Brevet FR2501550A1 — publié le 19820917

La présente invention concerne les installations de coulée continue comprenant une lingotière raccordée par un manchon à un réservoir contenant le métal en fusion et des moyens pour extraire périodiquement le produit coulé de la lingotière. Dans de telles installations, le métal en contact avec les parois de la lingotière, qui sont refroidies par circulation d'eau, se solidifie pour former une peau dont l'épais- seur croit progressivement pour atteindre à la sortie de la lingotière une valeur suffisante pour résister à la pression du métal liquide et aux efforts de traction exercés sur le produit coulé pour l'extraire de la lingotière. On a constaté, dans ces installations, que le métal se solidifie aussi au contact de la paroi du manchon, dans la zone immédiatement attenante à la lingotière. Pendant la phase d'extraction du produit coulé, le métal solidifié sur la paroi du manchon se détache de celle-ci et est généralement réchauffé et au moins partiellement refondu au contact du métal liquide affluant à cette zone. Ce phénomène provoque la formation de criques inacceptables. De plus, des particules de matière réfractaire peuvent être arrachées de la paroi et former des inclusions néfastes dans le produit coulé. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en empechant la solidification du métal sur la paroi du manchon. L'invention consiste à injecter un gaz sous pression à travers la surface de la zone de la paroi du manchon im médiatement attenante à la paroi de la lingotière pour produire une agitation du métal liquide à la surface de cette zone et empêcher sa solidification sur cette surface. Le gaz utilisé peut être de l'argon ou de l'azote. Le débit de gaz injecté à travers cette surface sera de préférence supérieur à 0,01 litre par cm 2 et par seconde. La surface intérieure du manchon sera orientée de façon à permettre aux bulles de gaz de s'échapper à travers la surface libre du métal dans le réservoir et éviter qu'elles pénètrent dans la lingotière. Des évents peuvent aussi être prévus dans le manchon ou entre celui-ci et la lingotière, en particulier dans sa partie supérieure, pour évacuer le gaz injecté. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre dans une installation comportant une lingotière à axe approximativement horizontal raccordée par un manchon à un r- servoir d'alimentation et caractérise en ce que le plan du joint entre le manchon et la lingotière est incliné dans le sens d'écoulement du métal, en ce que la partie de la paroi du manchon immédiatement attenante à la lingotière est constituée par un anneau en matériau poreux et en ce que des moyens sont prévus pour injecter un gaz sous pression à l'intérieur du manchon à travers ledit anneau poreux. Suivant un premier mode de réalisation, le passage intérieur du manchon s'évase à partir de son extrémité attenante à la lingotière vers l'intérieur du réservoir.Suivant un second mode de réalisation, le passage intérieur du manchon se rétrécit d'abord à partir de son extrémité attenante à la lingotière vers l'intérieur du réservoir puis s'évase. Dans ce dernier cas, des évents sont prévus dans la partie supérieure du manchon ou entre celui-ci et la lingotière pour évacuer le gaz injecté. Le procédé de l'invention peut aussi être mis en oeuvre dans une installation comportant une lingotière à axe approximativement vertical raccordée à un réservoir d'alimentation par un manchon dont le passage intérieur a une section inférieure à celle de la cavité de la lingotière, et caractérisée en ce que l'extrémité inférieure, attenante à la lingotière, du dit manchon est constituée par un anneau en matériau poreux dont la surface intérieure s'éva- se dans le sens d'écoulement du métal et en ce que des moyens sont prévus pour injecter un gaz sous pression à l'intérieur du manchon à travers ledit anneau poreux. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, trois modes de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe d'une lingotière de coulée continue horizontale et de son réservoir d'alimentation conçus pour la mise en oeuvre de l'invention, la coupe étant effectuée suivant un plan vertical contenant l'axe de la lingotière. La figure 2 est une vue analogue à la figure i illustrant une variante de réalisation ; et La figure 3 est une vue en coupe par un plan vertical de la partie supérieure d'une installation de coulée continue verticale réalisée conformément à l'invention. La figure 1 montre une lingotière 10 raccordée à la base d'un réservoir 12. La lingotière comporte une paroi intérieure 14 en un matériau à conductibilité thermique élevée, tel que du cuivre, qui est refroidie par circulation d'eau dans des canaux 16, et une paroi extérieure en acier 18. Le réservoir comporte une paroi en acier revêtue intérieurement d'un matériau réfractaire. La lingotière est raccordée au réservoir par l'intermédiaire d'un manchon court 20 incliné d'un angle JL sur l'horizontale. Ce manchon comporte une paroi support extérieure en acier et un revêtement intérieur en matériau réfractaire formant un passage qui s'évase à partir de la lingotière vers l'intérieur du réservoir. Dans le plan du joint entre le manchon et la lingotière, la section de ce passage est identique à celle de la lingotière. La partie annulaire 22 du revêtement intérieur du manchon 20 attenante à la paroi 14 de la lingotière est réalisée en un matériau poreux et est entourée d'un canal circulaire 24. Un orifice d'admission 26 permet d'introduire un gaz sous pression dans le canal 24 et de l'injecter dans le métal liquide, à travers l'anneau poreux 22. Pour la réalisation de l'anneau 22, on pourra employer un matériau du type utilisé pour la fabrication des bouchons équipant les convertisseurs à soufflage par le fond ou les poches à acier et permettant d'injecter un gaz d'affinage ou autre. Le gaz pourra être de l'argon ou de l'azote. Pour atteindre le but recherché, qui est d'empêcher la solidification du métal sur la surface 28 de l'anneau 22, avec laquelle il est en contact, le débit de gaz injecté à travers cette surface doit être compris entre 0,005 et 0,05 litres / cm2/s et de préférence supérieur à 0,01 l / 2 cm2/s. L'angle d'inclinaison ; du manchon doit être choisi en tenant compte, d'une part, de la vitesse du gaz à la sortie de l'anneau, de la nature du métal et de sa température qui conditionnent la vitesse V 1 d'ascension des bulles de gaz, et, d'autre part, de la vitesse V 2 d 'écou- lement du métal vers la lingotière, pour que les bulles ne puissent pas pénétrer dans la lingotière et s'échappent du réservoir à travers la surface libre du métal. En appelant 2 l'angle que fait la résultante des vitesses V 1 et V 2 avec l'horizontale, cette condition se traduit par En pratique, l'angle - sera compris entre 100 et 450. Dans la partie supérieure du manchon 20, l'inclinaison de la surface intérieure de ce dernier doit permettre aux bulles de gaz provenant de la partie adjacente de l'anneau 22 de s'échapper vers le haut. En pratique, l'angle t que fait cette surface avec l'horizontale dans le plan de la figure sera compris entre 100 et 45 . Dans le mode de réalisation de la figure 2, le passage intérieur du manchon 20' se rétrécit d'abord à partir de la lingotière 10' vers l'intérieur du réservoir 12' puis s'élargit à nouveau. A cause de cette forme la surface 28' de l'anneau poreux 22' comporte une portion tournée vers l'intérieur de la lingotière et les gaz qui sont injectés à travers la partie supérieure de cette portion de surface ne peuvent pas s'échapper vers le récipient. C'est pourquoi on a prévu dans la partie supérieure de l'interface lingotière-manchon des évents 32 de faible section qui débouchent, soit à l'atmosphère, soit dans un collecteur non représenté. La figure 3 montre la partie supérieure d'une instal lation de coulée continue comportant une lingotière 10" à axe vertical, un réservoir d'alimentation 12" et un manchon de raccordement vertical 20" dont le passage intérieur a une section inférieure à celle de la cavité de la lingotière. Dans sa partie inférieure, le passage du manchon 20" s'évase pour se raccorder par une surface tronconique 40 à la cavité de la lingotière. Cette partie est constituée par un anneau 22" en matériaux poreux. En injectant un gaz sous pression avec un débit convenable à travers cet anneau, on empêche le métal de se solidifier sur la surface 40. Les bulles de gaz s'échappent vers le haut à travers le métal liquide contenu dans le manchon et le réservoir. Dans tous les cas, un lubrifiant peut être introduit dans la lingotière par des moyens classiques, au niveau du joint entre l'anneau poreux et la lingotière, pour lubrifier la surface intérieure de la lingotière. I1 est évident que l'invention s'applique aussi aux installations comportant une lingotière dont l'axe est incliné sur l'horizontale ou une lingotière courbe. On peut aussi concevoir que le manchon fasse partie intégrante du réservoir, l'anneau poreux constituant alors la zone de la paroi du réservoir attenante à la lingotière. il est bien entendu que ces modifications, ainsi que toutes celles faisant appel à des moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. R E \ E NT D I C A T I O X S 1. Procédé pour la coulée continue des métaux dans Ime lin gotière raccordée par un manchon .s un réservoir d'ali mentation, caractérisé en ce qu'on injecte un gaz sous pression à travers la surface de la zone de la paroi du manchon immédiatement attenante à la paroi de la lingo tière pour produire une agitation du métal liquide à la surface de cette zone et empêcher sa solidification sur cette surface. 2. Procédé selon la revendication i, caractérisé en ce que le gaz injecté est de l'argon ou de l'azote. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le débit de gaz injecté à travers cette surface 2 est supérieur à 0,01 litre par cm et par seconde. 4. Installation de coulée continue pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, comportant une lingotière (10, 10') à axe approximativement horizon tal raccordée par un manchon (20, 20') à un réservoir d'alimentation (12, 12'), caractérisée en ce que le plan du joint entre le manchon (20, 20') et la lingotière (10, 10') est incliné dans le sens d'écoulement du métal, en ce que la partie de la paroi du manchon immédiatement attenante à la paroi de la lingotièr est constituée par un anneau (22, 22') en matériau poreux et en ce que des moyens (24-26, 24'-26') sont prévus pour injecter un gaz sous pression à l'intérieur du manchon à travers ledit anneau poreux (22, 22'). 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le passage intérieur du dit manchon (20) s'évase à partir de l'extrémité attenante de la lingotière (10) vers l'intérieur du réservoir (12). 6. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le passage intérieur du dit manchon (20') se ré trécit d'abord à partir de l'extrémité attenante de la lingotière (10') vers l'intérieur du réservoir (12') puis s'évase. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisee en ce que des évents (32) sont prévus dans le manchon (20') ou entre celui-ci et la lingotière (10') pour évacuer le gaz insufflé dans la partie supérieure du manchon. 8. Installation de coulée continue pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, comportant une lingotière (10") à axe approximativement vertical raccordée à un réservoir d'alimentation (12") par un manchon (20") dont le passage intérieur a une section in férieure à celle de la cavité de la lingotière, caracté risée en ce que l'extrémité inférieure, attenante à la paroi de la lingotière, du dit manchon est constituée par un anneau (22") en matériau poreux dont la surface intérieure s'évase dans le sens d'écoulement du métal et des moyens (24", 26") sont prévus pour injecter un gaz sous pression à l'intérieur du manchon à travers ledit anneau poreux (22").