Brevet FR2471237A1 — publié le 19810619

La présente invention se rapporte à une tête chaude pour lingotière, comprenant un certain nombre de feuilles de matière fibreuse isolante, dans laquelle les parois en principe verticales de la tête chaude consistent en un certain nombre de - feuilles placées l'une près de l'autre et serrées les unes contre les autres, ces feuilles couvrant principalement la partie supérieure des parois d'une lingotière lorsque la tête chaude est placée dans la lingotière. La tête chaude a une limite supé- rieure consistant en une ou. plusieurs feuilles de matière fibreuse isolante qui, de façon générale, couvrent l'ouverture formée par les feuilles ver- ticales, et un ou plusieurs récipients sont arran- gés dans l'espace en dessous de cette limite, pour contenir les additifs divers (par exemple des pro- duits s'opposant au fonctionnement en cheminée, de b la poudre antibouillonnement, etc.) utilisés pendant la coulée. La pratique consistant à introduire des feuilles isolantes dans une tête chaude pour ré- duire le taux de perte de chaleur de la matière fon- due, lorsqu'on coule le métal dans une lingotière, est bien connue. Les feuilles jouent ici le rôle de revêtement isolant du sommet de la lingotière. L'emploi de matière fibreuse douée de pro- priétés isolantes et faite d'une matière contenant par exemple de la perlite, une charge de cellulose et un liant est connu aussi. On coupe ces feuilles à partir de feuilles de grandes dimensions ou on les coule à la forme voulue. On constitue ainsi la tête chaude en joignant des feuilles successives l'une à l'autre dans la lingotière jusqu'à ce que toutes les surfaces soient recouvertes. Dans cer- taines applications, on forme une tête chaude dans laquelle les feuilles dépassent au-dessus de la lin- gotière. Dans le cas le plus simple, on stabilise la position de la tête chaude par fixation des feuilles en utilisant des coins de la même matière aux bords des feuilles. On se référera par exemple à la demande de brevet suédois No. 7602987-5, à ce propos. On fait aussi des feuilles avec des parties saillantes, notamment lorsqu'on utilise des feuilles coulées. Les saillies servent de supports qui repo- sent sur la tranche de la lingotière lorsqu'on met les feuilles dans la lingotière. On connaît aussi l'emploi de différents dis- positifs de fixation pour les feuilles. Les disposi- tifs de fixation sont en général des éléments de fil métallique que l'on fixe près de la partie supérieure de la lingotière et à chaque feuille. On connaît un certain nombre de solutions basées sur ce principe (voir par exemple les brevets britannique No. 1 111 334; et des Etats-Unis d'Amérique Nos. 3 506 236 et 3 966 167). Pendant la coulée effective, on ajoute, sui- vant des techniques connues, des additifs tels que composé anti-cheminée, poudre anti-bouillonnement, etc. Il faut pour cela que l'acier fondu soit rendu accessible aux additifs. Des gaz qui peuvent être très gênants sont produits lorsqu'on ajoute les addi- tifs. Le travail pour ajouter les additifs est,aussi, dangereux. Pour faciliter l'addition des additifs, on a essayé de faire des charges de ceux-ci dans des sacs que l'on jette à la surface de l'acier à un moment convenable durant le processus de coulée. Les sacs glissent parfois à la surface de l'acier et vont s'arrêter au côté de l'acier. Le but du composé anti-cheminée est d'accroître considérablement la température au sommet du lingot. Lorsque la réaction qui augmente la température a lieu, il s'élève de grandes flammes, enplus du dégagement de gaz dont il a été fait mention plus haut, et ces flammes constituent un danger de brû- lure.Les températures élevées qui existent à la coulée sont également une source de risques de blessures pour le personnel dès qu'une intervention manuelle est nécessaire. L'invention concerne un dispositif destiné à éliminer complètement les problèmes décrits ci- dessus. L'invention permet de mettre les additifs dans la lingotière avant de couler l'acier, après quoi la chaleur provenant de l'acier fondu assure que l'addition des additifs ait lieu au bon moment. Aux feuilles de la tête chaude qui-sont adaptées dans la lingotière avant la coulée s'ajoutent un ou plusieurs récipients pour les additifs. Chaque réci- pient est fait d'une matière que la chaleur de l'acier fondu détruit, libérant ainsi les additifs dans le récipient, à la surface de l'acier fondu. Dans le dispositif proposé, tous les éléments, y compris le récipient, sont fixés les uns aux au- - tres pour former un ensemble que l'on adapte aux dimensions de la lingotière avant qu'on le mette dans la lingotière. La faible densité de la matière des feuilles fait qu'il est possible de mettre l'ensem- ble dans la lingotière sans effort physique impor- tant. Dans une forme de l'invention, le récipient est conçu avec uycertain nombre de compartiments pla- cés les uns au-dessus et/ou à côté des autres, pour assurer une addition graduelle d'additifs pendant la coulée. L'ensemble est conçu de telle sorte qu'une ou plusieurs feuilles forment la limite supérieure de la tête chaude et de préférence aussi-que plusieurs récipients soient situés les uns au-dessus des au- tres en formant la limite supérieure du récipient placé le plus haut. Le gaz engendré-pendant la cou- lée est enlevé de la lingotière par des trous de ventilation prévus entre les feuilles qui forment cette limitation supérieure et les feuilles en principe verticales de la tête chaude. Le récipient est de préférence constitué d'une boîte dont le dessus est ouvert et dont les -parties supérieures des parois sont fixées à pro- ximité de 'la partie supérieure de la'tête chaude. On fixe alors les parties supérieures du sommet des parois du récipient ou les parties'-prolongées de celui-ci, par exemple en les coinçant contre Les parois de la tête chaude et/ou contre la limite supérieure de la tête chaude. -Le récipient est fait d'une matière adaptée aux conditions spéciales de l'application envisagée. Il est fait ordinairement de carton, de préférence avec une épaisseur de parois de 0,3 à 0,8 mm. D'au- tres matières telles que le métal, le bois, etc., - peuvent entrer dans la construction du récipient. On a trouvé que l'aluminium convenait pour certaines applications. Dans les versions dans lesquelles plus d'un récipient est disposé dans la tête chaude, les récipients sont faits de matériaux différents dans certaines applications. Le moment de l'addition des adhésifs est guidé par le choix de la matière et de ltépaisseur de la matière. Le concept de l'inven- tion comprend aussi la possibilité de mettre des revêtements de préférence lâches dans le fond de chaque récipient. Un tel revêtement, aussi,affecte le moment de l'addition des additifs, tout en ayant une action stabilisante sur la forme du récipient. 3-5 Le revêtement empêche la tendance du fond du réci- pient à prendre'de la flèche, particulièrement dans le cas de grandes lingotières, empêchant ainsi la concentration résultante des additifs au centre de l'acier fondu. Des variations dans l'épaisseur du revêtement, de la partie centrale de chaque réci- pient aux côtés, offre aussi la possibilité d'amé- liorer la distribution des additifs en travers de la surface de l'acier, lorsque c'est nécessaire. Dans une forme de réalisation de l'invention, un certain nombre d'éléments espaceurs sont arran- gée entre la limite supérieure de la tête chaude et ses parois. On peut utiliser les éléments espaceurs pour adapter les dimensions de la tête chaude à celles de la lingotière dans laquelle la tête chaude est montée. Dans certaines formes de réalisation, les éléments espaceurs jouent le rôle d'espaceurs pour obtenir les ouvertures de ventilation décrites plus haut Comme décrit plus haut, pendant la coulée, la chaleur provenant de l'acier fondu conduit au brûlage des récipients, et l'additif est introduit dans l'acier à un moment convenable du processus de coulée et/ou de solidification. Dans le cas o il y a plus d'un récipient, la chaleur développée en raison de l'addition du composé anti-cheminée à partir d'un récipient inférieur contribue au brûlage du récipient supérieur. La chaleur engendrée a pour résultat aussi que les feuilles de matière fibreuse sont largement détruites en sorte que, suivant l'invention, on ne vise à l'emploi d'une tête chaude qu'une fois. Ceci est acceptable puisqu'il est simple de placer la tête chaude dans la lingotière; elle augmente la sécuri- té,-augmente le rendement de chaque lingot et coûte relativement peu par rapport aux têtes chaudes 24712 7 6X de construction simple, est d'une fabrication fa-- cile et utilise des matières premières à relative- ment bon marché. Suivant l'invention, on place la tête chaude dans la lingotière avant la coulée et elle n'exige aucune intervention nouvelle pendant la coulée ou pendant la solidification qui lui fait suite.Ceci évite les risques associés à la production de gaz pendant la coulée, tout en améliorant l'homogénéité du lingot comparativement à l'effet des techniques antérieures, parce que les additifs utilisés sont ajoutés auxmomentsvoulus et sont distribués uni- formément sur la surface de l'acier. Des essais pratiques ont montré que l'on réalise souvent un gain d'au moins 10 % sur les lingots mis au rebut, comparativement aux résultats des techniques connues antérieurement. Dans certaines formes de réalisation, la feuille qui forme la limite supérieure de la tête chaude est mobile par rapport aux parois verticales de la tête chaude. Lorsque de grandes quantités de gaz sont produites dans la lingotière, la feuille - est soulevée de sa position de repos, éliminant ainsi l'effet de soulèvement de la tête chaude, qui peut se produire si les ouvertures de ventilation décrites antérieurement ne sont pas capables de ii- bérer les gaz engendrés d'une manière suffisamment rapide. La limite supérieure doit de préférence n'être reliée qu'en un bord,de préférence à l'aide de dispositifs analogues à des charnières, avec une ou plusieurs des parois de la tête chaude Dans certaines formes de réalisation, la limite su- périeure est reliée aux parois de la tête chaude à l'aide d'éléments élastiques. Dans le cas o la li- mite supérieure consiste en deux ou plusieurs feuilles :- 7 disposées l'une à côté de l'autre, le nombre des. feuilles mobiles est pris en fonction de la quan- tité de gaz que l'on s'attend à voir engendrée dans la lingotière. La tête chaude et le récipient con- sistent en une unité,tant avant qu'après que l'ensemble ait été placé dans la lingotière. On décrira l'invention avec plus de détails ci-après, en se basant sur un certain nombre de figures sur lesquelles: - la figure 1 montre une coupe partielle dans -une vue en perspective d'un modèle de tête chaude; - la figure 2 montre une coupe à travers une tête chaude du type montré à la figure 1,,la tête chaude étant placée dans une lingotière; - la figure 3 est une vue en plan par-dessus de la tête chaude représentée à la figure 1; - les figures 4a et 4b montrent des vues en perspective d'une forme de réalisation en variante d'une tête chaude, agencée avec des éléments espa- ceurs - la figure 5 montre une coupe partielle à travers une tête chaude du type montré aux figures 4a et 4b, avec la tête chaude placée dans une lin- gotière; - la figure 6 montre une coupe d'une vue en perspective d'une autre réalisation de la tête chaude; - la figure 7 montre une coupe de la forme de réalisation montrée à la figure 6, avec deux ré- cipients placés l'un au-dessus de l'autre, et avec la tête chaude placée dans une lingotière; X - les figures Sa et 8b montrent la forme de réalisation de la tête chaude de la figure 6, vue de dessus et de dessous - la figure 9 représente une forme de réali- sation de la tête chaude, comportant une limite supérieure qui est mobile; et- - la figure 10 montre une coupe à travers une vue en perspective de la forme de réalisation représentée à la figure 9. Les figures 1 à 5 montrent une forme de réa- lisation de l'invention, dans laquelle une tête chaude 10 est faite d'un certain nombre de feuilles verticales servant de bases, 11 à 14, et d'une li- mite supérieure 15 montrée aux figures par les dési- gnations 15a et 15b.Des ouvertures de ventilation 16 et 17 sont montrées entre la limite supérieure 15 et les feuilles verticales 11 à 14. Un récipient 20 contenant des additifs 21, par exemple un composé anticheminée, de la poudre anti-bouillonnement,etc., est arrangé en dessous de la limite supérieure. Dans certaines formes de réalisation, l'additif est con- tenu dans une enveloppe séparée 22 qui, à son tour, est enfermée dans le récipient 20. Le récipient 20 est constitué de préférence d'une boîte de carton sans couvercle et fermée par la limite 15 qui est fixée dans l'ouverture du récipient. La surface su- périeure de la limite 15 et les bords supérieurs des. feuilles verticales sont situés en principe dans le même plan. Les feuilles verticales et la limite 15 sont fixées les unes aux autres par un disposi- tif de fixation 23 montré comme formé par des vis, sur les figures. Les figures montrent aussi que les sections de parois supérieures du récipient 20 sont serrées entre les parois verticales 1l à 14 et la limite 15 pendant la fixation, alors que dans certains cas, les dispositifs de fixation pénètrent dans la matière de la paroi du récipient. Ceci détermine une localisation du récipient 20 en dessous de la limite 15. Les feuilles verticales 11 à 14 sont fixées les unes aux autres par des dispositifs 26 qui consistent, par exemple, en des pinces reliant les feuilles les unes aux autres. Les figures 4 et 5 montrent une forme de réa- lisation de i'invention dans laquelle la distance entre les feuilles verticales 11 à 14 et la limite b est déterminée par l'élément-espaceur 18. Les éléments espaceurs sont de préférence situés dans la région o les dispositifs de fixation 23 relient les feuilles verticales 11 à 14 à la limite supé- rieure 15b. L'emploi d'éléments espaceurs est représenté en particulier à la figure 4a, o la limite supé- rieure 15b possède une surface de bord extérieure en principe en accord avec les surfaces limites intérieures des feuilles verticales. Les éléments espaceurs sont relativement courts en sorte que les ouvertures de ventilation 17 s'obtiennent entre la limite supérieure 15b et les feuilles verticales 11 à 14. Les dimensions des ouvertures de ventila- tion sont commandées en changeant la longueur et l'épaisseur des éléments espaceurs, en sorte que les ouvertures soient proportionnées par rapport à la quantité de gaz produite pendant la coulée. Bien que l'emploi des éléments espaceurs ne soit montré que sur les figures 4-et 5, il est clair que des éléments espaceurs peuvent être arrangés de façon correspondante dans les têtes chaudes du type montré.à la figure 1. La coupe montrée à la figure 5 s'applique également à la forme de réali- sation de l'invention qui vient d'être mentionnée. Les figures 6 à 8 montrent une forme de réalisation de l'invention dans laquelle la limite supérieure 15c repose contre les surfaces de bord supérieures des parois de tête chaude lia à 14a, et elle leur est fixée au moyen des dis- positifs de fixation 23. La forme'de la limite su- périeure 15c est mise en accord avec la forme du récipient 24 situé en dessous et est choisie de telle façon que-les ouvertures de ventilation 19 soient formées entre la limite supérieure et les feuilles verticales de la tête chaude. Le récipient 24 est réalisé avec des rabats dirigés vers l'extérieur, 25, situés entre la'limite c et les surfaces de bord supérieures des feuilles verticales de la tête chaude. Ainsi, la fixation-de la limite 15c par rapport aux surfaces de bord ou tranches supérieures des feuilles verticales de la tête chaude signifie que les rabats 25 sont fixés entre la limite supérieure et les surfaces de bord'. De ce fait, les rabats jouent le rôle de dispositifs de fixation ainsi que de dispositifs de portée pour le récipient 24. Le récipient 24 est de forme telle que des espaces sont formés dans les régions de coin inté- rieures de la tête chaude, ces espaces étant en re- -' lation avec les ouvertures de ventilation 19 dont il a été fait mention précédemment. Cette conception permet la décharge des gaz à partir de la tête chaude. Les rabats 25 s'avancent au-delà des surfa- ces de bord formées par la limite 15c, en sorte que les rabats soient accessibles pour qu'on puisse les fixer en dessous du point de fixation de la limite 15c, aux feuilles verticales de la tête chaude. Le récipient 24, dans cette forme de réalisation, forme également une botte sans couvercle, dans la- quelle la limite 15c joue le rôle de couvercle pour la botte. La figure 7 montre une forme de réalisation dans laquelle un certain nombre de récipients 24 a,b sont arrangés les uns au-dessus des autres. Sur 11' cette figure, les rabats 25a et 25c sont arrangés par paires, l'un au-dessus de l'autre. Il est particulièrement recommandable d'arranger les réci- pients à 90 l'un par rapport à l'autre dans le cas de matières épaisses. Ceci donne une bonne portée entre la limite 15c et les surfaces supérieures des parois de la lingotière. Cette forme de réalisation fait qu'il est possible de créer des espaces rela- tivement petits pour les additifs, de façon à assu- rer une distribution uniforme de ceux-ci en tra- vers de la surface de l'acier. Ceci permet également de procéder à des additions successives d'additifs pendant la solidification de l'acier. Dans certaines applications, un revêtement (non montré aux figu- res) est placé dans le fond de chaque récipient pour lui donner plus de stabilité et/ou pour obtenir une - commande du temps de brûlage des récipients et ainsi une commande de l'addition des additifs pendant la coulée et/ou la solidification. Dans certaines ap- plications, l'épaisseur du revêtement varie depuis les parties centrales vers les côtés, en permettant ainsi une meilleure distribution des additifs sur la surface de l'acier. Les figures 2, 5 et 7 montrent la tête chaude placée dans une lingotière 30. Les figures 5 et 7 montrent des formes de réalisation dans lesquelles la tête chaude est comprimée pour entrer dans la lingotière et pour être ainsi maintenue dans la partie supérieure de celle-ci par frottement. La figure 5 montre comment l'élément espaceur 18 est également utilisé pour adapter les dimensions de la tête chaude à celles de la lingotière. En règle générale, les lingotières ont une forme légèrement conique, ce qui facilite l'adaptation de la tête chaude dans la lingotière. A la figure 2, la paroi de la lingotière est-indiquée avec un épaulement 31 sur lequel le bord inférieur des feuilles de la tête chaude repose. Cependant, suivant l'in-- vention, l'emplacement d'une tête chaude dans la lingotière ne dépend pas d'une forme spéciale de lingotière. La tête chaude est par conséquent géné- ralement propre à être utilisée pour tous les types de lingotières utilisés à présent dans la coulée. L'emploi des éléments espaceurs 18 montré aux figures 4 et 5, ne constitue qu'un exemple d'ap- plication. Il est clair que dans la forme de réali- sation montrée aux figures 6 à 8, la limite 15c peut avoir une forme Iui permettant de couvrir en grande partie l'ouverture formée par les feuilles verticales de la tête chaude. Dans ce cas, les- éléments espaceurs sont arrangés entre la limite 15c et les surfaces supérieures des feuilles verticales de la tête chaude, en formant ainsi des ouvertures de ventilation qui permettent la libération néces- saire des gaz émanant de la tête chaude, entre la limite supérieure et les feuilles verticales. La limite 15 est montrée aux figures sous forme d'une simple feuille. Mais, dans certaines formes de réalisation, la limite consiste en un certain nombre de feuilles disposées plus ou moins près l'une de l'autre. La forme de réalisation montrée à la figure 7, avec un certain nombre de récipients 24 a,b arrangés l'-un au-dessus de l'autre, est, suivant l'invention, applicable aussi à la forme de réali- sation du récipient montré à la figure 1. Dans la forme de réalisation montrée à--la figure 1,- les récipients sont situés à l'intérieur l'un de l'au- tre, de manière correspondante, de façon que des niveaux d'emmagasinement différents pour les additifs soient obtenus en changeant la longueur des sections de parois du récipient. Les figures 9 et 10 montrent une forme de réalisation en variante, dans laquelle le dis- positif de fixation 23, tel que montré à la figure 8a, est remplacé par des liaisons à charnières 27 a,b, pour fixer la limite supérieure aux parois de la lingotière. Les dispositifs de fixation décrits précédemment pour le récipient dans la tête chaude ( voir par exemple la figure 6) sont ici remplacés de préférence par une fixation du récipient n'ins téressant'que la limite supérieure. Les liaisons à charnières sont faites par exemple en carton, avec un pli préalable situé dans la partie comprise entre la partie horizontale et la partie verticale des dispositifs de liaison. Sur les figures, les liaisons analogues à des charnières sont fixées à la limite et aux feuilles de la tête chaude par des agrafes28.Naturellement-, d'autres moyens de fixation pourraient être utilisés, par exemple des joints collés, des rivets, etc. La figure 10 montre que le récipient 24a possède une forme conique qui permet à la limite 15c et au récipient 24a de sauter comme un ensemble lorsqu'un excès de pression se produit à l'intérieur de la lingotière. REVENDICATIONS 1.- Tête chaudekonsistant en un certain nom- bre de feuilles de matière fibreuse isolante, dans laquelle les parois en principe verticales de-la tête chaude comprennent un certain nombre de feuil- les qui sont adjacentes les unes aux autres et qui sont reliées l'une à l'autre et qui, lorsque la tête chaude est placée dans une lingotière, couvrent en principe les parois de la partie supérieure de la lingotière, et o la limite supérieure consiste en une ou plusieurs feuilles de matière fibreuse isolante qui couvrent l'ouverture-formée par les feuilles verticales, caractérisée en ce que dans l'espace en dessous de la limite sont disposés un ou plusieurs récipients contenant des additifs, par exemple un composé anti-cheminée, une poudre antibouillonnement, etc., que l'on utilise pendant la coulée,et o les parois de la tête chaude, la limite supérieure et le récipient ou les récipients, avec les additifs contenus dans le récipient, avant et après l'adaptation de la tête chaude dans la lingotière, forment un ensemble propre à s'adapter aux dimensions de la lingotière. 2.- Tête chaude suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les récipients sont constitués de parois de matières différentes et ont une épais- seur adaptée à la matière de la paroi ou faite de la matière même de la paroi, ces matières ayant entre elles-des différences d'épaisseur afin d'adap- ter le temps de combustion de chaque récipient au moment de l'addition de chaque additif pendant le processus de coulée et/ou de solidification. 3.- Tête chaude suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2,caractérisée en ce que chaque récipient est agencé avec un certain nombre de com- partiments disposés l'un au-dessus de l'autre et/ou l'un à côté de l'autre pour l'addition progressive d'additifs pendant la coulée. 4.- Tête chaude suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'en association avec la limite supérieure de la tête chaude et de préférence situées entre ladite limite et les parois de la tête chaude, sont prévues des ouvertures de ventilation afin de permettre l'échap- pement de gaz pendant la coulée. 5.- Tête chaude suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée-en ce que chaque récipient consiste en une boite de carton, ayant de préférence une épaisseur de paroi de 0,3 à 0,8 mm et o la partie supérieure du récipient est fixée à proximité de la partie supérieure de la tête chaude. 6.- Tête-chaude suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le ré- cipient consiste en une boite à dessus ouvert dont les sections de paroi supérieures sont agencées entre les parois de la tête chaude et les limites supérieures de la tête chaude,-la limite supérieure de la tête chaude jouant le rôle de limite supérieure pour le récipient. 7.- Tête chaude suivant la revendication 6, caractérisée en ce que des parties des sections su- périeures de chaque recipient sont serrées contre les parois de la tête chaude et/ou la limite supé- rieure de la tête chaude. 8.- Tête chaude suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'entre les parois et la limite supérieure de la tête chaude, on a disposé un certain nombre d'élé- ments espaceurs pour permettre que les dimensions I,. de la tête chaudecorrespondent à celles de la lingotière avec laquelle la tête chaude est des- - tonée à être utilisée et/ou pour former des, ou- vertures de-ventilation. 9.- Tête chaude suivant l'une- quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des dispositifs de fixation relient les feuilles verticales à la limite supérieure, en sorte que la surface supérieure de la limite supérieure soit en principe dans le même plan que les bords-supérieurs des feuilles verticales et que- les sections de bords supérieures de chaque récipient soient en même temps comprises entre les feuilles verticales-et la limite supérieure, les sections de bord supérieures du récipient étant serrées-entre les feuilles vertica- les et la limite supérieure,et chaque récipient étant fixé dans la tête chaude. 10.- Tête chaude suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le récipient n'est fixé qu'à la limite supé - rieure et en ce que cette fixation est effectuée à - l'aide de moyens de liaison élastiques et/ou ana- logues à des charnières, en établissant la liaison d'une manière qui permet-le glissement et/ou le pivotement à une ou plusieurs des parois de la tête chaude, en sorte qu'en-cas de production intense de gaz dans la lingotière, la-limite et le récipient soient soulevés de leur position de repos afin de réduire l'excès de pression résultant de l'intense débit de gaz engendré dans la lingotière.