Brevet FR2171884A1 — publié le 19730928

La présente invention concerne une poche de fonderie avec insufflation de gaz dans le métal contenu dans ladite poche, pour améliorer la qualité du métal. tes poches de ce type sont utilisées dans l'industrie métallurgique, par exemple pour l'affinage de l'acier à l'argon. On contact des poches avec insufflation de gaz dans le métal par l'intermédiaire de bouchons réfractaires poreux ou de blocs de faibles dimensions montés sur un arrêtoir creux ou incorporés dans le revêtement du fond de la poche. La pratique de l'insufflation à travers un bouchon ou un bloc a démontré que le gaz insufflé de cette façon traverse seulement une partie peu considérable du volume du métal en fusion, située dans une zone conique étroite au-dessus du bouchon ou du bloc. La plus grande partie du métal en fusion (en particulier dans les poches de grande capacité) ne se trouve pas à chaque instant en contact avec le gaz, c'est à dire qu'elle n'est pas traitée par ce dernier.La perméabilité au gaz d'un tel bouchon ou d'un tel bloc est limitée (100 à 300 m3 par heure), c'est à dire qu'elle ne permet pas d'insuffler dans le métal en fusion une quantité de gaz suffisante dans un intervalle de temps réduit. tes recherches effectuées ont également démontré que le gaz est insufflé à travers des bouchons ou des blocs poreux, mais les petites bulles de gaz s'unissent en formant de grosses bulles, ce qui affecte la qualité-du traitement du métal. Ces derniers temps on a proposé d'utiliser des poches formées par une enveloppe reyêtue d'une matière réfractaire et comportant des orifices de ventilation dans ses parois et un revêtement perméable aux gaz portés sur son double fond dans lequel est incorporé une busette de coulée . te double fond est constitué par une tôle inférieure pleine et une tôle supérieure perforée formant une e,xtrémité quX est raccordée à un source de gaz comprimé. te revêtement du fond des poches de ce type est constitué de blocs de matériau réfractaire perméable aux gaz. te coût d'une tonne de tels blocs est supérieur à 1000 dollars, et pour le revêtement de toute la superficie du fond d'une poche pouvant contenir 100 t d'acier il est nécessaire d'utiliser plusieurs tonnes de blocs poreux de ce type. Le remplacement de ces blocs nécessite un travail considérable. Dans les poches se produisent en outre des pertes du gaz qui est amené sous pression dans l'enceinte du fond. Etant donné la résistance offerte par le revêtement, le gaz s'infiltre à travers les espacements entre l'enveloppe et le revêtement des parois, entre le fond et la busette de coulée, ainsi qu'à travers les orifices de ventilation de l'enveloppe. Tout cela provoque un accroissement des frais d'exploitation lors de l'utilisation de la poche, ainsi que des pertes du gaz employé pour le soufflage du métal. Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus. Acet effet l'invention vise une poche de fonderie dont l'exploitation serait plus économique et dans laquelle les pertes de gaz seraient réduites. Cet objectif est atteint du fait que dans une poche de fonderie avec insufflation de gaz dans le métal contenu dans ladite poche, du type comprenant une enveloppe revêtue d'une manière réfractaire et comportant des orifices de ventilation dans ses parois et un revêtement perméable aux gaz portés sur son double fond dans lequel est incorporée une burette de coulée et qui est constitué par une tôle inférieure pleine et une tôle supérieure perforée formant entre elles une enceinte communiquant avec une source de gaz comprimé, selon l'invention le revêtement du fond de la poche est constitué par des pièces étanches aux gaz et dont les joints sont garnis d'un matériau perméable aux gaz, des moyens étant en outre prévus pour prévenir les fuites de gaz à travers les intervalles entre l'enveloppe et le revêtement des parois, entre le fond et la busette de coulée, ainsi qu'à travers les orifices de ventilation ménagés dans l'enveloppe. Grâce à une telle exécution constructive, les poches peuvent être utilisées d'une manière plus économique et les pertes de gaz sont moindres. Il est préférable que le revêtement du fond soit réalisé sous forme d'une maçonnerie constituée de briques étanches aux gaz, et de garnir les joints entre les briques d'une masse réfractaire poreuse perméableaux gaz. Une telle maçonnerie permet de diminuer les frais de main d'oeuvre en réduisant le temps nécessaire au remplacement de la maçonnerie et en augmentant le temps de travail utile. Il est possible de réaliser le revêtement du fond de poche sous forme d'un bourrage en masse réfractaire poreuse perméable aux gaz avec des morceaux de matériau de charge étanche aux gaz. Un revêtement de ce type est moins coûteux et permet d'utiliser des déchets (briques brisées). Il est avantageux d'entourer la busette de coulée d'une bague métallique et de la fixer d'une manière étanche aux tôles formant le double fond de la poche. Cela permet de prévenir les fuites inutiles du gaz de l'enceinte du double fond de la poche à travers l'espacement entre la busette de coulée et la tôle inférieure du fond. Il est préférable que les joints entre le revêtement des parois de la poche et l'enveloppe de celle-ci soient garnis d'une masse réfractaire étanche au gaz. Cela permet de'-prévenir les fuites de gaz inutiles. Il est préférable que les orifices de ventilation de ltenveloppe de la poche soient munis de bouchons maintenus dans lesdits orifices par assemblage fileté. Cela permet d'éliminer les fuites de gaz à travers les orifices de ventilation ménagés dans l'enveloppe de la poche. Pour une meilleure compréhension de l'invention, un exemple non limitatif d'exéckion de la poche de fonderie conforme à l'invention est décrit dans ce qui suit, à l'aide du dessin unique annexé sur lequel sont représentés deux variantes de revêtement conformes à l'invention (vue en coupe suivant un plan vertical). La poche de fonderie comporte une enveloppe 1 garnis d'un matériau réfractaire et dans les parois de laquelle sont prévus des orifices de ventilation 2. te double fond de la poche est formé par une tôle inférieure pleine 3 et une tôle perforée supérieure 5 reposant sur la tôle 3 par l'intermédiaire d'éléments interposés 4. Dans la tôle perforée 5 sont ménagés des orifices 6 de quelques millimètres chacun. tés tôles 3 et 5 forment entre elles une enceinte communiquant par un raccord 7 avec une source de gaz comprimé (non représentée sur le dessin). te revêtement du fond de la poche est constitué par une maçonnerie constituée de briques 8 primaires étanches au gaz et dont les joints 9 sont garnis d'une masse réfractaire poreuse perméable aux gaz. La composition de cette masse peut être la même que celles des blocs poreux connus. Dans le fond de la poche est incorporée une busette de coulée 10. Entre les tôles 3 et 5 est fiée (par exemple soudée) d'une façon étanche une bague métallique 11 entourant la busette et destinée à prévenir les fuites de gaz dans l'espacement entre le fond et la busette de coulée 10. Le revêtement 12 des parois est exécuté sous forme d'une maçonnerie étanche aux gaz, constituée de briques réfractaires ordREAres et d'un joint étanche garni d'une masse de sable-argile ou chamotte-argile. tes joints entre le revêtement 12 des parois et l'enveloppe 1 de la poche sont garnis de masse réfractaire 13 étanche aux gaz, prévenant les fuites de gaz. Pour prévenir les fuites de gaz par les orifices de ventilation 2 percés dans l'enveloppe 1 sont prévus des bouchons 14 vissés dans les parois de ces orifices. Suivant un autre exemple de réalisation, le revêtement du fond est constitué par un bourrage constitué d'une masse réfractaire poreuse. 15 perméable aux gaz et dans laquelle sont incorporés des morceaux 16 d'un matériau de charge étanche aux gaz (morceaux de briques). Dans l'un comme dans l'autre mode de réalisation de l'invention, le revêtement du fond de la poche est constitué par des pièces étanches aux gaz, dont les joints sont garnis d'un matériau perméable aux gaz, des moyens étant prévus pour prévenir la fuite du gaz par les intervalles entre l'enveloppe 1 et le revêtement 12 des parois, entre le fond et la busette de coulée 10, ainsi qu'à travers les orifices de ventilation 2 et l'enveloppe 1. La poche est utilisée de la façon suivante. Après le séchage du revêtement, les bouchons 14 sont vissés dans les orifices 2, puis la poche est remplie de métal. A travers le raccord 7 est amené dans l'enceinte entre les tôles 3 et 5 un gaz comprimé (argon) qui, à travers les joints poreux 9 (ou à travers la masse poreuse 15), pénètre dans le métal sous forme de petites bulles. En montant à la surface, les bulles engendrent dans le métal des courants de turbulence. Les pulsations horizontales de ces courants provoquent des déplacements horizontaux des bulles sur des distances de même ordre de grandeur que l'épaisseur des briques 8 ou des morceaux de matériau de charge 16, c'est-à-dire au'elles assurent une répartition uniforme du gaz sous orme de petites bulles dans tout le volume du métal. La présence de la bague 11, de joint d'étanchéité 13 et des bouchons 14 prévient les fuites inutiles du gaz se trouvant dàns la poche (sans passer par le métal en fusion). L'exploitation de la poche décrite est sensiblement moins coûteuse que celle des poches connues comportant un revêtement constitué de blocs poreux, étant donné que pendant les réparations de la poche conforme à l'invention il suffit de remplacer la couche supérieure de la maçonnerie ou du bourrage entrant en contact avec-le métal, et non pas tous les blocs poreux. En outre, le revêtement décrit du fond de poche contient moins de masse réfractaire poreuse que celui des poches connues comportant un fond formé de bloc poreux, ce qui rend les réparations moins coûteuses. Les'essais industriels auxquels ont été soumis les poches des capacités allant de 0,5 à 160 t d'acier ont démontré que la stabilité du revêtement de leur fond n'est pas inférieure à celle des poches utilisées ordinairement. L'insufflation de gaz dans lacier contenu dans les poches proposées ne nécessite que des pressions de gaz relativement faibles (de 0,5 à 3 atm) et assure des débits élevés de ce dernier. l'insufflation d'argon dans l'acier contenu dans la poche permet d'éliminer efficacement du métal les inclusions non métalliques et gazeuses, tandis que l'insufflation d'azote permet de dissoudre l'acier afin de l'enrichir. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENI) i CT i0N 1. Poche de fonderie avec insufflation de gaz dans le métal contenu dans ladite poche, du type comprenant une enveloppe comportant un revêtement constitué d'un matériau réfractaire et pourvue d'orifices de ventilation dans ses parois, et un revêtement perméable aux gaz porté sur son double fond dans lequel est incorporé une busette de coulée et qui est constitué par une tôle inférieure pleine et une tôle supérieure perforée formant entre elles un enceinte communiquant avec une source de gaz comprimé, caractérisée en ce que le revêtement du fond de la poche de fonderie est constitué par des pièces étanches aux gaz, les joints entre lesquelles sont garnies d'un matériau perméable aux gaz, en ce que ladite poche comporte en outre des moyens permettant de prévenir les fuites de gaz à travers les espacements entre l'enveloppe et le revêtement des parois de celle-ci, entre le fond de la poche et la busette de coulée, ainsi qu'à travers les orifices de ventilation ménagés dans ladite enveloppe 2. Poche suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement du fond de poche est constitué par une maçonnerie constituée de briques étanches aux gaz, les joints entre lesquelles sont garnis d'une masse réfractaire poreuse perméable aux gaz. 3. Poche suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le revêtement du fond de poche est formée d'un bourrage d'une masse réfractaire poreuse perméable aux gaz, dans laquelle sont incorporés des morceaux d'un matériau de charge étanche aux gaz0 4. Poche suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le moyen précité prévenant les fuites de gaz entre le fond de poche et la busette est constituée par une bague métallique entourant la busette de coulée et fixée d'une manière étanche aux tôles formant le double fond de la poche0 5.Poche suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les joints entre le revêtement des parois de la poche et l'enveloppe de celle-ci sont garnis d'une masse réfractaire étanche aux gaz prévenant les fuites de gaz. 6. Poche suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que pour prévenir les fuites de gaz à travers les orifices de:ventiilstiénagés dans l'enveloppe, sont prévus des bouchons 14 pénétrant dans lesdits orifices de ventilation et maintenus dans ces derniers par assemblage fileté.