Brevet FR2317034A1 — publié le 19770204

La présente invention se rapporte à la coulée continue des métaux à l'état liquide. Ces dernières années, les techniques de coulée continue ont été largement adoptées pour la production à grande échelle de billettes de blooms et de brames d'acier et d'aluminium. Dans la coulée continue, on fait passer le métal à l'état liquide d'une poche de coulée dans un récipient intermédiaire ("répartiteur garni de réfractaire re" appelé plus simplement dans le suite "répartiteur1,), qui a pour rle de maintenir une pression de métal liquide constante, et du métal liquide passe de la base du répartiteur dans un moule de coulée continue, par une ou plusieurs buses. Un profilé de métal est retiré de la base du moule de coulée dont les parois extérieures au moins sont massives, et ce profilé est ensuite découpé en billettes, blooms ou brames. La qualité du métal coulé peut être amoindrie par des oxydes et d'autres inclusions non-métalliques pouvant être entrainées si le métal liquide provenant du four ou du convertisseur n'est pas manipulé soigneusement. Les principes généraux d'une manipulation soigneuse ont été largement mis au point et, parmi ceux-ci, on peut citer entre autres le fait de prendre soin que le métal ne subisse pas de turbulence excessive et ne soit pas, non plus, expose a l'oxydation atmosphérique dans une mesure supérieure à la mesure inévitable. On a suggéré plusieurs propositions dans lesquelles le courant de métal liquide s'écoulant de la base de la poche de coulée est entouré par un tube de coulée. Les propositions connues de ce type sont complexes en ce qui concerne l'installation et nécessitent un investissement financier consi dérable. Dans de nombreux cas, l'amélioration de qualité du métal coulé n'est pas à la mesure des frais mis en jeu. Selon la présente invention, un procédé de coulée continue dans lequel du métal à l'état liquide passe d'une poche de coulée à un récipient intermédiaire, et dans lequel un tube protecteur est placé autour du métal liquide entre la poche de coulée et le récipient intermédiaire est caractérisé en ce que ledit tube est constitué au moins en son intérieur, par une matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse conductibilité thermique, et en ce que ledit tube est positionné de façon que son extrémité inférieure s'étende au moins jusqu'à la surface du métal liquide se trouvant dans le récipient intermédiaire. Le tube protecteur peut être de n'importe quelle forme appropriée, par exemple de section transversale carrée ou circulaire. Le tube peut être de section transversale constante, ou bien il peut être effilé, en étant plus étroit à sa base qu'à son sommet. Le tube peut être cylindrique et il peut être d'un seul tenant, mais il est préférable qu'il soit de section transversale carrée et qu'il soit constitué par une pluralité de plaques en matière réfractaire calorifuge. Par exemple, le tube peut comprendre quatre plaques disposées de façon à former un tube de section transversale rectangulaire constante, ou bien quatre plaques trapézoidales peuvent être disposées de façon à former un tube de section transversale rectangulaire diminuant vers l'intérieur de son sommet à sa base. Le tube peut être à auto-support, ou bien il peut être supporté par une enveloppe appropriée. Comme on l'a noté plus haut, l'intérieur au moins du tube de protection est constitué par une matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse conductibilité thermique. La totalité du tube peut être constituée par une telle matière, ou bien l'extérieur du tube peut être constitué par une autre matière, par exemple un métal, ou une couche ext6- rieure réfractaire ou céramique. Cette matière réfractaire ou céramique ne doit pas nécessairement avoir la faible masse volumique et la basse conductibilité thermique nécessaires pour l'intérieur du tube. La dimension du tube est largement variable ; le tube peut être ajusté étroitement autour du courant de métal liquide sortant par la base de la poche de coulée, et en fait il peut être, en cours d'utilisation, rempli par ce courant de metal liquide. En variante, les parois du tube peuvent être entièrement hors de contact avec le courant de métal liquide. Les parois du tube peuvent être aussi éloignées que les parois du répartiteur ; par exemple, le tube peut comprendre deux sections qui sont chacune un prolongement de la paroi du répartiteur et deux sections s'étendant transversalement par rapport au répartiteur, les quatre sections définissant un grand tube de section rectangulaire.Deux des parois de ce tube peuvent, si on le désire, faire corps avec des plaques de revêtement consommables placées à l'intérieur du répartiteur pour protéger son revêtement intérieur de briques réfractaires. Si on le désire, une pluralité d'ouvertures d'injection peuvent se trouver dans la paroi du tube pour permettre l'introduction dans la cavité du tube d'un gaz protecteur inerte, comme l'argon. L'intérieur du tube est constitué, comme on l'a noté plus haut, par une matière calorifuge réfractaire de faible masse volumique et de basse conductibilité thermique. Une telle matière peut avoir une composition comprenant des fibres organiques et/ou minérales (de préférence, les deux types de fibres), une matière réfractaire en particules et un liant et l'on connait de telles compositions dans le domaine des matières réfractaires de fonderie et d'aciérie. Parmi les fibres organiques pouvant être utilisées dans de telles compositions, il y a lieu de citer des fibres cellulosiques comme la pâte à papier et, parmi les fibres minérales pouvant être utilisées, il y a lieu de citer les fibres de silicate d'aluminium, les fibres de silicate de calcium et l'amiante. Parmi les matières réfractaires en particules pouvant être utilisées, il y a lieu de citer la silice, la magnésite, l'alumine des aluminosilicates comme l'argile cuite pulvérisée oula chamotte, des silicates de magnésium comme l'olivine et des matières réfractaires car bonées comme le coke broyé.On peut lier la composition dans sa forme au moyen d'un agent liant, par exemple un liant organique comme des résines phényl-formaldéhyde ou urée-formal déhyde ou des amidons, ou bien l'on peut utiliser un liant minéral comme un silicate de métal alcalin ou un hydrosol à base d'oxyde colloidal. Les proportions d'ingrédients préférées de la composition constituant l'intérieur du tube sont, en poids fibres organiques et/ou minérales 2 à 15 % matière réfractaire en particules 75 à 97 % liant l à 10 % De préférence, la masse volumique de la matière du tube est inférieure à 1,5 g/cm3et sa conductibilité thermique est, de préférence, inférieure à 0,0007 cal/s.cm2 et OC/cm. On peut utiliser tous moyens appropriés pour maintenir le tube en position. Comme on l'a noté plus haut, la base du tube doit s'étendre au moins jusqu'S la surface du métal liquide se trouvant dans le répartiteur, et elle peut s'étendre légèrement au-dessous de ce niveau. On se ré férue à cet égard au niveau normal de métal liquide dans le répartiteur pendant la coulée continue, et non au niveau de métal lorsqu'il monte au début d'une coulée et descend à la fin d'une coulée. Le tube peut être supporté par un châssis approprié ou l'analogue reposant sur.le bord supérieurdu répartiteur ou bien, si le répartiteur comporte un c ouvercle, sur ce couvercle. Les moyens pour maintenir le tube en position peuvent permettre de régler la position verticaledu tube. Par exemple, si le tube a une section transversale constante, on peut prévoir une pluralité de brides de fixation séparées verticalement permettant de maintenir le tube sur un châssis fixe à différentes hauteurs. Lorsque le tube a une section transversale rectangulaire on préfère parfois positionner le tube de façon que les diagonales de la section transversale rectangulaire soient sensiblement parallèles à un côté du répartiteur. Cela facilite l'accès aux différents composants de l'ensemble. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe d'un ensemble comprenant une poche de coulée, un répartiteur garni de réfractaire et un tube de protection La figure 2 est une coupe d'une variante d'ensemble, prise perpendiculairement à celle de la figure l La figure 3 est une coupe dans un plan analogue à celui de la figure 1 d'une variante d'ensemble comprenant une poche de coulée, un tube et un répartiteur garni de réfractaire La figure 4 est une vue en plan de l'ensemble du tube et du répartiteur de la figure 3. En se référant à la figure 1, une poche de coulée 1 comporte une buse 2 placée dans sa base de'laquelle sort un courant de métal à l'état liquide 3. Au-dessous de la poche de coulée 1 se trouve un répartiteur 4 (garni de ré frac- taire)comprenant une enveloppe métallique extérieure 5, un revêtement de briques réfractaires 6 et un revêtement intérieur consommable 13 comprenant une pluralité de plaques de matière réfractaire calorifuge. Dans la base du répartiteur se trouvent des buses 7 par lesquelles du métal à l'état liquide s'écoule vers des moules de coulée continue (non representes) situés au-dessous du répartiteur 4. Une fois atteintes les conditions de coulée correspondant au régime permanent, du métal à l'état liquide est présent dans le répartiteur, jusqu'à un niveau 8, et le haut dudit métal est recouvert d'une couche de poudre calorifuge 9. Selon la présente invention, un tube en matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse capacité thermique lO est placé dans un châssis métallique il qui est fixé aux bords supérieurs du répartiteur 4. Comme il ressort de la figure l, le tube 10 entoure le courant de métal liquide 3 sortant de la base de la poche de coulée et il pénètre dans le métal liquide se trouvant dans la poche de coulée sur une courte distance. L'agencement représenté sur la figure 2 est analogue à celui qui est représenté sur la figure l, et des références numériques semblables désignent des éléments semblables. Cependant, sur la figure 2, le tube de protection est formé par deux plaques 14 en matière réfractaire calorifuge se trouvant sur les parois latérales du répartiteur et deux plaques transversales (non représentées) qui s'étendent sur la largeur du répartiteur et s'emboîtent avec les côtés latéraux des plaques 14 pour former le tube de protection. La figure 3 est une vue analogue à la figure 1, mais, dans ce cas, le tube est constitué par des plaques à double couche comprenant une couche extérieure de composition réfractaire 15 et une couche intérieure 16 de matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse capacité thermique. La figure 4 représente l'agencement de la figure 3, en vue de dessus, et il ressort de cette figure que le châssis rectangulaire supportant les plaques à double couche est placé de façon que ses diagonales soient sensiblement parallèle et perpendiculaire à la longueur du répartiteur. L'utilisation d'un agencement selon la présente invention donne lieu a une variété d'avantages par rapport à des agencements connus antérieurement. En premier lieu, il s'avère qu'il y a une réduction considérable d'éclaboussures de métal liquide, en particulier pendant le démarrage de la coulée continue, c'est-à-dire lorsque le répartiteur est rempli pour la première fois. Du fait que l'intérieur du tube est constitué par une matière très calorifuge de faible masse volumique, les éclaboussures de métal éventuelles ne collent pas et ne se solidifient pas sur les parois du tube, mais retombent dans le répartiteur. Il n'y a donc pas de formation de métal solidi f-ié appelé "loup" à l'intérieur du tube, en particulier à son sommet. La formation de métal ("loup") dans cette zone est un inconvénient particulier de certaines structures connues utilisant. des tubes de coulée au-dessous des poches de coulée. Il s' avère que l'utilisation du tube de protection selon l'invention réduit considérablement la turbulence du métal liquide dans la zone de coulée, ce qui est précieux pour réduire les effets d'érosion du métal liquide sur les revêtements intérieurs du répartiteur dans cette zone, notamment sur le revêtement intérieur consommable éventuel utilisé, comme le revêtement intérieur 13 représenté sur le figure 1. Du fait que le tube de protection selon l'invention s'étend jusqu'à la surface du métal à l'état liquide se trouvant dans le répartiteur, un fois que les conditions de régime permanent ont été atteintes, le tube de protection empeche la matière isolante se trouvant éventuellement sur le métal liquide contenu dans le répartiteur, par exemple la poudre isolante 9 représentée sur la figure 1, d'être entrai- née dans le métal liquide. En plus de l'empêchement de cet entrainement, la réduction générale de turbulence et la séparation physique-du recouvrement isolant du point où le courant de métal liquide vient toucher le métal liquide se trouvant dans le répartiteur suppriment la réduction de l'efficacité du recouvrement à la suite de perturbations.En particulier, les recouvrements ont tendance à se fritter légèrement et à se fissurer, si la surface du métal à l'état liquide est per turbée, phénomène qui est très réduit lorsqu'on utilise le tube de protection selon l'invention. I1 est réduit à la fois à cause de l'absence de turbulence que l'on vient d'indiquer et du fait que le tube de protection réduit la quantité de chaleur rayonnante tombant sur la couche de protection superficielle. L'agencement selon l'invention permet un accès satisfaisant à la buse de la poche de coulée, par exemple pour nettoyer la buse à la lance. On peut effectuer ce nettoyage ("lancing") sans avoir à déplacer la poche de coulée. En outre, la présence du tube de protection réduit considérablement la quantité de chaleur rayonnée vers l'environnement par le courant de métal liquide, ce qui non seulement ameliore les conditions de travail et de sécurité du personnel, mais réduit en outre les pertes thermiques et, en conséquence, le degré de surchauffe auquel le métal liquide se trouvant-dans la poche de coulée doit être élevé avant la coulée. L'agencement selon l'invention est simple, léger et facile à monter avant la coulée, et à manipuler pendant et après la coulée. On peut fabriquer l'ensemble du tube et des moyens de support et de positionnement qui lui sont associés à l'écart du répartiteur, et le placer simplement sur le répartiteur avant le début de la coulée. On obtient, en conséquence, des avantages considérables par rapport aux ensembles complexes proposés antérieurement. En outre, on peut réaliser le tube de protection à partir de sections faciles à fabriquer de matières réfractaires calorifuges suffisamment bon marché pour permettre que le tube soit consommable, c'est-à-dire qu'on puisse le jeter à la fin d'un cycle de coulée et utiliser un tube neuf pour le cycle suivant, d'une façon analogue à l'utilisation de revêtement intérieur- consommable 13 décrit ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Procédé de coulée continue dans lequel du métal à l'état liquide passe d'une poche de coulée à un récipient intermédiaire, et dans lequel un tube protecteur est placé autour du métal liquide entre la poche de coulée et le récipient intermédiaire, caractérisé en ce que ledit tube est constitué, au moins en son intérieur, par une matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse conductibilité thermique, et en ce qu'il est positionné de façon que son extrémité inférieure s'étende au moins jusqu'à la surface du métal liquide se trouvant dans le récipient intermédiaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube est supporté uniquement sur le récipient intermédiaire. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube a une section transversale constante et est supporté par plusieurs brides de fixation séparées verticalement en contact avec un support et permettant d'ajuster la position verticale du tube. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble du tube est constitué par une matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse conductibilité thermique. 5. Procedé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube est constitué par une couche intérieure de matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse conductibilité thermique et une couche extérieure de matière métallique, réfractaire ou céramique. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que le tube protecteur est assemblé à partir d'une pluralité de plaques, chaque plaque étant constituée en totalité ou en partie par une matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse conductibilité thermique. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube comprend quatre plaques rectangulaires ou trapézoïdales disposées de façon à former un tube de section transversale rectangulaire. 8. Procédé selon la revendicaiton 7, caractérisé en ce que le tube est supporté sur le bord supérieur du récipient intermédiaire au moyen d'un support, l'une des diagonales de la section transversale du tube étant sensiblement parallele à un côté du récipient intermédiaire. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendica tlonG z à 8, caractérisé on c ua Is tub s'étend au-dessous de la surface du métal liquide se trouvant dans le récipient. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on introduit un gaz inerte à la base du tube. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'intérieur du tube est constitué par une composition comprenant des fibres organiques et/ou minérales, une matière réfractaire en particules et un liant. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérise en ce que les ingrédients sont présents dans les proportions en poids suivantes fibres organiques et/ou minérales 2 à 15 % matière réfractaire'en particules 75 à 97 % liant 1 à lO % 13. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 12, caractérisé en ce que la masse volumique de la matière de l'intérieur du tube est inférieure à 1,2 g/cm3 et en ce que sa conductibilité thermique est inférieure à 0,0007 cal/s.cm2 et 0C/cm. 14. Répartiteur garni de réfractaire sur lequel est supporté un tube de protection, caractérisé en ce que le tube est constitué, au moins en son intérieur, par une matière réfractaire calorifuge de faible masse volumique et de basse conductibilité thermique, et en ce qu'il descend au moins jusqu'au niveau de la surface du métal à l'état liquide se trouvant dans le répartiteur au cours de la coulée continue.