Brevet FR2015020A1 — publié le 19700424

L'invention est relative à un procédé et-à:un-dispositif pour remplir des lingotières d'un métal en fusion, en partie lier d'acier en fusion. On sait, dans l'industrie siderurgique munir l'extrémité supérieure des lingotières d'une partie isolante, afin d'empêcher que le métal en fusion ne se solidifie trop tôt en cet emplacement et forme ainsi des retassures. Cette contraction du lingot entraîne des pertes de poids du lingot coulé, du fait que le volume de la lingotière ne se trouve pas complètement utilisé. Pour compenser cet effet, il faut disposer d'un stock relativement important de lingotières. L'invention a pour but d'obtenir par lingotière une productivité plus élevée, en-utilisant le plus complètement possible le volume de chaque lingotière et d'améliorer ainsi le rapport du poids du lingot coulé à celui de la lingotière et aussi de permettre de couler des lingots de poids différents en utilisant une seule grandeur de lingotière. Pour cela, conformément à l'invention, on verse le métal en fusion dans la lingotière jusqu'à ce qu'il atteigne un bord surélevé de la lingotière, le matériau, dont est constitué ce bord surélevé de la lingotière, perdant sa forme et sa rigidité sous l'action de la chaleur dégagée par le métal en fusion pendant la solidification de celui-ci. Grâce à l'isolation thermique plus grande du bord faisant saillie au-dessus du bord supérieur de l'ouverture proprement dite de la lingotière, réalisé en un matériau se décomposant sous l'influence de la chaleur, on obtient une productivité plus grande par lingot dans une proportion notable.Le rapport du poids du lingot à celui de la lingotière s'accroît d'une manière positive et en faisant varier la surélévation du bord supérieur de la lingotière, on peut, à l'aide d'une même lingotière, couler des lingots de poids différents, de sorte qu'on peut réduire le stock total de lingotières nécessaires. Dans ces conditions, on peut rejeter vers le haut la tête du lingot avec les retassures qu'il contient à une certaine hauteur au-dessus du bord proprement dit de la lingotière, de manière à remplir complètement la lingotière ellemême d'une fonte essentiellement dépourvue de retassures. Afin d'obtenir une qualité essentiellement régulière du lingot coulé jusqutau niveau de l'ouverture de la lingotière, l'invention, selon une autre de ses caractéristiques, est carac térisée par la destruction du matériau constituant la surélévation du bord de la lingotière au cours de la solidification du métal en fusion. Pour permettre la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, il est recommandé d'utiliser un dispositif qui puisse être mis en place à l'intérieur de la partie supérieure de la lingotière et qui consiste en un matériau isolant qui,sous l'action de la chaleur dégagée par le métal en fusion, perd sa forme ou sa rigidité et qui fait saillie au-dessus du bord de la lingotière. On obtient une faible profondeur de la retassure qui se forme dans la région du dispositif en matériau isolant faisant saillie au-dessus du bord proprement dit de la lingotière, en donnant à la section intérieure de ce dispositif une forme se rétrécissant en allant vers son bord supérieur libre. Il est particulièrement judicieux que ce rétrécissement de la section intérieuredu dispositif soit fortement conique. En épaississant en allant vers la tête du lingot, la paroi du dispositif, on abaisse la fraction représentée par la masselotte du lingot et on améliore la productivité. En même temps, on peut réduire l'épaisseur du matériau constituant la lingotière, de manière à obtenir de meilleures conditions d'accumulation thermique. L'augmentation de l'isolation thermique par l'air ambiant de la partie, faisant saillie au-dessus du bord de la lingotière, du dispositif d'isolation et l'accroissement qui lui est lié de la productivité par lingot, peuvent encore être essentiellement améliorés en munissant la paroi du dispositif d'isolation de cavités. Mais un avantage décisif de cet agencement réside dans le fait que,par ce moyen,le dispositif gagne en déformabilité élasto-plastique, et ainsi en résistance à-la rupture et en stabilité, dans une mesure telle que, sans aucun agencement spécial, quant à la stabilisation du dispositif d'isolation proprement dit, on peut-couler du métal en fusion audessus du bord de la lingotière et que l'on peut; obtenir ainsi l'amélioration essentielle des conditions d'isolation, ce qui est équivalent à une amélioration de la productivité.On peut donner aux cavités une forme fermée par- rapport à ltextérieur ou aussi une forme ouverte . Elles peuvent en o-utre constituer des pièces-composantes d'au moins une couche intérieure qui, de préférence, peut se déformer élasto-plastiquement. Des passages traversant cette couche intérieure peuvent être remplis du matériau constituant le dispositif et entourant ladite couche. De cette manière, on peut satisfaire aux conditions d'isolation et de stabilité les plus diverses. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la couche intérieure précitée peut être constituée d'au moins deux couches de matière, qui sont disposées à une certaine distance l'une de l'autre et forment entre elles des cavités, entre lesquelles les deux couches se trouvent réunies. Au moins l'une de ces couches de matière peut être réalisée alors sous forme non plane. La couche peut, tout au moins partiellement, être réalisée en matière synthétique et/ou en carton ou en un matériau analogue. Un mode de réalisation judicieux du dispositif est caractérisé par plusieurs plaques et coins isolants et, pour le serrage de plaques isolantes voisines, ces coins sont prévus dans les angles de la lingotière. Mais le dispositif peut être éventuellement aussi constitué d'une seule pièce et prendre appui, par exemple, par un épaulement extérieur sur le bord de l'ouverture de la lingotière. Les dessins a,inexés illustrent schématiquement divers exemples non limitatifs d'un dispositif pour l'application du procédé conforme à l'invention ; dans ces dessins la figure 1 est une coupe longitudinale verticale d'une lingotière en acier, munie d'un dispositif d'isolation faisant saillie au-dessus de son bord la figure 2 est une vue en plan du dispositif de la figure 1 la figure 3 est une coupe verticale d'une plaque isolante du dispositif des figures 1 et 2 la figure 4 est une coupe longitudinale verticale d'un dispositif d'isolation, muni d'une section intérieure se rétrécissant fortement vers le haut, monté sur une lingotière, et la figure 5, enfin, est une coupe verticale de la plaque isolante de la figure 4, représentée à échelle agrandie. On a désigné par 1 une lingotière en acier, par 2 un manchon intérieur qui repose par des crochets de fer 3 sur le bord supérieur de la lingotière en acier, de sorte que ce manchon intérieur 2 fait saillie au-dessus du bord supérieur de la lingotière. Comme on le-voit sur la figure 2, il est prévu plusieurs plaques isolantes 2a, 2b, 2c, 2d qui recouvrent la paroi intérieure de la lingotière dans la région de son bord supérieur et dépassent au-dessus du bord de la lingotière. Les plaques isolantes 2a, 2b, 2c, 2d du manchon intérieur sont assemblées lorsqu'elles sont introduites à l'intérieur de la lingotière 1 par coincement jusqu'à leur bord supérieur, à l'aide de coins isolants 4a, 4b, 4c, disposés dans les angles de la lingotière et de manière à assurer essentiellement l'étanchéité du dispositif relativement au métal en fusion. Les plaques isolantes et les coins sont, suivant la longueur, dimensionnés de telle manière qu'ils fassent saillie au-dessus du bord de la lingotière d'environ un tiers de leur longueur.Les plaques et les coins isolants sont judicieusement constitués par un mélange,mis en suspension dans un liquide, de fibres organiques et de substances additives minérales destinées à plastifier le produit et à le rendre réfractaire ; on remplit un moule à moitié de ce mélange, puis on dispose à l'intérieur du moule les crochets de fer 3 à distances convenables, ainsi qu'une couche intérieure composée de deux feuilles de carton, avant de remplir complètement le moule du mélange 6 (figure 3). Comme on le voit sur la figure 3, la couche de deux feuilles de carton, qui se compose de la feuille 5a de surface plane et de la feuille de carton ondulé ou tuyauté 5b disposée contre elle, est repliée une fois en 7 , de manière que les feuilles ondulées Sb soient appliquées l'une contre l'autre. En 5c, on a représenté une ouverture de passage, qui est remplie par la matière 6 de la plaque isolante. En conséquence, les parties, situées de chaque côté de la couche, de la plaque isolante, présentent une plus grande stabilité. Evidemment, on peut prévoir des évidements de ce genre, en plusieurs emplacements de la couche, la grandeur et la forme de ces évidements pouvant e- tre différentes selon les conditions particulières d'isolation et de stabilité désirées.On voit immédiatement que la couche est orientée suivant la direction du plan d'ensemble de la plaque. Dans ce cas, les cavités 8 formées par les feuilles ondulées 5b de la couche, ainsi éventuellement que les cavités intermédiaires 9,peuvent éventuellement être complètement entourées par la matière 6 de la plaque isolante. La déformabilité élasto-plastique de la couche de carton ondulé entraîne une plus grande résistance à la rupture de la plaque isolante, de sorte qu'elle résiste encore mieux aux contraintes mécaniques élevées auxquelles elle est soumise avant et pendant sa mise en place à l'intérieur de la lingotière. La figure 4 représente une modification importante du dispositif d'isolation de la figure i ; dans ce dispositif l'épaisseur des plaques -isolantes, dont seules les plaques ïOa et ïOb sont visibles sur la figure, a été fortement augmentée en allant vers le haut, de sorte que la section intérieure du dispositif se rétrécit fortement suivant un cône en allant vers le bord supérieur. Sur la figure 5, on a désigné par 15a, 15b, 15c des couches de carton ondulé intérieures qui sont disposées parallèlement et à proximité de la paroi intérieure d'une plaque isolante, ou encore peuvent éventuellement constituer trois sections d'une ou plusieurs couches de carton ondulé, qui sont séparées l'une de l'autre, dans ce plan de section par les passages 17a, 17b remplis de la matière isolante 6. On a désigné par 18 une cavité ouverte vers l'extérieur qui s'élargit selon un cône pointu en allant vers la face supérieure de la plaque isolante 6 et s'ouvre et qui, pour obtenir l'élasticité nécessaire de la plaque isolante, est disposée avec son axe principal également essentiellement parallèle à la paroi intérieure de la plaque isolante. Une autre variante de cavité ouverte vers l'extérieur, désignée par 19, se rétrécit en allant vers la partie inférieure de la plaque isolante, par échelons successifs intéressant respectivement chacun longitudinalement trois sections. La section transversale des cavités 18, 19 peut être allongée, ovale ou ronde. Ce choix dépend essentiellement du nombre de ces cavités et des conditions particulières de service dans lesquelles doit être utilisé le dispositif d'isolation. Dans ce cas, la nature du matériau isolant utilisé joue aussi, naturellement, un rôle important. On a désigné par 20 une bande ou une couche de matière synthétique, munie de coussins d'air 20a, 20b, 20c, qui peuvent être réalisés par exemple en soudant l'une sur l'autre deux feuilles de matière synthétique. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'étendue de ces coussins d'air dans la direction de la paroi intérieure à la paroi extérieure de la plaque iso lante croit progressivement en allant vers la face supérieure. Les parties constituant la liaison entre les différents coussins d'air peuvent également être munies d'ouvertures de passage, qui n'ont pas été représentéN sur la figure, pour assurer une liaison entre les matériaux recouvrant les deux faces de la plaque isolante, ainsi qu'on l'a exposé plusieurs fois déjà à propos des feuilles de carton ondulé. Enfin, on a désigné par 21 une masse constituée par une mousse de matière synthétique, qui peut éventuellement être déformable élasto-plastiquement. L'épaisseur de cette masse de matière synthétique croit également en allant vers la partie supérieure de la plaque isolante 8.-Considéré en bloc, le volume des cavités contenues par la plaque isolante croît donc en allant vers la partie supérieure.De cette manière, malgré le fort accroissement d'épaisseur de la paroi de la plaque isolante en allant vers le haut, on obtient l'élasticité nécessaire à la stabilité de la plaque isolante. I1 va de soi que la disposition, représentée sur la fig. 5, de cavités de diverses formes, ne sert qu'à illustrer les moyens qui peuvent être mis en oeuvre pour réaliser les cavités, ainsi que les considérations qui peuvent judicieusement présider à leur disposition à l'intérieur du dispositif d'isolation.Dans cet ordre d'idées, il peut être absolument recherché, que la région de la section des plaques isolantes, qui est soumise à des contraintes élevées par exemple un bord de l'ouverture de la lingotière, soit particulièrement élastique pour assurer la stabilité nécessaire relativement à la pression du matériau en fusion sur les parties, situées en dessus du bord de la lingotière, du dispositif d'isolation. Une élasticité de flexion plus élevée pour la section, ainsi mise en péril, pourrait être obtenue par la mise en oeuvre supplémentaire, mais limitée à cette section, de cavités au moyen de couches, par exemple des feuilles de carton ondulé, de matières mousse présentant une certaine élasticité de flexion ou de matières analogues. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire,-toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour remplir des lingotières d'un métal en fusion, en particulier d'acier en fusion, caractérisé en ce que l'on verse le métal en fusion dans la lingotière jusqu'à ce qu'il atteigne un bord surélevé de la lingotière, le matériau dont est constitué ce bord surélevé de la lingotière perdant sa forme et sa rigidité sous l'action de la chaleur dégagée par le métal en fusion pendant la solidification de celui-ci. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la destruction du matériau constituant la surélévation du bord de la lingotière, au cours de la solidification du métal en fusion. 3. Dispositif pour l'application du procédé selon la revendication i ou 2, pouvant être mis en place à l'intérieur de la partie supérieure de la lingotière et consistant en un matériau isolant qui, sous l'action de la chaleur dégagée par le métal en fusion, perd sa forme ou sa rigidité, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il fait saillie au-dessus du bord de la lingotière. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que sa section intérieure se rétrécit en allant vers son bord supérieur libre. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le rétrécissement de sa section intérieure est fortement conique. 6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que sa paroi est munie de cavités (8a, 9, 18, 19, 20a, 20b, 20c). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les cavités (8a, 9, 20a, 20b, 20c) sont fermées. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les cavités 8a, 9, 20a, 20b, 20c) constituent des pièces composantes d'au moins une couche intérieure (5,15a, 15b, 15c, 20, 21). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche intérieure (5, 15a, 15b, 15c, 20, 21) est déformable élasto-plastiquement. 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que des passages (5c, 17a, 17b) traversant la couche intérieure (5, 15a, 15b, 15c, 20) sont remplis du matériau (6) constituant le dispositif et entourant cette couche. 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la couche intérieure (5,1Sa, 1Sb, 15c, 20) est constituée d'au moins deux couches de matière (5a, 5b) qui sont disposées à une certaine distance l'une de l'autre et forment entre elles des cavités (8a, 20a, 20b, 20c), entrelesquelles les deux couches se trouvent réunies. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'une au moins (5b) des couches de matière (5a, 5b) est rd- alisée sous forme non plane. 13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la couche intérieure, au moins partiellement, est réalisée en matière organique, par exemple en carton ondulé. 14. Dispositif selon l'une des revendications 8 d 13, caractérisé en ce que la couche intérieure (21), au moins partiellement, est réalisée en matière synthétique. 15. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 14, caractérisé par plusieurs plaques (2a, 2b, 2c, 2d) et coins (4a, 4b, 4c, 4d) isolants et, pour le serrage de plaques isolantes voisines, ces coins sont prévus dans les angles de la lingotière. 16. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 14, caractérisé en ce qu'il est réalisé en une seule pièce.