second parts has a substantially oval cross-section.

10. Tube according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one of said first and second parts has a circular cross-section.