Brevet FR2474910A1 — publié le 19810807

i 24749 10 La présente inventlon se rapporte à des dispo- sitifs de coulée d'acier liquide notamment destinés à l'alu- mentatlon des lingotières de coulée continue. On connaît déjà un dispositif constitué de busettes réfractaires fixées à la plaque de fond des paniers répartiteurs d'acier liquide équipant les installations de coulée continue. L'utilité des busettes, dont le nombre corres- pond à celui des lignes de coulée, réside dans la détermi- nation de la vitesse de coulée, qui est fixée par leur diamètre; on peut toutefois ajuster légèrement cette vites- se en réglant le niveau d'acier dans les paniers répar- titeurs. On sait que l'application du procédé de coulée continue contribue à diminuer le prix de revient final des usines sidérurgiques. Dans ce but, la conception de la majorité des installations permet des coulées séquentielles avec le changement des poches à acier liquide par l'emploi d'une tour pivotante et le changement éventuel, dit "au vol", des paniers répartiteurs d'acier liquide sans devoir réarmer la machine selon le procédé bien connu sous l'appellation de "fausse billette". Le travail en séquence est un objectif majeur poursuivi afin de renforcer l'économie de frais recherchée par l'augmentation du taux d'utilisation des installations. Toutefois, la durée de vie des busettes des paniers répartiteurs constitue un facteur limitatif de la performance désirée et la défaillance d'une busette en cours de séquence détériore la productivité. 2 2474910 Pour y remédier, le changement "au vol" des paniers répartiteurs d'acier constitue une solution; néan- moins, cette opération est délicate sur des installations comportant plus de quatre lignes de coulée et s'accompagne d'une dégradation de la mise au mille du métal. La présente invention a pour but de remédier à cette difficulté en apportant une solution particulièrement intéressante qui consiste à adapter, sous et contre la plaque de fond des paniers répartiteurs, un dispositif statique de coulée d'acier liquide. Le problème est ainsi résolu par le remplace- ment, en cours de séquence, d'une busette amovible défail- lante par une busette amovible neuve. Une telle busette amovible présente, par rap- port aux busettes existantes, l'avantage d'une augmenta- tion sensible de la productivité et une efficacité accrue, permettant d'atteindre les performances normalement attendues en coulées séquentielles, tout en garantissant une meilleure qualité du produit coulé puisque cette busette peut être échangée à tout moment lorsque son jet se dégrade préma- turément. Cette invention est fondée sur les constatations suivantes l'arrêt de la coulée d'acier liquide sur une ligne peut être réalisé préalablement à l'échange d'une busette amovible par tout système indépendant, par exemple la méthode clas- sique de bouchage par cone de cuivre; - l'expérience a montré qu'à la suite de cet arrêt de coulée, la solidification de l'acier dans le canal de l'entonnoir 3o collecteur est suffisante pour permettre le dégagement et l'échange de la busette amovible; - le temps d'arrêt nécessité sur la ligne considérée par les deux opérations ci-dessus n'est pas supérieur à 15 minutes; pendant ce temps, la coulée d'acier liquide peut continuer normalement sur les autres lignes; - la ligne de coulée interrompue pourra redémarrer ensuite selon le procédé de la "fausse billette". Le dispositif statique de coulée d'acier liquide objet de la présente invention est essentiellement carac- térisé en ce qu'il est constitué d'un châssis de montage adapté sous et contre la plaque de fond d'un panier répar- titeur d'acier liquide, par un ou plusieurs points de fixa- tion, et servant de pièce de maintien à une busette, dite collectrice de l'acier liquide, insérée dans une brique de siège réfractaire du panier répartiteur, et en ce que, directement en-dessous de cette busette collectrice et en contact avec celle-ci, est ajustée coaxialement une busette, dite régulatrice, amovible par rapport à la busette collectrice et maintenue contre celle-ci par des moyens appropriés. Une première modalité de l'invention prévoit que au moins l'une des deux busettes ci-dessus est de -concep- tion monobloc. Une deuxième modalité de l'invention prévoit que au moins l'une des deux busettes est de conception compound avec insert, par exemple en oxyde de zirconium stabilisé ou en alumine électrofondue. Suivant une autre modalité de l'invention une au moins des deux busettes présente une surface extérieure tronconique. Cette forme de busette n'est pas limitative, 24749X0O - 4 2474910 d'autres formes, conicités, ainsi que diverses conceptions de la surface de jonction entre les busettes peuvent être envisagées. Cette surface de jonction est constituée par un ensemble d'éléments de surface plans et courbes de manière à faciliter avantageusement le centrage de la busette régula- trice et à obtenir une bonne étanchéité entre les busettes au passage de l'acier liquide. Suivant encore une autre modalité de l'invention, les deux busettes présentent chacune une surface extérieure tronconique orientée de préférence en sens inversé l'une de l'autre. L'utilisation d'un montage à conicité inverse de la brique de siège et de la busette collectrice peut être prévue dans le cas d'un panier répartiteur froid permet- tant le montage de la busette collectrice par le haut. L'invention est aussi caractérisée en ce que la busette régulatrice est du type immergé. Encore suivant l'invention, la busette collec- trice est maintenue contre la brique de siège au moyen d'un anneau de fixation à serrage rapide, ledit anneau prenant appui dans le châssis. L'invention est encore caractérisée en ce que la busette régulatrice est fixée contre la busette collec- trice par un anneau à serrage rapide. La liaison entre l'anneau de fixation de la busette collectrice et la busette régulatrice est réalisée par l'intermédiaire d'une monture, fixe par rapport à la busette régulatrice. Cette conception évite la rotation de la busette régulatrice lors du serrage. Par moyen de serrage rapide, on entend, par exemple, le type à baïonnette, à filet, à cales, à patins 2474910 de glissement. Selon une variante de l'invention, un joint réfractaire, par exemple en fibre céramique, est Inter- calé entre l'anneau de maintien de la busette collectrice et la monture supportant la busette régulatrice. Une autre variante de l'invention prévoit que des accessoires appropriés permettent le positionnement et la fixation d'un dispositif de protection du jet d'acier liquide contre notamment l'oxydation au contact de l'air ambiant. La conception de la monture réalisant la liaison entre l'anneau de fixation de la busette collectrice et la busette régulatrice est fonction du type de protection utilisée. Ce dispositif de protection du jet d'acier peut soit faire saillie sous le plan horizontal inférieur de la busette régulatrice ou soit ne pas faire saillie sous ce plan; il est, par exemple, tel que ceux permettant le soufflage de gaz dans l'environnement du jet d'acier liquide. Toujours suivant l'invention, un dispositif assure une protection contre les projections d'acier liquide. L'invention prévoit que la composition précise de la matière envisagée pour la fabrication des différentes pièces formant le dispositif est fonction des contraintes mécaniques et thermiques que ces pièces subissent. Cette matière est soit de l'acier, par exemple de l'acier ordinaire ou de l'acier allié, soit de la fonte, par exemple de la fonte ordinaire de moulage, de la fonte aciérée ou de la fonte spécialement adaptée. L'invention prévoit aussi que le procédé de 3o fabrication des différentes pièces formant le dispositif y, 2474910 consiste soit à couler des pièces qui sont utilisées brutes, soit à usiner complètement des pièces à partir d'ébauches laminées, soit encore à couler des pièces qui sont ensuite parachevées en tout ou en partie par usinage. Les matériaux réfractaires mis en oeuvre dans le dispositif objet de l'invention sont ceux couramment utilisés dans les conditions de coulée habituellement rencon- trées. Le nouveau dispositif ci-dessus présente les avantages suivants: augmentation de la productivité des installations de coulée continue par accroissement de la durée moyenne des séquences; - augmentation de la durée de la vie des busettes: dans les dispositifs existants, l'élimination des carottes d'acier et d'oxyde se formant près de l'orifice de sortie de la busette se fait par l'action d'une lance à oxygène; l'inven- tion permet d'éliminer ces carottes et oxyde mécaniquement, grace au fait que la busette régulatrice fait saillie sous le répartiteur; par cette action mécanique, le réfrac- taire de la busette régulatrice se dégrade moins rapide- ment, et la bonne qualité du jet se maintient plus long- temps; - débouchage plus facile que dans le cas des obturateurs des dispositifs à tiroirs, étant donné que la longueur de canal est moindre; un accessoire permettant le soufflage de gaz peut être placé autour de la busette régulatrice, sans saillie en-des- sous de son plan horizontal inférieur dans le but de protéger 3o plus facilement le Jet d'acier liquide contre les phénomènes I d'oxydation au contact de l'air ambiant; - une meilleure qualité du produit fini est assurée; - comparé à un "mini-tiroir" de conception générale semblable à un tiroir de poche à acier, le cout d'exploitation du nouveau dispositif est nettement plus faible, notamment grace à l'absence de plaques réfractaires spéciales usinées et à sa simplicité mécanique. Le schéma suivant, donné A titre d'exemple non limitatif et non à l'échelle, permet de se rendre compte comment on peut concevoir une modalité de l'invention. La figure unique représente une coupe longitu- dinale médiane du dispositif. Le châssis de montage (1) s'adapte par les pivots de fixation (2) sous et contre la plaque de rond du panier répartiteur d'acier liquide (3). Le châssis (1) sert de pièce de maintien à la busette collectrice (4) comportant une surface extérieure tronconique insérée dans une brique de siège réfractaire (5) et maintenue contre celle-ci par un anneau de fixation à serrage rapide (6). Directement en-dessous de cette busette collec- trice (4), et en contact avec celle-ci, est aJustée coaxia- lement la busette régulatrice (7) dont la surface extérieure tronconique est orientée en sens inverse de celle de la busette collectrice (4). La conception de la surface de Joction des deux busettes, telle que représentée sur le schéma, est destinée à éviter les infiltrations d'acier entre ces busettes, et à mieux les aJuster coaxialement. La liaison entre l'anneau (6) et la busette 8 2474910 (7) est réalisée par l'intermédiaire d'une monture (8), fixe par rapport à la busette régulatrice. La busette régulatrice (7) est amovible par rapport à la busette collectrice (4); elle est fixée contre celle-ci par un anneau à serrage rapide (9). Une tôle démontable de protection (lO) complète le dispositif et préserve le chassis (1), la monture (8) et l'anneau de fixation (9) des projections d'acier liquide. Le remplacement de la busette régulatrice amovible lO (7), en cours de séquence de coulée d'acier, peut être effectué de la manière ci-dessous, grace à l'utilisation d'une pièce de fermeture, en un-matériau de nature et de forme appropriés, par exemple un cône de cuivre (12), dont le role est explicité ci-après. Lorsqu'il s'agit d'effectuer le remplacement d'une busette régulatrice (7) , devenue défaillante, on peut procéder comme suit: a. on applique, contre l'orifice inférieur de la busette régulatrice (7), une pièce de fermeture comme décrite ci-dessus, par exemple un cône de cuivre (12), de façon à obturer complètement ledit orifice. Il s'ensuit que le Jet d'acier liquide est stoppé et que l'acier con- tenu à ce moment dans le canal (11) se solidifie pro- gressivement vers le haut, Jusqu'à approximativement l'orifice supérieur de la busette collectrice (4), d'une manière suffisante pour empêcher la coulée de l'acier liquide contenu dans le panier répartiteur (3). b. après quelques minutes d'attente, on brGle au moyen d'un engin approprié, par exemple une lance à oxygène, ou un brûleur, la partie de l'acier solidifié, contenu 9 2474910 dans la portion du conduit (11), se trouvant à l'inté- rieur de la busette régulatrice (7). c. on peut maintenant enlever la busette régulatrice (7), de la façon suivante: l'anneau de fixation (9) est enlevé et la monture (8) otée avec la busette régula- trice (7); après contrôle et nettoyage de la surface de Jonction de la busette collectrice (4), une busette régulatrice neuve (7) est placée avec la monture (8) et est fixée par l'anneau de fixation (9). d. une fois la busette régulatrice neuve (7) mise en place avec ses éléments de fixation, on se sert à nouveau d'un brGleur, d'une lance à oxygène, ou de tout autre moyen approprié, pour bruler l'acier solidifié, contenu dans la portion du conduit (11), se trouvant à l'intérieur de la busette collectrice (4), ce qui permet à l'acier liquide de recommencer à couler en Jet, la coulée repre- nant sur la ligne considérée selon le procédé de la "fausse billette". REVENDICATIONS I. Dispositif statique de coulée d'acier liquide c a r a c t é r i s é en ce qu'il est constitué d'un châssis de montage (1) adapté sous et contre la plaque de fond d'un panier répartiteur (3) d'acier liquide, par un ou plusieurs points de fixation (2), et servant de pièce de maintien à une busette (4), dite collectrice de l'acier liquide, insérée dans une brique de siège réfractaire (5) du panier répartiteur (3), et en ce que, directement en-des- sous de cette busette collectrice (4) et en contact avec celle-ci, est aJustée coaxialement une busette (7), dite régulatrice, amovible par rapport à la busette collectrice et maintenue contre celle-ci par des moyens appropriés (8), (9). 2. Dispositif suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que au moins l'une des deux busettes (4), (7) ci-dessus est de conception monobloc. 3. Dispositif suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que au.moins l'une des deux busettes (4), (7) ci-dessus est de conception compound avec insert, par exemple en oxyde de zirconium stabilisé ou en alumine électrofondue. 4. Dispositif suivant les revendications 1 à 3, c a r a c t é r i s é en ce que une au moins des deux busettes (4), (7) présente'une surface extérieure tronconique. 5. Dispositif suivant la revendication 4, c a r a c t é r i s é en ce que les deux busettes (4), (7) présentent chacune une surface extérieure tronconique orientée de préférence en sens inverse l'une de l'autre. 6. Dispositif suivant les revendications 1 il 2474910 , c a r a c t é r i s é en ce que la busette régulatrice (7) est du type immergé. 7. Dispositif suivant les revendications 1 6, c a r a c t é r i s é en ce que la busette collec- trice (4) est maintenue contre la brique de siège (5) au moyen d'un anneau de fixation à serrage rapide (6), par exemple du type à balonnette, ledit anneau (6) prenant appui dans le châssis (1). 8. Dispositif suivant les revendications 1 à7, c a r a c t é r i s é en ce que la busette régula- trice (7) est fixée contre la busette collectrice (4) par un anneau à serrage rapide (9), par exemple du type à balon- nette, la liaison entre l'anneau de fixation (6) repris sous la revendication 7 et la busette régulatrice (7) étant réalisée par l'intermédiaire d'une monture (8), fixe par rapport à la busette régulatrice (7). 9. Dispositif suivant la revendication 8, c a r a c t é r i s é en ce qu'un Joint réfractaire, par exemple en fibre céramique, est intercalé entre l'anneau (6) de maintien de la busette collectrice (4) et la monture (8) supportant la busette régulatrice (7). 10. Dispositif suivant les revendications 8 et 9 c a r a c t é r i s é en ce qu'il comporte des acces- soires appropriés permettant le positionnement et la fixation d'un dispositif de protection du Jet d'acier liquide. ll. Dispositif suivant les revendications 1 à 10, c a r a c t é r i s é en ce qu'il comporte un dis- positif de protection (10) contre les projections d'acier liquide.