Brevet FR2167284A1 — publié le 19730824

La présente invention concerne un procédé de coulée pour un métal en fusion ainsi que le dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. L'alimentation en métal en fusion d'un moule ou d'une lingotière se fait en général au moyen d'une poche de coulée, d'un panier de coulée, par exemple pour coulée continue, ou d'un récipient similaire, qui sont munis dans leur fond d'un orifice de coulée calibré. L'élément comportant cet orifice est dénommé busette. Lors de la coulée de métaux à point de fusion élevé, en particulier coulée d'acier liquide, les risques d'une solidification partielle ou totale du métal dans l'orifice de la busette sont relativement grands, du fait que la température du métal au moment de la coulée n1 est généralement que légèrement supérieure à la température de fusion. On a tenté de prévenir le risque d'une solification intempestive du métal dans l'orifice de coulée dlune busette en associant à celle-ci des organes de chauffage tels que résistances électriques, gaines chaufxantes, ou organes similaires, de façon à compenser les pertes thermiques du métal au droit de la busette lors de la coulée, et éviter ainsi une éventuelle solidification de celui-ci. De tels dispositifs donnent satisfaction dans la mesure où ils résistent aux conditions d'emploi auxquelles ils sont soumis. Cependant, ces organes de chauffage consomment une énergie non négligeable et impliquent la mise en oeuvre de dispositions constructives coûteuses. Le procédé de coulée conforme à la présente invention a pour objet d'éviter une solidification intempestive d'un métal en fusion dans l'orifice de coulée d'une busette tout en remédiant aux inconvénients précités et consiste à cet effet à provoquer dans la zone de contact entre le métal en écoulement et la paroi de l'orifice de la busette une réaction exothermique par action sur le métal en fusion d'un agent oxydant délivré à faible débit à travers ladite paroi, de façon à réchauffer le métal dans ladite zone de contact. L'invention comporte également un dispositif de coulée pour mettre en oeuvre le procédé précité, et comprenant une busette munie d'un orifice destiné à l'écoulement d'un métal en fusion contenu dans un récipient, ledit orifice étant pratiqué dans un élément de la busette en matériau réfractaire, caractérisé en ce que ledit matériau réfractaire est constitué par une masse poreuse perméable aux gaz susceptible entre mise en communication avec une source d'un agent oxydant délivré en phase gazeuse. Le dispositif de coulée selon l'invention peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes a) l'élément en matériau réfractaire muni de l'orifice de coulée compor- te une couche d'un matériau réfractaire poreux perméable aux gaz et isolant thermique disposée sur le pourtour de la paroi de l'élément opposée à la paroi de l'orifice de coulée ; b) on ménage autour dudit élément une chambre susceptible d'être mise en communication avec une source d'un agent oxydant en phase gazeuse ; c) ledit élément est compris dans un corps en matériau réfractaire imperméable d) ladite chambre est reliée par une canalisation à une source d'oxygène liquide comportant un détendeur et un organe de réglage de débit. Le procédé selon l'invention permet de provoquer un réchauffement de la couche de métal en contact avec la paroi de l'orifice d'écoulement, c'est-à-di- re de la couche la plus susceptible de se solidifier, ce réchauffement étant dû à la réaction exothermique de l'agent oxydant sur le métal en fusion. Le débit gazeux est réglé à une valeur faible pour que la réaction exotherlique n'entrasse pas d'incidence notable sur la qualité du métal. Ce débit est par ailleurs suffisamment réduit pour qu'il ne se forme pas de turbu lence dans la zone d'écoulement. Le procédé peut Etre mis en oeuvre sans nécessiter un apport extérieur de calories, et avec une consommation d'agent oxydant gazeux très faible. Afin de mieux faire comprendre l'invention et d'en faire ressortir les avantages, on va maintenant décrire un exemple nullement limitatif de mise en oeuvre en se référant aux figures des dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente un récipient de coulée muni d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 représente une vue plus détaillée du dispositif de la figure 1. On a représenté sur la figure 1 un récipient de coulée 1 à garnissage réfractaire et contenant un métal en fusion, par exemple de l'acier liquide ; dans le fond 2 de ce récipient est implantée une busette 3 comportant un orifice de coulée et reliée par une canalisation flexible 4 à une bouteille 5 de gaz liquéfié, par exemple d'oxygène, cette bouteille étant pourvue de fa çon connue d'une vanne d'arrêt, d'un détendeur et d'une vanne de réglage, et de manomètres de contrôle. En se reportant à la figure 2 on voit que la busette 3 comprend un élément 6 muni d'un orifice de coulée dont la partie supérieure présente une forme évasée se raccordant à une partie cylindrique verticale. Cet élément est moulé en un matériau réfractaire, par exemple un réfractaire magnésien, dans des conditions telles qu'il présente des caractéristiques de porosité et de perméabilité permettant le passage d'un gaz à travers les pores communicants dudit matériau vers la paroi de l'orifice de coulée, tout en restant imperméable au métal en fusion. La paroi externe de ltélément peut être revêtue d'une couche 7 d'un matériau poreux perméable aux gaz et présentant des caractéristiques d'isolation thermique, par exemple un réfractaire alumino-siliceux, de façon à concentrer la chaleur vers la zone d'écoulement du métal.L'élément 6 est compris dans un corps d'étanchéité 8 par exemple de forme cylindrique en matériau réfractaire imperméable, ce corps comportant un fond 9 en ltoccu- rence de forme annulaire. L'élément 6 est scellé audit corps cylindrique et au fond respectivement en 10 et 11 au moyen d'un ciment réfractaire d'étanchéité. La zone comprise entre la paroi externe de l'élément 6 et la paroi interne du corps cylindrique d'étanchéité est remplie par une masse de matériau réfractaire 12 de façon à laisser subsister une chambre annulaire 13 au voisinage du pourtour de la paroi externe de l'élément 6. Cette chambre est en communication par une pluralité de canaux 14 agencés dans la masse de matériau réfractaire 12 avec une couronne de distribution d'oxygène 15 reliée à la canalisation 5.La busette 3 est implantée dans le fond du récipient de coulée par tout moyen de fixation connu. En période de fonctionnement un agent oxydant gazeux tel que de ltoxygè- ne industriellement pur est introduit par la canalisation 5 à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique et avec un débit très faible, par exemple de l'ordre de quelques centimètres cubes par minute par décimètre carré de surface de la paroi interne de la busette de façon à venir imprégner le matériau poreux perméable constituant l'élément 6, et en particulier la paroi de l'orifice en contact avec le métal en écoulement. Cet apport d'oxygène provoque une réaction d'oxydation continue dans la couche limite du métal en écoulement avec dégagement de chaleur continu dans la zone de contact entre le métal et la paroi de l'orifice, cette réaction advenant par exemple pour le cas de l'acier par oxydation partielle du carbone ou de traces d'impuretés diverses présentes au sein du métal liquide. L'apport de calories qui en résulte permet d'éviter pendant la coulée une solidification intempestive du métal dans orifice d'écoulement ainsi que la formation de "barbes" ou stalactites de métal solidifié sur le bord inférieur de celui-ci. REVENDICATIONS 1 - Procédé de coulée d'un métal en fusion en écoulement à travers l'ori- fice de coulée d'une busette caractérisé en ce qu'il consiste à provoquer dans la zone de contact entre le métal en écoulement et la paroi de l'orifice de la busette une réaction exothermique par action sur le métal en fusion d'un agent oxydant délivré à faible débit à travers ladite paroi, de façon à réchauffer le métal dans ladite zone de contact. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication précédente comprenant une busette munie d'un orifice destiné à l'écoulement d'un métal en fusion contenu dans un récipient, ledit orifice étant pratiqué dans un élément de la busette en matériau réfractaire, caractérisé en ce que ledit matériau réfractaire est constitué par une masse poreuse perméable aux gaz susceptible d'être mise en communication avec une source d'un agent oxydant délivré en phase gazeuse. 3 - Elément de busette selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte une couche d'un matériau réfractaire poreux perméable aux gaz et isolant thermique disposée sur le pourtour de la paroi de 11 élément opposée à la paroi de l'orifice de coulée ; 4 - Dispositif selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un élément de busette muni d'un orifice de coulée et réalisé en un matériau réfractaire poreux et perméable aux gaz ; une chambre entourant ledit élément ; un corps d'étanchéité en matériau réfractaire imperméable entourant ladite chambre ; et une canalisation traversant ledit corps d'étanchéité et reliant substantiellement ladite chambre à une source d'un agent oxydant en phase gazeuse.