Brevet FR2096464A1 — publié le 19720218

' 2096464 La présente invention est relative à la coulée continue des métaux. On a déjà proposé des installations pour la coulée continue d'objets métalliques, par exemple de barres ou de tubes, dans les-5 quelles le métal fondu se trouvant dans un récipient sous pression est refoulé sous l'action d'une pression de gaz combinée, la pression due à la hauteur du métal lui-même, dans un moule dans lequel il se solidifie, le métal solidifié étant extrait du moule de manière continue, par exemple à l'aide de rouleaux d'extraction. La direction 10 générale de l'écoulement du récipient sous pression vers le moule est souvent ascendante. A mesure que l'on extrait le métal solidifié du moule, le niveau du métal fondu dans le récipient sous pression, et par conséquent la pression due à la hauteur du métal s'abaisse, ainsi que la vitesse d'écoulement du métal fondu pénétrant dans le 15 moule (ou le niveau du métal fondu dans le moule dans le cas de coulée ascendante), à moins que la pression régnant dans le récipient sous pression ne soit augmentée, ou que l'on introduise dans ce récipient davantage de métal fondu. L'invention a pour but de surmonter cette difficulté ou du 20 moins de la réduire dans une large mesure. Conformément à l'un des aspects de l'invention, il est prévu une installation pour la coulée continue des métaux qui comprend un récipient contenant le métal fondu, un moule dont l'entrée communique avec l'intérieur du récipient et qui est destiné à recevoir 25 le métal fondu provenant de celui-ci et des moyens d'extraction en continu du métal solidifié hors du moule, des moyens sensibles à la pression, disposés au moins partiellement dans le récipient, pour détecter les variations de pression en un point prédéterminé du métal dans celui-ci, et des moyens de régulation commandés par les 30 moyens sensibles à la pression, pour maintenir sensiblement constante la pression du métal fondu à l'entrée du moule. L'invention concerne également un procédé de coulée continue des métaux selon lequel : on coule le métal dans tin récipient, on fait passer le métal fondu dans un moule, on extrait en continu du 35 moule le métal solidifié, on détecte les variations de pression en un point prédéterminé du métal fondu se trouvant dans le récipient et on maintient à peu près constante la pression du métal fondu à l'entrée du moule grâce à cette détection des variations de pression. 71 23007 2 2096464 On peut disposer les moyens sensibles à la pression de manière à détecter les variations de pression dans ce métal fondu en un point prédéterminé qui est fixe par rapport à l'entrée du moule. •^es moyens d'extraction en continu du métal solidifié hors du 5 moule peuvent être réalisés de façon à extraire le métal selon une direction ascendante, de préférence sous une forme tubulaire. Le récipient destiné à contenir le métal fondu peut être sous pression, auquel cas il est prévu des moyens pour assurer dans ce récipient une pression supérieure à la pression atmosphérique. 10 les moyens destinés à assurer cette pression supérieure à la pression atmosphérique à l'intérieur de la poche peuvent comprendre des moyens d'introduction d'un gaz à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Le moule peut être situé au-dessus du récipient sous pression "15 de telle sorte que, pendant le traitement, du métal fondu est refoulé dans le moule vers le haut sous l'action de la pression supérieure à la pression atmosphérique régnant dans ledit récipient sous pression, les moyens de régulation servant à maintenir à peu près constant le niveau du métal fondu dans le moule. 20 Les moyens de régulation peuvent comprendre des moyens de ré glage de la pression du gaz dans le récipient sous pression. Dans une autre disposition, les moyens de régulation peuvent comprendre des moyens destinés à introduire dans le récipient sous pression davantage de métal fondu. Dans une autre disposition, les moyens de 25 régulation peuvent comprendre des moyens destinés à modifier les positions relatives du moule et du récipient sous pression, selon une direction verticale, mais les complications mécaniques rendent normalement cette disposition peu séduisante. Le dispositif sensible à la pression comprend de préférence un 30 tube destiné à s'enfoncer au-dessous de la surface du métal fondu se trouvant dans le récipient, des moyens pour faire pénétrer à travers ce tube du gaz dans le métal fondu et des organes sensibles aux variations de pression du gaz dans le tube. Les organes sensibles à la pression peuvent comprendre un appareil de mesure de pres-35 sion différentielle comportant une entrée raccordée au tube et une seconde entrée raccordée à une source de gaz sous pression par l'intermédiaire d'une vanne de régulation de pression. Un autre appareil de mesure de pression différentielle peut 71 23007 3 2096464 être monté entre l'intérieur du récipient sous pression et le tube être sensible aux variations de la différence de pression entre ledit récipient et ledit tube. Ce second appareil peut indiquer cette différence de pression et par conséquent le niveau du métal fondu 5 dans la poche sous pression et/ou commander une soupape d'échappement de la poche sous pression. On va maintenant décrire, à l'aide du dessin annexé, un mode de réalisation de l'invention, donné à titre uniquement illustratif et représenté schématiquement sur la figure unique de ce dessin. 10 L'installation de coulée continue, représentée au dessin, com prend un récipient de pression 1 alimenté en air ou en gaz inerte à une pression supérieure à la pression atmosphérique à travers une vanne électromagnétique 2 et un orifice d'entrée 3. Une poche 5 contenant le métal fondu 6 est disposée à l'intérieur de ce récipient 1 15 et un ajutage, tubulaire réfractaire 7 est fixé de manière étanche au sommet du réservoir 1 et pénètre dans le métal fondu 6. Un moule tubulaire 8 refroidi à l'eau est disposé au sommet de l'ajutage 7. En service, la pression du gaz dans le récipient force le métal à monter dans l'ajutage 7 pour pénétrer dans le moule 8, le métal se 20 solidifie à un niveau S dans le moule et le métal solidifié est extrait en continu à la partie supérieure à l'aide de moyens d'extraction dont une partie est représentée schématiquement en 25. Un tube plongeur 10 pénètre dans le métal fondu qui se trouve dans la poche 5 jusqu'à un niveau indiqué en traits mixtes A sur le 25 dessin, qui sera désigné sous le nom de niveau de base. De manière commode, l'extrémité inférieure de l'ajutage 7 se trouve également à ce niveau de base. Un gaz, de préférence un gaz inerte, par exemple de l'argon, est amené à travers une vanne de réduction 11 et un dispositif 12 à débit et à pression constants au tube 10 avec une 30 pression suffisante pour permettre au gaz de pénétrer par l'extrémité inférieure ouverte dudit tube 10 à travers le métal fondu même lorsque la pression dans le récipient de pression est maximale pendant la coulée. Un appareil de mesure de pression différentielle 14 comporte un premier orifice d'entrée raccordé au tube 10 et un se— 35 cond orifice d'entrée (basse pression) raccordé à une source d'air ou de gaz sous pression à travers une vanne de réduction à réglage fin 15. L'appareil 14 a une sortie 16 raccordée à Tin dispositif 18 de réglage delà pression qui à son tour a une sortie 19 raccordée à 71 23007 4 2096464 un mécanisme de commande d'une vanne à diaphragme 21 montée entre la vanne électromagnétique 2 et l'orifice d'entrée 3 pour régler le dé-hit du gaz pénétrant dans le récipient de pression. Dans la pratique, il est commode de raccorder la vanne à dia-5 phragme 21 d'entrée à une vanne à diaphragme 26 de sortie débouchant dans l'atmosphère, de manière à assurer le réglage total de la pression du gaz, dans le récipient sous pression. Avant de commencer la coulée, l'intérieur du récipient de pression étant à la pression atmosphérique, du gaz est introduit par le 10 tube 10 dans le métal fondu, la pression mesurée par l'appareil 14 est proportionnelle à la hauteur du métal fondu au-dessus du niveau de base et au poids spécifique de ce métal fondu. Cette pression différentielle dans l'appareil 14 est alors ramenée à zéro par ^application d'une pression de gaz à son orifice d'entrée basse pression 15 de manière à limiter la plage de fonctionnement demandée à l'appareil et au dispositif de régulation de la pression, et ainsi à augmenter leur précision. On calcule la distance verticale entre la base et le niveau désiré S du métal fondu dans le moule et la valeur nécessaire de la 20 pression du gaz à introduire dans lé récipient sous pression est enregistrée par le dispositif de régulation de pression 18. On ouvre alors la vanne électromagnétique 2 de manière que du gaz sous pression s'écoule dans le récipient sous pression 1 en étant commandé par la vanne à diaphragme 21 en liaison avec le dispositif de régu-25 lation de pression 18 de façon que la pression dans le récipient atteigne la valeur enregistrée lorsque le métal fondu se sera élevé par l'ajutage 7 dans le moule 8 jusqu'au niveau S. Le métal solidifié est extrait en continu à la partie supérieure du moule. A mesure que le métal solidifié est extrait, le niveau 30 du métal fondu 6, dans la poche 5, s'abaisse, entraînant une diminution de pression dans le tube 10. Cette diminution est détectée par l'appareil 14 qui transmet un signal au dispositif de régulation de pression 18 et celui-ci règle la vanne à diaphragme 21 de manière à accroître la pression du gaz dans le récipient 1, de façon à 35 maintenir au niveau S le niveau du métal fondu dans le moule. Un second appareil de mesure de pression différentielle 23 est monté entre le récipient sous pression 1 et le tube 10 et indique la différence de pression entre eux et par conséquent le niveau 7! 23007 5 2096464 du métal dans la poche 5. L'appareil 23 délivre un signal de sortie qui est envoyé à un commutateur ou relais 24 qui commande le fonctionnement d'une soupape d'échappement 17 montée sur le récipient sous pression 1. Si la pression dans le tube plongeur 10 tombe sou-5 dainement, en raison d'une rupture de ce tube ou si pendant la coulée, le niveau du métal dans la poche descend lentement jusqu'à un niveau minimal de fonctionnement sûr et provoque une modification de la différence de pression ci-dessus, cette disposition permet au gaz se trouvant dans le récipient de pression de s'échapper à l'atmos-10 phère, de sorte que l'installation est d'un fonctionnement fiable. On peut également se servir de l'installation pour mesurer le poids spécifique d'un liquide. A cet effet, l'appareil de mesure de la pression différentielle 14 est utilisé pour indiquer la pression au bas du tube plongeur 10. On mesure la distance du bas du tube 15 plongeur à la surface du liquide dans la poche. La pression au niveau du bas du tube plongeur varie en fonction de cette distance. On maintient constante la pression du gaz au-dessus du liquide se trouvant dans la poche, par exemple à la pression atmosphérique. On détermine le poids spécifique en divisant la différence entre les 20 pressions à deux profondeurs d'immersion de l'extrémité inférieure du tube plongeur par la différence des profondeurs. Par exemple, si une variation de la profondeur du tube de 1 cm provoque une variation de pression mesurée de 7 cm d'eau, alors, le poids spécifique est de 7. De la même manière, une variation de profondeur du tube de 25 2 cm produisant une variation de pression dans l'appareil de 14 cm d'eau indique un poids spécifique de 7,0. Bien que l'on puisse utiliser dans l'installation représentée au dessin divers appareils de mesure disponibles sur le marché, les appareils adéquats suivants peuvent être indiqués à titre d'exemple. 30 Le dispositif à débit et pression constants peut être celui connu sous le nom de "pneumerstat", type H. 187, construit par Williams & James (Bngineers) limited. Les appareils de mesure de pression différentielle peuvent être des transmetteurs de pression différentielle, type 212TD, construits par Taylor Instrument Companies (Europe) 35 Limited, délivrant de 0,2 à 1 kg/cm , un signal de sortie proportionnel à la hauteur différentielle, et fournissant une indication locale de la hauteur en cm d'eau. La plage de fonctionnement de 1' appareil de mesure de pression différentielle est déterminée par les 71 23007 6 2096464 dimensions du récipient et du moule et la densité maximale du matériau à couler, c'est-à-dire la hauteur maximale à lui donner. Le dispositif de régulation de la pression peut être tin appareil de régulation indicateur de déviation, type 544RF11810, également construit par Taylor. 71 23007 7 2096464 REVENDICATIONS. 1 - Installation pour la coulée en continue de métaux, comprenant un récipient destiné à contenir le métal fondu, un moule 5 comportant un orifice à'entrée communiquant avec l'intérieur de ce récipient, pour recevoir le métal fondu provenant de celui-ci, et des moyens d'extraction en continu du métal solidifié hors du moule, caractérisé en ce qu'il comporte des organes sensibles à la pression disposés au moins partiellement dans ledit récipient et prévus pour 10 détecter les variations de pression en un point déterminé du métal fondu, et des moyens de régulation commandés par des moyens sensibles à la pression, pour maintenir à peu près constantela pression du métal fondu à l'entrée dans le moule. 2 - Installation suivant la revendication 1 , caractérisée en 15 ce que les organes sensibles à la pression détectent les variations de pression dans le métal fondu en un point prédéterminé qui est fixe par rapport à l'entrée du moule. 3 - Installation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'extraction en continu du métal solidifié hors 20 du moule extrait le métal de bas en haut. 4 - Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens d'extraction en continu du métal solidifié hors du moule extrait le métal sous forme tubulaire. 5 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisée en ce que les organes sensibles à la pression comprennent un tube plongeant sous la surface du métal fondu contenu dans le récipient, des moyens pour introduire par ce tube du gaz dans le métal fondu et des organes sensibles aux variations de la pression du gaz dans le tube. 30 6 - Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le récipient destiné à contenir le métal fondu est un récipient sous pression comprenant des moyens d'introduction d'un gaz à orne pression supérieure à la pression atmosphérique. 7 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en 35 ce que le moule est disposé au-dessus du récipient sous pression de telle sorte que pendant le traitement, le métal fondu est poussé vers le haut dans le moule par la pression supérieure à la pression atmosphérique régnant dans ledit récipient, les moyens de régulation 71 23007 8 2096464 servant à maintenir à peu près constant le niveau du métal fondu dans le moule. 8 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que les moyens de régulation comprennent 5 un appareil de mesure de pression différentielle comportant une entrée raccordée au tube et une autre entrée raccordée à une source de gaz sous pression par l'intermédiaire d'une vanne de réglage de pression. 9- Installation suivant la revendication 8, caractérisée en 10 ce que l'appareil de mesure de pression différentielle comporte une sortie raccordée à un dispositif de régulation de pression de réglage du débit du gaz sous pression introduit dans le récipient sous pression. 10 - Installation suivant la revendication 8 ou 9, caractérisée 15 en ce qu'elle comporte un second appareil de mesure de pression différentielle monté entre l'intermédiaire du récipient sous pression et le tube et soumis aux variations de la différence entre les pressions dans ledit récipient et le tube. 11 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 20 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens de régulation comprennent des moyens destinés à introduire davantage de métal fondu dans le récipient sous pression. 12 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens de régulation comprennent 25 des moyens destinés à faire varier les positions relatives du moule et du récipient sous pression. 13 - Procédé de coulée continue de métaux comprenant la fusion du métal dans un récipient, le passage du métal fondu dans un moule et l'extraction continue du métal solidifié hors du moule, caracté- 30 risé en ce qu'il consiste à détecter des variations de pression en un point déterminé du métal fondu se trouvant dans le récipient, et à maintenir à peu près constante la pression du métal fondu à l'entrée du moule en fonction des variations de pression détectées. 14 - Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que 35 le métal fondu est refoulé vers le haut, du récipient vers le moule, le récipient étant maintenu à une pression supérieure à la pression atmosphérique, de telle sorte que le métal fondu est refoulé dans le moule sous l'action de la pression, et le maintien de la pression du métal fondu à une valeur à peu près constante à l'entrée du moule servant à maintenir à peu près constant le niveau du métal fondu dans le moule.