Brevet FR2184456A1 — publié le 19731228

La présente invention concerne un ptoc2 le al- mage par injection d'aluminium dans la poche de coulée d'acier destiné à la coulée continue. Elle concerne également l'appareil destiné à appliquer ledit procédé. Dans la demande de brevet français nO 70 38991 DU 21 octobre 1970 > ayant pour titre : procédé et appareil pour injecter une bande continue d'aluminium dans acier en fusion, déposée par le meme demandeur, on a décrit un procédé et un appareil pour injecter une bande continue d'aluminium dans de l'acier en fusion d'une lingotière de coulée discontinue, après la coulée, pour fabriquer des lingots acier à effervescence interrompue. Cette addition d'aluminium se fait dans l'acier liquide, un certain temps après la coulée'dans une lingotière, ceci ayant le but d'obtenir une qualité d'acier bien déterminée appelée acier stabilisé.La demande de brevet 70 38 991 indiquait que le procédé pouvait éventuellement s'appliquer à la fabrication d'acier calmé en ligotières de façon à supprimer certains défauts de surface. Cette invention était, en outre, susceptible d'application dans la coulée continue. La présente invention concerne un procédé d'in jection d'une bande continue d'aluminium pour calmer des aciers destinés à ètre coulés d'une façon continue, cette opération s'effectuant dans la poche de coulée. En effet, pour diverses raisons et, notamment des facilités de coulée, d'éliminations de défauts de surface, llhomogénéité, la répartition équitable des divers constituants, l'acier coulé en continue doit etre calmé au pré-lable. Ce calmage se fait généralement à ltaluminium. I1 s'effectue lors de la coulée du métal élaboré sortant de appareil de production, dans la poche de coulée.Pour des raisons dthomogénéité, d'améliorations des caractéristiques mécaniques, il est de plus en plus préconisé d'effectuer sur le métal coulé en poche un énergique brossage à ltargon3 à travers, par exemple, de briques poreuses fixées dans le fond de la poche ou par tout autre moyen, avant de couler en continue le métal ainsi traité. Il a été observé, cependant, que ce traitement très efficace avait l'inconvénient de réduire considérablement le pourcentage résiduel des produits calmants, ltaluminium principalement. Ce phénomène est du au brassage du métal calmé avec le laitier plus ou moins oxydé surnageant. Ce laitier oxyde les produits calmants. I1 en résulte une perte importante de produits calmants résiduels et une imprécision pour la teneur finale de ceux-ci. L'addition, dans l'acier de la poche, de lingots d'aluminium, de grenailles de ce métal ou de toute autre forme dXaluminium généralement utilisé pour le calmage de l'acier, est inefficace, pour deux raisons essentielles - il existe une couche visqueuse de laitier oxydé surnagean le métal ; cette couche est parfois une croute difficile à traverser ; cette couche empeche mécaniquement la pénétration du métal. - il existe une grande différence de densité entre l'aluminium et l'acier, si bien que ltaluminium, par l'effet de la poussée d'Archimède, ne peut pénétrer au fond de la masse d'acier liquide. A cause de ces raisons essentielles, il était nécessaire d e prévoir un procédé apparenté à celui décrit dans la demande de brevet 70 38 991. Ladite demande de brevet concernait également un appareil destiné å injecter une bande continue d'aluminium avec un bras :obi1e. L'ensemble de de l'appareil était mobile et pouvait se placer au-dessus des lingotières. Dans le cas présent, ce genre d'appareil n1 était plus possible car, dans la poche, il est nécessaire d'introduire des quantités relativement grandes d'aluminium (plusieurs centaines de kilogrammes) et un appareil mobile était inconcevable, et inutile l'adaptation étant faite en une fois. La présente invention prévoit, en plus du procédé sus-mentionné, un appareil adapté à l'application du procédé. Le procédé est caractérisé par le fait que l'on effectue les opérations suivantes a) on coule l'acier en poche avec très peu de calmant, de l'ordre du dixième de 1 totalité de l'addition d'aluminium; b) on brasse le bain d'acier énergiquement par injection d'un gaz neutre sous pression à la base de la poche, le gaz étant géndralement de l'argon; c) on injecte dans l'acier, par le dessus à travers le laitier et le plus loin possible dans le fond de la poche, le restant du calmant soit les neuf dixièmes sous forme de bande continue d'aluminium. L'injection de la bande d'aluminium s'effectue à l'aide d'un appareil spécial verticalement, perpendiculairement à la surface de l'acier liquide, à l'aide d'un appareil spécial, de préférence au-dessus de la zone où le gaz neutre a été injecté. L'appareil destiné à appliquer le procédé sus-mentionné est caractérisé par le fait qu'il comporte Ün dévidoir fixe supportant la bande sous forme de rouleaux d'un poids correspondant à l'addition, et un groupe entraineur fixe ti rant sur la bande pour la rabattre vers le bas la dresser et la pousser vers la poche à grande vitesse, de façon que la bande entre perpendiculairement dans la surface de ltaeier liquide e Suivant un variant le dévidoir fixe est situé au-dessus du groupe entraineur, fixé sur ce dernier. Le groupe entraineur est conçu pour avoir une adhérence sur la bande, tout en la guidant le mieux possible et en permettant l'introduction facile de celle-ci, pour s'adapter aux différentes dimensions de bandes et pour projeter ladite bande verticalement vers le bas à l'endroit et à la vitesse voulus. Le groupe entraineur comporte - un élément infléchissant la bande vers le bas en l'incur- vant suivant un rayon relativement grand; - et un élément entraineur proprement dit, qui dresse la bande et ltentrainev en la guidant, vers le bas, cet élément ayant la forme d'une chaine continue supportant des patins, tournant entre deux pignons, ladite chaine étant analogue à une chenille de char dont les patins stappliquent suivant une surface maximum sur la bande grâce à une contrebutée possèdant un train de rouleaux montés sur une chape commune susceptible de se déplacer perpendiculairement à la bande et à la surface des patins s'appliquant sur ladite bande, ledit mouvement de la chape étant assuré par un vérin pneumatique susceptible, notamment, d'appliquer élastiquement les rouleaux contre la bande suivant une force suffisante pour dresser et entrainer celle-ci à une vitesse voulue par un moyen dlentraine- ment à vitesse variable des pignons de la chaine, l'élément entraineur étant susceptible de s'adapter à différentes dimensions de bandes. L'élément infléchissant la bande est, de préférance, une roue coopérant avec au moins un galet d'appui tandis que l'élément entraîneur peut guider la bande et s'adapter à différentes dimensions de bandes, en prévoyant des gorges dans les patins et les rouleaux, lesdites gorges se conformant à la section de la bande choisie. Suivante une autre variante le groupe entraineur peut etre constitué par une série de galets moteurs, dtun cet6, de la bande et par une autre série de contre galets d'appui, de autre coté de la bande. La description ci-après donne un exemple non limitatif du procédé ainsi que de llappareil, objet de 11 invention, celui-ci étant illustré par le dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue schématique en élévation de l'appareil composé du dévidoir et du groupe entraineur. La figure 2 est une vue en plan du meme appareil. La figure 3 est une vue schématique en élévation de l'installation travaillant dans une poche de coulée. La figure 4 est une vue en plan de la poche de coulée. La poche de coulée 50 , avec son revetement réfractaire 51 > est transportée par un chariot 52 sur des roues 53. Elle contient plusieurs centaines de tonnes d'acier liquide 54 qui est susceptible d'etre brassé énergiquement par une inJection d'argon (flèche 55) dans une tuyauterie 56 qui débouche dans des briques poreuses 57 fixées dans le fond de la poche 50 et qui constituent une partie du revetement rétractaire 51. L'acier liquide 54 est recouvert d'une couche de laitier 58. Ces dispositions sont connues et ne font pas partie de l'invention. Le procédé actuel consiste-d introduire l'addition d'aluminium au moment de la coulée dans la poche. L'inconvénient est que par suite du brassage, italuminium contenu dans -l'acier est oxydépar le laitier si bien que le calmage est inefficace, qu'il faut utiliser une grande quantité d'aluminium qui se retrouve essentiellement dans le laitier 58. Le procédé de l'invention consiste à placer l'appareil, reperd globalement par 59, sur un plancher 60 muni d'une petite ouverture 61 sous laquelle on fait passer le chariot 52 avec la poche de coulée 50 dans laquelle, au moment de la coulée, on ntaura introduit que dix pour cent environ de l'addition totale d'aluminlum. La deuxième opération consistera à brasser le bain d'acier liquide 54 énergiquement par injection d'argon (flèche 55) dans le tuyau 56 de manière qu'il se diffuse par les briques 57 et agite fortement le bain d'acier liquide 54.La troisième opération du procédé de l'invention, consiste à injecter dans la poche, après brassage au sein de l'acier en fusion, par le dessus à travers le laitier 58 et le plus loin possible dans le fond de la poche, le restant du calmant sous la forme d'une bande continue 9 d'aluminium qui est propulsée rapidement, perpendiculairement à la surface de l'acier liquide de façon à pénétrer profondément au sein de celui-ci. Cette injection se fait de préférence au-dessus des briques poreuses 57 car, à cet endroit, il existe une zone 62 où la couche de laitier 58 est moins épaisse et peut être pénétrée plus facilement par la bande 9. On s'arrange pour faire pénétrer la bande 9 verticalement, perpendiculairement à la surface du laitier 58 et de placier liquide 54 de façon à éviter que la bande 9 ne s'infléchisse et remonte obliquement au sein de l'acier liquide 54. En effet, le problème est de faire pénétrer la bande 9 le plus profondément possible au fond de la poche 50. L'introduction de la bande 9 concerne Slessentiel- de l'addition d'aluminium, c'est-à-dire enviroiï 90 ffi de celle-ci et elle sflteffectue le plus rapidement possible de fason à ce rue l'aluminium solide puisse parvenir au fond de la poche 50 avant qu'il ne soit fondu et pour qu:il se combine chimiquement à certains composants de l'acier en fusion 54 meme au fond de ladite poche. L'appareil destiné à appliquer le procédé tel qu'il vient d'etre défini ci-dessus est décrit avec plus de détails ci-après et illustrés plus particulièrement aux figures 1 et 2. Cet appareil s'apparente à celui qui a été décrit dans la demande de brevet 70 38 991 mais il a du etre adapté à une injection rapide d'une grande quantité d'aluminium qui doit etre dosée avec précision en fonction de la capacité de la poche 50. Cet appareil se compose d'un train entraineur repéré globalement par 8 et d'un dévidoir Il sur lequel on pose des bobines 10 de bandes continues 9. Le dévidoir li peut comporter un mandrin 63 sur lequel on place une bobine 10 dont le poids correspond à la dose d'aluminium à injecter dans la poche 50, c'est-à-dire les 90 p du calmant.Cette dose est calculée en fonction de la qualité de l'acier et du poids de l'acier contenu dans la poche 50. condition de pouvoir disposer d'une hauteur suffisante, (1,50 m à 2m) ce qui est généralement le cas dans les ! ciéries à coulées continues (aciéries modernes), il est possible adapter le mandrin dévidoir 63 sur la machine 8. L'axe vertical dumandrin 63 sera réglé de façon que la partie médiane de la bobined'aluminium soit dans l'axe de projection des galets. L'axe horizontal étant entré 5m et 2 m au-dessus de l'entrée du système d'entraînement. La bobine est mise en place par un appareil de levage quelconque. Une extrémité de la bande est engagée dans le système d'en trainement. L'appareil est alors pret pour injecter la bande d'aluminium dans la poche. L'appareil est ainsi simplifié et la place occupée est minime. Le train entraineur 8 de la bande 9 comporte un guide d'entrée 64 pour la bande 9 qui est introduite entre un e roue 65 et un galet 66, roue autour de laquelle s'infléchit la bande continue 9 pour etre introduite dans la train entraineur 8 proprement dit composé d'une chaîne 18 continue supportant des patins 20 et d'une contre-butée 67 pos sédant un train de rouleaux 31, 32, 33, 34, 35 montés dans une chape commune 36. L'élément entraineur 8 dresse la bande 9 entre la chaine 18 et les rouleaux 31, 32, 33, 34, 35 et la guide en la poussant vers le bas. Les patins 20 ainsi que les rouleaux 31, 32, 33, 34, 35 > comportent des gorges se conformant à la section de la bande 9 de façon à la guider convenablement. Comme dans le demande de brevet 70 38 991, la chaine 18 tourne entre deux pignons 21 et 22 et elle est analogue à une chenille de char ; elle est prévue pour que les patins 20 stappliquent suivant une surface maximum sur la bande 9. La chape 36 est susceptible de se déplacer perpendiculairement à la bande 9 au moment où elle se trouve entre la chaine 18 et les rouleaux fous 31, 32, 33 > 34, 35, c'est-à-dire qutel- le est susceptible de se déplacer perpendiculairement d la surface des patins 20 qui sont appliqués sur ladre bande, grâce à un vérin pneumatique 30 auquel elle est reliée par la tige 29. Ainsi, les rouleaux 31, 32, 33, 34 > 35, sont appliqués élastiquement contre la bande 9 suivant une force suffisante pour dresser et entrainer celle-ci. L'entrainement de la bande est assuré par la chaine 18 qui est motrice et entrainée par les pignons 21 et 22.L'axe du pignon 21 est commandé par la roue 25 reliée par une chaine 26 à un pignon 68 calé sur l'arbre d'un bloc moto-réducteur variateur 27. Celui-ci permet d'entrainer la bande à la vitesse voulue. Les patins 20 et les rouleaux 31, 32, 33, 34, 35, sont interchangeables de manière à pouvoir adapter les dimensions de leurs gorges aux différentes sections de bandes 9. Dans le cas d'utilisation laminé sous forme de méplat de façon a augmenter la surface d'adhérence, et pour éviter l'usure rapide de la chaine 18 qui travaille généralement dans une atmosphère chaude et poussièreuse, trop peu souvent huilée et graissée, il est possible de placer les chaines d'entraînement du moteur et de l'injecteur dans un carter a l'abri des poussières, ou les deux chaines peuvent baigner dans lthuile, de remplacer la chaine d'entraînement 18 supportant des patins, par 3 galets striés horizontalement, en face desquels la contre-butée 67 possèdera 3 rouleaux à gorge, logés dans la chape 36, qui se déplacent horizontalement en face des galets entraineurs par l'intérmédiai- re du vérin pneumatique 30. On se sert de appareil de façon analoque à ce qui a été décrit dans la demande de brevet 70 38 991. Ici on place la bobine 10 de poids voulu sur le mandrin 63 du dévidoir 11. On introduit la bande 9 dans le guide 64 et entre la roue 65 et le galet 66. On infléchit la bande 9 pour 11 introduire dans le train entraineur 8 entre la chaine 18 et les rouleaux 31, 32, 33, 34, 35, 36, après avoir préalablement retiré la chape 36 en agissant sur le vérin 30.On rapproche la chappe 36 de la chaine 18 en agissant en sens inverse sur le vérin 30 de manière à comprimer convenablement la bande 9 entre les patins 20 de la chaine 21 et les rouleaux 31, 32 > 33 > 34, 35, de la chape 36 en s'arrageant pour que ladite bande 9 se place convenablement dans les gorges des patins 20 et des rouleaux 91, 32, 33, 34, 35. On met en route par 8-coups le bloc moto-réducteur variateur 27 de fa çon à faire avancer la bande 9 dans l'ouverture 61 et à préparer sa présentation au-dessus de la poche 50. Lorsque le brassage à l'argon de l'adier liquide 64 de la poche, est convenablement effectué, on met en route le bloc moto-réducteur-variateur 27 de façon à introduire la totalité de la bande 9 dans le bain d'acier liquide 54 contenu dans la poche 20, en faisant traverser la couche de laitier 58 par ladite bande 9. REVENDICATIONS 10) Procédé de calmage par injection d'aluminiu m dans la poche de coulée d'acier destiné à la coulée continue, c a r a c t é r i s é par le fait que l'on effectue les opérations suivantes a) on coule l'acier en poche avec très peu de calmant, de l'ordre du dixième de la totalité de l'addition d'aluminium; b) on brasse le bain d'acier énergiquement par injection d'un gaz neutre sous pression à la base de la poche, le gaz étant généralement de l'argon, c) on injecte dans l'acier, par le dessus, à travers le laitier, le plus loin possible dans le fond de la poche, le restant du calmant, soit les neuf dixièmes, sous forme de bandes continues d'aluminium. 20) Procédé, tel que défini dans la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait qu'on injecte la bande d'aluminium d l'aide d'un appareil spécial verticalement, perpendiculairement à la surface de l'acier liquide. 30) Procédé, tel que défini dans la revendication 2, c a r a c té r i s é par le fait que l'on injecte la bande d'aluminium au-dessus de la zone où le gaz neutre a été injecté pour assurer le brassage de l'acier en fusion. 40) appareil destiné à appliquer le procédé, tel que défini dcns l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3 prise isolément, c a r a c t é r i s é par le fait qu'il comporte un dévidoir fixe, portant la bande sous forme de rouleaux d'un poids correspondant à l'addition, et un groupe entraineur fixe tirant sur la bande pour la rabattre vers le bas, la dresser et la pousser vers la poche à grande vites se de façon que la bande entre perpendiculairement dans la surface de l'acier liquide. 5 ) appareil, tel que défini dans la revendication 4, c a r a c t é r i s é par le fait que le dévidoir fixe est situé au-dessuus du groupe entraineur fixé sur ce dernier. 5") Appareil, tel que défini dans la revendication 4, c a r a c t é r i s é par le fait que le groupe entraineur est conçu, pour avoir une grande adhérence sur la bande tout en la guidant le mieux possible et en permettant llintroduction facile de celle-ci, pour s'adapter aux différentes dimensions de bandes; et pour projecter ladite bande verticalement vers le bas à ltendroit et à la vitesse voulues. 70) Appareil, tel que défini dans la revendication 6, c a r a c t é r i s é par le fait que le groupe entraineur comporte un élément infléchissant la bande vers le bas en l'incurvant suivant un rayon relativement grad; et un elément entraineur proprement dit qui dresse la bande et l'entraîne, en la guidant, vers le bas, cet élément ayant la forme d'une chaine continue portant des patins tournant entre deux pignons, ladite chaine étant analogue à une chenille de char dont les patins stappliquent suivant une surface maximum sur la bande grece à une contre-butée possédant un train de rouleaux montés sur une chape commune susceptible de se déplacer perpendiculairement à la bande et à la surface des patins s'appliquant sur ladite bande, ledit mouvement de la chape, étant assuré par un vérin pneumatique Susceptible, notamment d'appliquer élastiquement les rouleaux contre la bande suivant une force suffisante pour dresser et entrainer celle-ci à une vitesse voulue par un moyen d'entrainement à vitesse variable les pignons de la chaine, l'été ment entraineur étant susceptible de adapter à différente dimensions de bandes. 7 80) Appareil, tel que défini dans la revendication 7, c a r a c t é r i s é que l'élément infléchissant la bande est une roue coopérant avec au moins un galet d'appui tandis que l'élément entraineur peut guider la bande et adapter à différentes dimensions de bandes tout en prévoyant des gorges dans les patins et les rouleaux, lesdites gorges se conformant à la section de la bande choisie. 90) Appareil, telque défini dans la revendication 6, c a r a c t é r i s é par le fait que le groupe entraineur peut etre constitué par une série de galets moteurs, dtun coté, de la bande et par une autre série de contre galets d'appui, de 1 'autre cpté de la bande.