Brevet FR2065592A1 — publié le 19710730

i 2065592 La présente invention concerne un dispositif comportant des tubes de coulée interchangeables, destiné à une installation de coulée continue d'acier, pour la coulée de l'acier d'un panier de coulée comportant une goulotte de sortie réglable 5 au moyen d'un tube de coulée s'étendant Jusque sous la surface du bain d'acier dans une lingotière. Pour la coulée continue, on utilise des tubes de coulée pour diminuer l'entrée de laitier dans l'acier coulé, pour améliorer l'écoulement dans le cratère et pour protéger l'acier 10 contre une oxydation entre le panier et la surface du bain dans la lingotière. L'augmentation des poids des charges, d'une part, et l'introduction de la coulée séquentielle, d'autre part, ont considérablement augmenté les temps de coulée. Les tubes de coulée en matériau réfractaire sont de ce fait fortement sollici-15 tés, à tel point que leur durée dé service limite le temps de coulée. Déjà au bout de temps de coulée relativement courts, on constate des érosions dans la zone de l'embouchure et à l'intérieur du tube de coulée, notamment quand il s'agit d'une coulée d'aciers alliés au manganèse. Lorsque le bain est recouvert de fondant 20 en poudre et lorsque le tube de coulée plonge dans le bain, des érosions se produisent en outre dans la zone du .tube où il vient en contact avec la surface du bain. Ces érosions provoquent souvent une rupture du tube de coulée aux endroits affaiblis, ayant pour résultat que la circulation de l'acier entraîne des impuretés 25 indésirables dans le critère, ainsi qu'une oxydation de l'acier. En cas de ruptures totales ou partielles du tube cle coulée, il se produit une circulation nuisible qui, d'une part, entraîne des impuretés dans les couches plus profondes du cratère, donc également dans 1 £ croûte en cours de solidification et qui, d'autre 30 part, notamment s'il s'agit d'installations courbes, augmente le risque cfe percées et la sensibilité à la formation de fissures par suite d'une érosion de la croûte. On connaît déjà un récipient de coulée sous la forme d'un four comportant deux goulottes de sortie dans le fond qui 35 sont munies de tubes de coulée, qui peuvent être ferméek et qui , peuvent être pivotées alternativement au-dessus de la lingotière. La goulotte de sortie - susceptible de s'user- qui n'occupe.pas 70 38572 2 206559? la position de travail dans un tel récipient de coulée peut être remplacée pendant le service avec le tube de coulée et une partie du récipient. Ce remplacement à cependant l'inconvénient que la partie correspondante du récipient et le revêtement réfractaire 5 agglomérés doivent être détachés -ce qui n'est pratiquement pas réalisable si le récipient de coulée est en service- et doivent ensuite être remis en place et reliés de façon étanche par du mortier qui doit être séché. Un tel travail prend beaucoup de temps et, pendant son exécution, il n'est pas possible d'effectuer 10 un changement du tube de coulée, en service, si bien que ce dispositif n'est pas toujours piêt à être utilisé en cas de perturbations. Il est en outre connu, quand il s'agit de récipients de coulée comportant dans le fond une goulotte de sortie pouvant 15 être fermée au moyen d'un tiroir qui est suivi par un tube de coulée, de renouveler ce dernier à la fin de la coulée par un remplacement, puisque le tube de coulée est réalisé en deux parties dont la partie inférieure, la plus exposée à.l'action érosive du bain de métal,. peut être remplacée. A cet effet,, il faut toute-20 fois sortir tout d'abord lerécipient de sa position.de coulée,., remplacer ensuite la partie inférieure du.tube, puis ramener le récipient à sa position de coulée. Le temps que nécessite ce travail est trop long pour que la coulée puisse être poursuivie puisque la solidification de l'acier dans la lingotière serait 25 trop avancée pendant cet arrêt prolongé. Des diminutions-de la qualité au point de la jonction lors de la reprise de la coulée ainsi que de La barre, par suite du refroidissement secondaire irrégulier nécessaire* seraiafc alors.inévitables. Il est en outre connu de monter le tube de coulée dans 30 un système à leviers qui peut être soulevé, abaissé et déplacé dans un plan horizontal. Les nombreuses' opérations manuelles suc-céssLves que nécessite le remplacement pendant'le service au moyen de ce disposif prennent également trop de temps, de sorte que les inconvénients sont les mêmes que ceux déjà décrits ci-dessus. 35 Le but de l'invention est de remplacer pendant le ser vice, dans un temps aussi court que possible, les tubes de coulée affaiblis par l'usure, notamment pendant la coulée séquentielle et en cas -de. perturbations provoquées par les tubes de coulée, 70 38572 3 2065592 afin d'éviter des interruptions de la ooulée ou des diminutions notables de la qualité de l'acier coulé. L'invention doit cependant permettre également le remplacement, avec le tube de coulée, de parties du dispositif de régulation du débit. 5 Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que plusieurs tubes de coulée sont montés mobiles sur au moins une voie qui dessert la goulotte de sortie, et qu'un tube de coulée coopérant avec la goulotte de sortie peut être remplacé par un autre tube pendant l'opération de coulée. 10 Grâce à un tel dispositif, il est possible d'intervertir les tubes de coulée de récipients remplis de métal liquide, dans la position de coulée et pendant l'opération de coulée. Il est également possible d'automatiser les opérations, celles-Gi pouvant chevaucher dans le temps, afin de raccourcir ainsi le temps d'in-15 terversion des tubes. Grâce à ces dispositifs il devient donc possible de maintenir la durée de l'interruption de l'écoulement du métal fondu dans la lingotière inférieure à 30 secondes, ce qui permet la poursuite de la coulée. Le tube de coulée et le panier peuvent être déplacés 20 l'un par rapport à l'autre dans le sens de la goulotte de sortie afin de faciliter l'accouplement du tube à la goulotte et son désaccouplement de celle-ci. On obtient une application uniforme et étanche des tubes de coulée contre la goulotte de sortie du fond du récipient, 25 qui est indépendante de certaines tolérances du mouvement de levage, si le tube de coulée pevfc être déplacé dans' le seos de la goulotte de sortie' par des éléments élastiques. Pour que le tube de coulée quitte rapidement la zone de la lingotière lors d'une interversion, une autre particularité de j)Q l'invention prévoit que la voie se présente sous la forme d'un guide, ce guide s'étendant avantageusement vers le haut à partir de l'endroit situé sous la goulotte de sortie. Selon une solution avantageuse, le guide est relié au panier de coulée. Lors de la coulée de brames de grande largeur, le tube 35 de coulée peut être introduit dans la lingotière au moyen d'une voie courbe qui est située dans un plan vertical . Dans ce cas, il est avantageux de relier le guide courbe à la charpente de support de l'installation, et de prévoir un récipient de coulée qui peut être soulevé et abaissé. 70 38572 k 2065592 Pour augmenter davantage le nombre des coulées séquentiel.^ pouvant être effectuées avec un panier de coulée, une autre particularité de l'invention prévoit, si les ouvertures d'écoulement sont réglables, que le tube de coulée et le dispo-5 sitif de régulation du bébit forment un ensemble qui est monté mobile devant la goulotte de sortie du panier de coulée. Grâce à un tel agencement, toutes les parties susceptibles de s'user du dispositif de régulation peuvent être remplacées. Selon une autre particularité de l'invention, la voie 10 peut être déterminée par un axe vertical sur lequel sont disposés des bras pivotants munis de supports pour les tubes de coulée. Selon une solution avantageuse, le ou les axes sont dans ce cas montés sur le panier de coulée de façon à pouvoir être réglés en hauteur. - 15 Afin de maintenir le mouvement de levage du panier de coulée entre des limites très approchées ou de l'éviter éventuellement tout à fait lors d'une interversioncb tubes de coulée, une autre particularité de l'invention prévoit que le dispositif de support sur le bras pivotant est rotatif et peut être bloqué lors-20 que le tube de coulée occupe une position horizontale. Lorsque les tubes sont froids, leur intérieur peut s'obturer par la solidification du métal, notamment lorsqu'il s'agit de tubes de coulée ayant des sections transversales faibles, et des contraintes nuisibles duss à la chaleur peuvent se produire 25 également dans le matériau réfractaire. Ces inconvénients peuvent être évités si, selon une autre particularité de l'invention, un dispositif de préchauffage pour au moins un tube de réserve est utilisé en combinaison avec ladite voie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 30 ressortiront plus clairement de la description qui va suivre,donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels: - la.figure 1 est une coupe verticale d'un panier de coulée coopérant avec un dispositif pour le remplacement du tube de coulée; - la figure 2 est une coupe verticale d'un panier de coulée équipé d'un autre dispositif pour le remplacement du tube de coulée; 70 38572 5 2065592 - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une coupe verticale d'un autre exemple de réalisation; 5 - la figure 5 est une coupe verticale d'un autre dis positif suivant l'invention; - la figure 6 est une ^coupe verticale suivant la ligne VI-VI de la figure 5; - la figure 7 est une coupe horizontale suivant la 10 ligne VII-VII de la figure 6. La figure 1 représente un panier de coulée 1 qui peut être soulevé et abaissé et qui est équipé d'une goulotte de sortie 2, pouvant être réglée et fermée par un tiroir 3. Un tube de coulée 5 est en position de travail et guide l'acier pendant son transfert 15 d'un panier de coulée 1 à une lingotière 4. Ce tube protège l'acier contre l'oxydation, tandis que ses ouvertures latérales'6 produisent en outre une circulation avantageuse dans le cratère liquide de la barre. Le tube de coulée 5 est fixé dans un support 7 est 20 monté rotatif autour d'un axe 8. Le tube est maintenu dans le support 7 au moyen d'un cône 9 d'une part et au moyen de queues d'amarrage pivotantes 10 d'autre part. En position de travail, le support 7 et le tube de coulée 5 peuvent se déplacer élastiquement dans le sens de l'écoulement de l'acier grâce à la présence d'un 25 ress.ort 11 qui applique le tube 5 contre la goulotte de sortie 2 afin d'assurer une étanchéité convenable, même en'cas d'écarts entre les mouvements de levage du panier de coulée 1. Un second .tube de coulée 5* est retenu dans un second support 7', pouvant tourner autour d'un axe 8', et occupe une position d'attente, en 30 vue âu remplacement du tube de coulée 5 en position de travail. Une chaîne de transport 12, munie de rouleaux lj5 de part et d'autre des supports7j 1% > relie ces deux supports, donc également les tubes 5 et 5'• Cette chaîne de transport 12 est mobile sur une voie desservant la goulotte de sortie 2S et réalisée sous forme 35 d'un guide 14 qui s'étend vers le haut à partir de la goulotte 2. Ce guide 14 se compose de deux profilés en U et est relié rigidement à la. charpente 15 de l'installation de coulée continue, de part et d'autre du panier de coulée 1. Une telle liaison avec la 70 38572 6 2065592 charpente ne peut cependant être prévue que lorsqu'il s'agit de lingotières larges dont le tube de coulée, plongeant dans le bain de métal, peut être sorti .sans que cela nécessite le soulèvement du dispositif d'interversion, ou s'il s'agit d'installa-5 tions comportant un tube de coulée qui'ne plonge pas dans le bain. L'opération de remplacement du tube de coulée 5 se déroule de la manière suivante: Le tiroir 3 est fermé et le panier 1 est soulevé de manière que le tube 5 se sépare de la goulotte de sortie 2. 10 Les tubes 5 et 51 -reliés par la chaîne de transport 12- sont déplacés dans le sens de la flèche 16 dans le guide courbe 14, prévu de part et d'autre de la goulotte de sortie 2, au moyen d'un mécanisme d'entraînement mécanique ou hydraulique non représenté, de sorte que le tube 5, coopérant avec la. goulotte de sortie 2, 15 soit remplacé par l'autre tube de coulée, 5', pendant l'opération de coulée, c'est-à-dire pendait que de l'acier liquide se trouve dans la lingotière. Le panier 1 est ensuite abaissé sur le nouveau tube 5? et le tiroir 3 est ouvert - pour que la coulée puisse se poursuivre. 20 La figure 2 représente un mode de réalisation dans lequel uh panier 1 est relié par des vérins 23 à une voie circulaire 22 qui peut être soulevée et abaissée dans le sens de l'écoulement de l'acier par rapport au panier 21. En position de travail, le tube de coulée 5 est préssé contre la goulotte de sortie 2. Le 25 panier 21 lui-même peut être soulevé et abaissé par des moyens non représentés en vue de l'introduction du tube de coulée 5 dans la lingotière 28. Un autre tube de coulée, 5', est maintenu par des vérins 26 qui sont fixés dans un chariot 29 monté mobile dans la voie 22. Un dispositif de préchauffage 24 peut être dépla-^0 eé dans le sens' de la flèche 2f et permet le préchauffage du tube de coulée 5'» Ce dispositif de préchauffage 24, destiné à au moins un tube de réserve 5', est utilisé surto4jt s'il s'agit de tubes de coulée 5>5* ayant des parois d'une forte épaisseur, par exemple des parois composées de graphite argileux. Il est 25 ainsi possible de monter dans le chariot 29 un tube de coulée 5' présentant déjà une température élevée uniforme lors du remplacement du tube de coulée en service . Il peut cependant être avantageux également, dans certaines circonstances, de préchauffer des tubes de coulée 5' pendant qu'ils sont montés sur le chariot 29. 70 38572 7 2065592 Le remplacement du tube 5 par le tube 5' de cet exemple de réalisation se déroule de la manière suivante: La goulotte de sortie 2 est fermée par une quenouille 38 et la voie 22 est abaissée par les vérins 23 afin de déta-5 cher le tube 5 de la goulotte 2. Le panier 21 et la voie 22 sont simultanément soulevés pour faire sortir le tube 5 de la lingotière 28. Le chariot 29> disposé mobile sur la voie 22, est déplacé dans le sens de la flèche 30 sur un arc de cercle de 90°, pour l'amenée du tube de coulée 51 dans la position de travail. Le 10 mouvement du chariot 29 suivant un arc de cercle peut être produit par des dispositifs mécaniques ou hydrauliques de type connu et non représentés. Les vérins 23 soulèvent ensuite la voie 22, de sorte que le tube de tube de coulée 5* soit appliqué de façon étanche contre la goulotte de sortie 2. En choisissant convenable-15 ment les caractéristiques des vérins 23, la préssion spécifique désirée exercée par le tube de coulée 5.» 5* sur la goulotte 2 peut être prédéterminée de telle manière que les vérins 23 servent également d'organes de suspension hydrauliques. Le panier 21 et la w±e circulaire 22 sont à présent abaissés, jusqu'à ce que le 20 tube 5r atteigne la hauteur désirée dans la lingotière 28, après quoi la quenouille 38 est soulevée en vue de la poursuite de la coulée. Le mouvement de levage du panier n'est pas nécessaire s'il s'agit de lingotières larges ou de tubes de coulée qui ne plongent pas dans le bain métallique de la lingotière. 25 La figure 3 représente une coupe de la voie 22. Deux anneaux fixes 31 de la voie 22 sont chacun équipés de quatre roues32 qui maintiennent et guident le chariot rotatif 29 dans des guides 33. Le chariot 29 se compose de deux anneaux 34 ayant une section en forme de cornière, qui sont reliés l'un à l'autre par des ner-■50 vures 35» Ces nervures de liaison 35 confèrent la stabilité nécessaire au. chariot 29 de la voie circulaire, et soutiennent en même temps les vérins 26 (figure 2) pour le serrage des tubes1 de coulée 5* 5*• La figure 4 représente un mode de réalisation dans lequel 35 le panier de coulée 1 est équipé d'une goulotte de sortie 2 dont le débit peut être réglé au moyen d'une arrivée de gaz. Du gaz sortant d'un conduit 42 est refoulé dans le panier 1 à travers une brique poreuse 4l qui est disposée sous un tube montant 43. 70 38572 8 2065592 Le gaz entrant se mélange dans ce dernier avec le métal fondu et transporte celui-ci jusqu'au bord supérieur d'un tube de débordement 44. Ce dernier conduit le métal fondu à travers la goulotte de sortie 2 et le tube de coulée 5 jusque dans la lin-5 gotière 4. Le dispositif pour remplacer le tube de coulée 5 par un tube de coulée 5' se compose d'un axe 46 qui est monté verticalement sur le panier 1 et sur la partie inférieure duquel est fixé un moyeu 47. Deux bras pivotants 49* 49'# portant des chapes 48, 10 sont suspendus horizontalement sur des axes 51 du moyeu 47. Un support de tube de coulée 52, 52' comprenant une tubulure 53* est disposé sur chaque bras pivotant-49, 49'. Les tubulures 53, donc également les supports52, 52' des tubes de coulée 5» 5'* peuvent être tournés sur les bras pivotants 49* 49* grâce à la présence 15 de poignées 54, et ils peuvent être bloqués par des éléments de verouillage 55 lorsque l'axe du tube de coulée est horizontal. Lors de la rotation de l'axe vertical 46, les tubes de coulée 5, 5*, supportés par les bras pivotants 49* 49', décrivent un mouvement suivant une trajectoire circulaire passant par la goulotte de 20 sortie 2. La partie supérieure des tubes 5* 5* présente un renfoncement 57 pour le centrage sur la goulotte de sortie 2. Le montage de l'axe 46 sur le panier est tel que cet axe puisse être réglé en hauteur au moyen d'un levier 58 afin que le tube de coulée 5 et le panier 1 puissent être déplacés l'un par rapport à l'autre 25 dans le sens de l'écoulement de l'acier. Lorsqu'on désire remplacer le tube 5 pendant l'opération de coulée, on interrompt l'écoulement du métal fondu par l'arrêt de l'arrivée des gaz. Le tube 5 est ensuite écarté de la goulotte de sortie 2 par le soulèvement du levier 58. Le tube 5 est pivoté à l'horizontale au moyen de la 30 poignée 54, de sorte qu'il puisse être déplacé entre le panier 1 et la lingotière 4 sur la trajectoire circulaire déterminée par l'axe 46. Pendant que le tube 5 est enlevé dé sa position de travail, le nouveau tube de coulée 5* est pivoté entre le panier 1 et la lingotière 4, est tournée à la verticale puis appliquée contre 55 la goulotte de sortie 2, de sorte qu'il est immédiatement prêt pour la coulée. Il est cependant également possible de monter l'axe 46 non pas sur le panier 1 mais sur la plate-forme de coulée, à côté 70 38572 9 2065592 10 de la lingotière 4. L'utilisation de deux axes verticaux permet en outre de prévoir deux voies pour la desserte d'une goulotte de sortie, et d'évacuer le vieux tube de coulée sur l'une des voies, tandis que le nouveau tube est amené sur l'autre. Les figures 5, 6 et 7 représentent un dispositif de remplacement dans lequel le tube de coulée 5 et un dispositif pour le réglage du débit forment^ un ensemble qui est monté mobile devant la goulotte de sortie 63 du panier 6l. Le'tube 5 et un tiroir 65 sont disposés sur un guide 64 et occupât 3a position de coulée au-dessus d'une lingotière 4. Le tube 5' et un tiroir 651 sont en position d'attente sur un guide 64' qui est articulé sur le guide 64. En vue du réglage du débit dans la goulotte de sortie 63,le tube 5 est monté de telle manière dans une plaque pivotante 72, sur des guides 73, qu'il puisse être pivoté par rapport au tiroir 65 autour d'un axe 74. Le mouvement de la plaque pivotante 72 est produit par tin vérin 76 qui est monté sur le côté et qui peut être accouplé à un levier de transmission 75. Le remplacement de l'ensemble composé du tube 5 et du tiroir 65 se déroule de la manière suivante. La goulotte de 2Q sortie 63 est fermée par le pivotement de la plaque 72. Le panier 61 est soulevé et 3es guides 64' et 64" sont pivotés de telle manière autour des points d'articulation 68 qu'ils soient alignés avec le guide 64. L'introduction du tube 5' et du tiroir 65' au moyen d'un vérin 66 permet de repousser le tube 5 et le tiroir 65 sur 25 Ie guide 64". Le panier est ensuite abaissé, les guides 64' et 64" sont rabattus vers le haut et l'ouverture d'écoulement de l'acja? est de nouveau ouverte. Il est cependant également possible de remplacer l'ensemble composé d'un tube de coulée et d'un tiroir, s'il s'agit ■50 d'un panier de coulée présentant une goulotte de sortie disposée latéralement, par une ouverture d'admission latérale, mobile à la façon d'un tiroir, d'un récipient formant une soupape à quenouille et présentant un tube de coulée. 70 38572 10 2065592 REVENDICATIONS 1. Dispositif comportant des tubes de coulée interchangeables, destiné à une installation de coulée continue d'acier, pour la coulée de l'acier d'un panier de coulée comportant une goulotte de sortie réglable au moyen d'un tube de coulée s'éten- 5 dant jusque sous la surface du bain d'acier dans une lingotière, caractérisé par le fait que plusieurs tubes de coulée sont montés mobiles sur au moins une voie qui dessert la goulotte de sortie, et qu'un tube de coulée coopérant avec la goulotte de sortie peut être remplacé par un autre tube pendant l'opération de coulée. 10 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de coulée et le panier de coulée peuvent être déplacés l'un par rapport à l'autre dans le sens de l'écoulement de l'acier. 3. Dispositif selm]fl revendication caractérisé en ce que le tube de coulée peut être déplacé dans le sens de l'écoulement de l'acier par des éléments élastiques. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1' à 3, caractérisé en ce que la voie est réalisée sous forme d'un guide. 20 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le guide s'étend vers le haut à partir de l'endroit situé au.-dessous de la goulotte de sortie. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou.5, caractérisé en ce que le guide est relié au panier de coulée. 25 T. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le guide est relié à la charpente de l'installation de coulée, et en ce que le panier de coulée peut être soulevé et abaissé. 8. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé 30 en ce que le tube de coulée et le dispositif pour la régulation du débit forment un ensemble qui est mobile devant la goulotte de sortie du panier de coulée. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la voie est déterminée par un axe 35 vertical sur lequel sont disposés des bras pivotants munis de supports pour les tubes de coulée. 70 38572 11 2065592 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'axe est monté de telle manière sur le panier de coulée qu'il puisse être réglé en hauteur. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, carac-5 térisé en ce que les supports peuvent être tournés sur le ^bras pivotant, et peuvent être bloqués si l'axe du tube de coulée est horizontal. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que des dispositifs de préchauffage pour 10 au moins un tube de coulée de réserve sont utilisés en combinaison avec ladite voie.