Brevet FR2001725A1 — publié le 19691003

,903006 1 2001725 \ La présente invention concerne un dispositif pour la production de lingots creux de métal et en particulier d'acier suivant le procédé de refusion électrique sous laitier comportant une lingotière refroidie par liquide. 5 La présente invention, qui permet d'obtenir le résultat dé crit ci-dessus, est caractérisée en ce qu'il est prévu un mandrin entouré au moins sur une partie de sa longueur par la lingotière et connecté de préférence avec l'un des pôles de la source de coursait utilisée au moyen d'un conducteur électrique. 10 Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels ï la figure 1 représente en coupe longitudinale le dispositif proposé par l'invention pour la production de lingots d'acier 15 creux, et la figure 2 représente ce même dispositif en vue par dessus. Selon le mode de réalisation choisi et représenté, le mandrin 30 creux, de préférence en cuivre, se rétrécissant vers le bas en forme de cône, est disposé coaxialement à la paroi de mou-20 le 11 de la lingotière 10. A l'intérieur de l'espace annulaire existant entre la lingotière 10 et le mandrin 30 font saillie d' en haut plusieurs électrodes 50 en forme de barre disposées parallèlement au mandrin et pouvant fondre en meme temps. Ces électrodes présentent des sections transversales identiques, de préfé-25 rence circulaires et sont disposées à distance égale l'une de 1' autre sur un cercle concentrique au mandrin 30. Les électrodes 50 sont fixées de façon interchangeable aux cosses 62 prévues sur la face supérieure de l'anneau de fixation 61 à l'aide des vis 63. Le mandrin 30 comporte à son extrémité supérieure une chevil-30 le de fixation 31 cylindrique qui, au moyen des deux vis 43, est bloquée dans la douille 42 prévue au bout du bras 41 et présentant une fente longitudinale 42'. Le bras 41 et l'anneau de fixation 6L (auquel sont suspendues les électrodes 50) sont fixés respectivement aux chariots élévateurs 40 et 60. La lingotière 10 repose par 35 ses joues latérales 14 et 17 sur les deux bras 21 et 25 formant fourche du chariot élévateur de lingotière 20 et est fixée sur ce dernier en position correcte au moyen des axes 22. Les trois chariots élévateurs 20, 40 et 60 coulissent dans le sens vertical le long de la colonne 70 de section transversale carrée, de préféren-40 ce à l'aide de câbles de traction non représentés. Par suite,lors- 6903006 2 2001725 qu'on veut produire des lingots 80 de grande longueur, il est possible, pendant le processus de fusion des électrodes 50, de modifier la position en hauteur de ces électrodes et de la lingotière 10 de telle façon que, d'une part, les électrodes 50 plongent daas 5 la couche de laitier 82 qui flotte sur le bain de métal fondu 81 et sert à purifier et à protéger l'acier en fusion, tout en ayant leurs extrémités à la distance voulue du niveau supérieur du bain de métal fondu 81, - et que, d'autre part, sauf pendant la phase initiale du processus de fusion, la position de ce niveau liqui-10 de par rapport à la lingotière 10 ne subisse pas de modification. Etant donné que le mandrin 30 et la lingotière 10 sont fixés à deux chariots élévateurs différents 40 et 20, il est possible, é-galement pendant l'opération de refusion, de déplacer le mandrin 30 par rapport à la lingotière 10 suivant la direction de l'axe 15 longitudinal du mandrin. Cette possibilité est particulièrement importante lorsqu'il s'agit de produire des lingots 80 de forme tubulaire et de grande longueur j en effet, d'une part, aussi bien la lingotière 10 que l'extrémité inférieure du mandrin 30 doivent, au début du processus de fusion, reposer sur la plaque 20 de base 90 disposée horizontalement et, d'autre part, il est important que, comme le représente le dessin, l'extrémité inférieure du mandrin 30 se trouve à une distance notable au dessus de l'extrémité inférieure de la lingotière 10 dès que le niveau du bain de métal fondu 81 dans la lingotière 10 a atteint une hau-25 teur déterminée, pour que le lingot de métal creux 80 puisse se détacher facilement du mandrin 30. Lorsqu1 il s'agit de produire des lingots creux de faible longueur, la lingotière 10 n'est pas soulevée au dessus de la plaque de base 90 et repose donc sur celle-ci pendant toute la durée de 30 l'opération de refusion. Partant de l'un des pôles de la source de courant utilisée et non représentée, par exemple enroulement secondaire d'un transformateur, un câble électrique 100 aboutit à l'anneau de retenue 61 auquel sont connectées les électrodes 50 tandis que l'autre pôle de la source de courant est relié égale-35 ment par un câble électrique 101 avec le mandrin 30. Pendant l' opération de refusion, la lingotière 10 et le mandrin 30 sont refroidis par eau. Au moyen d'un tuyau flexible non représenté, du raccord tubulaire 23 et des canaux 24, 15 et 16 prévus dans le bras 21 du chariot élévateur 20 de lingotière ainsi que dans la 40 joue latérale 14 et à la chemise extérieure 12 de la lingotière 903006 3 2001725 \ 10, de l'eau de refroidissement est introduite dans l'espace creux existant entre la chemise extérieure 12 et la paroi de moule 11 de la lingotière 10. Dès que l'eau de refroidissement a fini de parcourir cet espace creux 13 de bas en haut, elle est évacuée par 5 les canaux 18 et 26 existant dans la joue latérale 17 de la lingotière 10 ainsi que dans le bras 25 du chariot élévateur de lingotière 20, puis par le raccord tubulaire 27 et par un tuyau flexible non représenté. En outre, par un tuyau flexible non représenté par le raccord tubulaire 32 prévu latéralement par rapport à l'axe 10 de fixation 31» par le canal 33 ménagé dans l'axe de fixation 31 et par le tuyau intérieur 34 disposé concentriquement à l'axe longitudinal du mandrin creux 30, de l'eau de refroidissement est amenée à l'extrémité inférieure du mandrin 30. L'eau de refroidissement s'écoule ensuite à travers le distributeur (immobile) 35 fi-15 xé à l'extrémité inférieure du tuyau intérieur 34 et possédant des palettes axiales qui s'étendent jusqu'à la paroi extérieure 30* du mandrin ; ce distributeur imprime un mouvement de rotation à l'eau qui traverse ensuite de bas en haut l'espace creux 37 formé entre la paroi extérieure 30' et le tuyau intérieur 34, les particules 20 liquides se déplaçant sur des trajectoires approximativement hélicoïdales. L'évacuation de l'eau de refroidissement s'effectue enfin par le raccord tubulaire 38 prévu à l'extrémité supérieure du mandrin 30. Par unité de temps, la quantité d'eau de refroidissement qui circule dans les deux espaces creux 13 et 37 de la lin-25 gotière 10 et du mandrin 30 est telle que cette eau de refroidissement atteigne des vitesses d'écoulement suffisantes pour provoquer une transmission de chaleur élevée. Pour augmenter la transmission de chaleur, on peut prévoir dans l'espace creux 13 de la lingotière 10 une cloison de guidage (tôle de chicane) de forme 30 hélicoïdale, non représentée, qui a pour rôle d'imprimer à l'eau de refroidissement sur toute la hauteur de la lingotière une direction d'écoulement suivant des trajectoires hélicoïdales le long de la paroi de moule 11, avec une vitesse d'écoulement relativement élevée. Dans l'espace creux 37 du mandrin 30 on peut également pré-35 voir à la place du fiistributeur 35 une paroi de guidage hélicoïdale remplissant le même rôle. L'eau de refroidissement retire suffisamment de chaleur d'une part par la paroi de moule 11 et d'autre part par la paroi extérieure 30' du mandrin 30 au bain de métal fondu 81 formé dans la lingotière 10 à la suite de l'opération de refusion 40 pour que, lors du déplacement vers le haut de la lingotière 10 qui 903006 4 2001725 s'effectue à une vitesse relativement faible, il ne sorte à l'orifice inférieur de cette lingotière que de l'acier solidifié. Celui-ci forme un lingot creux et solide 80 qui repose par sa face inférieure sur la plaque de base 90, en métal et de préférence en 5 cuivre, disposée horizontalement. Les lingots creux 80 produits au moyen du mode de réalisation de l'invention qui vient d'être décrit sont de forme tubulaire et présentent une section transversale circulaire. Mais il est également possible au moyen du dispositif suivant l'inventiorv 10 de produire des lingots creux présentant des sections transversales de forme différente ; il suffit d'utiliser des lingotières et des mandrins de forme appropriée. De plus, il y a lieu de noter qu'au lieu d'avoir plusieurs électrodes 50 en forme de barre, disposées parallèlement au mandrin 30 et entrant en fusion simul-15 tanément, on peut utiliser une seule électrode de forme tubulaire (coulée préalablement) qui entoure le mandrin pendant l'opération de refusion. Il n'est pas nécessaire que, comme c'est le cas dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le mandrin soit maintenu à son 20 extrémité supérieure ,^ ,ilw peut» auss4 >êtr.e,-fixé ,k, «, tige^vexiant; d'en bas et traversant la plaque de base. Le dispositif suivant l'invention permet de produire de façon particulièrement rationnelle, suivant le procédé de refusion électrique sous laitier, des lingots creux de métal et en parti-25 culier d'acier présentant un degré élevé de pureté. 3006 5 2001725 \ REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la production suivant le procédé de refusion électrique sous laitier de lingots creux en métalj et en particulier en acier, comportant une lingotière refroidie par eau, caractérisé en ce qu'il est prévu un mandrin, de préférence re- 5 lié par un conducteur électrique à l'un des pôles de la source de courant utilisée, et entouré par la lingotière sur au moins une partie de sa longueur. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu plusieurs électrodes en forme de barre disposées 10 parallèlement au mandrin et entrant en fusion simultanément. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les électrodes en forme de barre ont des sections transversales identiques, de préférence circulaires, et sont disposées à intervalles égaux sur un cercle concentrique au mandrin. 15 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, même pendant l'opération de refusion, le mandrin peut se déplacer par rapport à la lingotière suivant son axe longitudinal. 5, Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le bras sur lequel est monté 16 mandrin et la lingotière sont 20 disposés sur des chariots de levage différents, coulissant verticalement le long d'une colonne, de préférence à l'aide de câbles de traction.