Brevet FR2533473A1 — publié le 19840330

Mode de contr 8 le et d'ouverture des orifices de coulée des récipients conteneurs de métaux liquides et autres, et dispositif de mise en oeuvre La présente invention a trait aux moyens d'ouverture d'un orifice ménagé dans un récipient destiné à contenir une matière susceptible de se solidifier, comme un métal en fusion, notamment l'acier ou la fonte, Elle s'applique aux modes de fermeture et d'ouverture par obturateurs de l'orifice précité, lequel peut être destiné soit à introduire de la matière au sein du métal en fusion au travers de la paroi du conteneur, soit à vider le conteneur de tout ou partie de son contenue De façon générale, le paroi du conteneur reçoit une busette interne et une plaque réfractaire fixe percée d'ori- fices en vis-à-vis, et un obturateur externe mobile. À l'emploi de tels obturateurs extérieurs, on a constaté que le métal fige très vite dans la région du perçage de la plaque réfractaire fixe et dans le canal de coulée de la busette interne, c'est-à-dire que, lorsque du métal a séjourné dans le conteneur, le métal ne s'écoule pas à l'ouverture de l'obturateur Le figeage du métal fondu provient d'une perte excessive de chaleur qu'il subit au contact des matériaux réfractaires constitutifs de la busette interne de la plaque fixe et de la plaque mobile de 1 'obturateur et de la géométrie obligatoire du canal de coulée dans cette zone. A l'apparition du phénomène indiqué, on procédait jusqu'à présent en insufflant de l'oxygène dans le canal de coulée pour obtenir un réchauffement de la région intéressée suffisant pour le rétablissement du jet de coulée, cette insufflation étant généralement effectuée par l'extérieur du conteneur, l'obturateur étant-grand ouvert. On a cherché à éviter cet inconvénient en interdisant l'accès du canal de coulée au métal fondu avant la première ouverture de l'obturateur, notamment par l'introduction d'un 2 2533473 produit dans le canal de coulée préalablement au remplissage du conteneur par le métal liquide Le produit peut se présenter sous la forme d'un bouchon solide, déformable ou fusible, d'un agrégat liquide comme par exemple du plomb ou plus généralement sous la forme d'un sable, par exemple du zircon, de la silice, de la chromite, du graphite pur ou en mélange Une caractéris- tique de ces propositions est que le produit obturateur est toujours sensé s'écouler par l'orifice de coulée lors de l'ou- verture de l'obturateur, ce qui peut présenter certains inconvénients par ailleurs. Il s'avère à l'emploi que ces procédés ne permettent pas de garantirtotalement la coulée du métal après ouverture de l'obturateur Quel que soit le produit utilisé, il se forme parfois un pont de solidification suffisamment résistant pour soutenir le métal liquide Pour cette raison, on en revient actuellement a la solution initiale consistant à insuffler, de l'oxygène par le canal de coulée Outre les inconvénients propres à ce procédé, il arrive que, dans certains cas, la conception du dispositif de coulée rende difficile ou même impossible l'accès à l'orifice de coulée C'est le cas en particulier lorsque la busette est prolongée par un tube long destiné à la protection du jet de métal ou lorsque la coulée s'effectue sous vide Une invention plus récente, décrite notamment par le brevet demandé en Suisse le 12 juillet L 1968 sous le n O 10437/68, se propose d'éviter ou d'éliminer le figeage précité du métal fondu dans le canal de coulée par insufflation de gaz sous pression dans la partie inférieure dudit canal de coulée L'introduction du gaz est obtenue notamment au moyen d'une adduction de gaz débouchant dans un perçage supplémentaire au moins ménagé dans la plaque obtura- trice mobile de l'obturateur, ledit perçage pouvant être ou non obturé par une matière réfractaire perméable aux gaz et étanche au métal au moins lorsque le gaz est admish à passer au travers de ladite matière* Un tel procédé s'avère à l'emploi garantir un pour- centage d'ouverture satisfaisant mais présente cependant certains inconvénients. L'expérience montre en effet qu'une circulation permanente de gaz dans le canal de coulée ne garantit pas forcément l'absence totale de solidification du métal. Le gaz peut en effet continuer à passer à travers un ou plusieurs canaux au sein d'un bouchon de métal en cours de solidification. Lorsqu'on arrête l'insufflation de gaz et que l'on désire réaliser la coulée en faisant coulisser la plaque mobile jusqu'à la position adéquate, lesdits canaux se bouchent instantanément et le bouchon d'acier solidifié devient suffi- samment cohérent pour interdire la coulée du métal chaud contenu dans le récipient. La présente invention se propose d'introduire un fluide (gaz ou liquide) de manière discontinue dans le canal de coulée de manière à permettre la constitution transitoire du bouchon d'acier en solidification suivie de son évacuation sous l'effet de la pression du fluide. Cette introduction saccadée du fluide produit une succession de chocs d'amplitude et de fréquence variables sous l'action d'un dispositif propulseur adéquat, et cet effet de choc entraîne la désobstruction du canal- En effet, une pression continue produit des filets de gaz ou de liquide qui s'insinuent entre les zones de solidifi- cation et ne produisent pas d'effets d'arrachement* Au contraire, une succession de chocs, d'amplitude et de fréquence variables, produit des surpressions momentanées dont l'effet s'apparente à des explosions plus ou moins bruta- les qui entra nent l'arrachement des zones de solidification. Sous une variante de réalisation, l'invention propose de disposer à l'intérieur du canal de coulée un cylindre obtu- rateur et d'éjecter celui-ci à l'intérieur du récipient par l'envoi de fluide sous pression. Le passage du fluide (gaz ou liquide) à l'intérieur du canal de coulée peut se faire par un ou plusieurs trous ou à travers une matière poreuse. L'invention sera maintenant décrite en se référant à titre d'exemple à des formes de réalisation représentées au dessin annexé, et dans lequel: la figure 1 est un schéma d'une première forme de réalisation; la figure 2 est une vue de détail de l'orifice de coulée d'un récipient avec cylindre obturateur O En se reportant à la figure 1, on voit schématiquement représentée une paroi de fond de récipient pour métal de coulée équipé d'un dispositif de coulée conforme à l'invention. La paroi 1 est munie d'une busette interne 2 présentant un canal de coulée 3 Sous le fond est située une plaque fixe 4 a ayant un orifice 5 a et la plaque mobile d'obturateur 4 b présentant un orifice 5 b pouvant être amené en dessous du, canal 3- Selon l'invention, dans l'orifice 5 débouche une canalisation d'adduction de gaz 6 en communication par un obturateur rotatif 7 avec un réservoir de gaz sous pression 8. Le distributeur 7 une fois mis en rotation, suivant une vitesse réglable, permet d'introduire dans l'orifice 5 du gaz sous pression par impulsions successives ce qui produit une succession de chocs d'amplitude et de fréquence variables pour agir sur le bouchon de métal, qui tend à se solidifier, en le propulsant à l'intérieur du récipient o il se liquéfie à nouveau. Dans le cas du premier débouchage d'un récipient, c'est-à-dire après les opérations de remplissage, traitement et transport du récipient, on était généralement conduit à remplir de sable le canal de coulée de manière à empocher la formation d'un bouchon d'acier solidifié Toutefois, cette méthode ne conduit pas toujours à un résultat satisfaisant. Selon une variante de l'invention (figure 2), on introduit alors dans le canal de coulée, avant remplissage du récipient, un cylindre de dimensions convenables rigide,9, comportant à l'intérieur un piston cylindrique coulissant 10 (figure 2)o Le cylindre peut être en acier ou en graphite et le piston ses dimensions et ses caractéristiques doivent s'opposer à l'infiltration du métal à l'intérieur du cylindre- en graphite. Le cylindre, qui émerge largement à l'intérieur du récipient, est calé dans la position verticale à l'aide de sable 11, qui assure également l'étanchéité entre le cylindre et la paroi du canal de coulée, Comme pour la disposition de la figure 1, pour déboucher le récipient on utilise un fluide sous pression arrivant par une conduite 6, par l'intermédiaire d'un dis- tributeur Ce fluide exerce une force ascensionnelle à la base du piston et le projette à l'intérieur du récipient, débouchant ainsi le canal de couléeo 6 2533473 RE Vr NDICATIONS 1 Procédé de contrôle et d'ouverture des orifices de coulée des récipients conteneurs de métaux liquides, caractérisé par ceci qu'il consiste à faire déboucher à la base du canal de coulée une conduite d'arrivée de fluide sous pression, sur laquelle est situé un distributeur à vitesse variable et un réservoir sous pression, et à réaliser des impulsions successives pour propulser à l'intérieur du récipient le bouchon de métal solidifié. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ceci que, préalablement au remplissage du récipient, on introduit dans le canal de coulée un cylindre de dimensions convenables dans lequel est situé un piston émergeant large- ment à l'intérieur du récipient, ce dernier avantageusement calé k l'aide de sable. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé par ceci que le piston est réalisé en graphite et le cylindre est en acier ou en graphite. 4 Procédé selon les revendications 1, 2 ou 3 suivant lesquelles les impulsions fournies sont variables en amplitude et en fréquence. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé par le fait qu'à un récipient pour métal de coulée avec obturateur coulissant on adjoint des moyens d'impulsions par fluide consistant en une source de fluide sous pression, un distributeur réglable et une conduite débouchant dans le trou de couléeo 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par ceci qu'il comporte en plus un cylindre et un piston préalablement introduits dans le canal de coulée avant remplissage, le piston étant éjectable vers l'intérieur du récipient par les impulsions de fluide.