Brevet FR2554024A1 — publié le 19850503

- 1 - BUSETTE DE COULEE A IMMERSION La présente invention concerne une busette de coulée à immersion comportant une tête et un conduit de coulée cylin- drique, ainsi qu'une gaine protectrice en matière céramique qui est cimentée sur le conduit de coulée. Par busette de coulée à immersion on entend ici aussi un conduit de ségré- gation.. Une busette de coulée à immersion de ce type est dé- crite dans le modèle d'utilité DE 81 00 896. Sa tête est pla- cée dans un panier de coulée. Son conduit de coulée dépasse du panier. Dans le cas de la busette de coulée décrite dans le modèle d'utilité DE 81-00 896, la gaine protectrice ne re- couvre que la partie du conduit de coulée immergée dans la coquille. La gaine ne peut donc protéger la busette de coulée à immersion que contre l'érosion et les attaques chimiques dues à l'acier liquide ou au laitier au niveau de la surface du bain. La gaine ne réduit pas l'usure interne de la busette de coulée à immersion. Il s'est avéré dans le cas d'une buset- te de coulée à immersion de ce type que la durée de vie était limitée du fait de l'usure interne au-dessus du niveau du bain. Le modèle d'utilité DE 70 05 373 décrit une busette de coulée à immersion comportant une gaine recouvrant sensi- blement toute la hauteur du conduit de coulée. La gaine n'est pas cimentée à la busette de coulée à immersion; elle est reliée à cette dernière au moyen d'éléments mécaniques qui font que la gaine ne peut pas recouvrir toute la longueur du conduit de coulée. La gaine du modèle d'utilité DE 70 05 373 est faite à partir d'un matériau exothermique. L'acier s'écou- lant par les ouvertures de la busette de coulée à immersion enflamme le matériau exothermique. Cela entraîne un échauffe- ment de la busette de coulée à immersion, permettant ainsi d'éviter toute solidification de l'acier lors du démarrage d'une coulée continue. La gaine ne peut pas être réutilisée. Il faut la changer avant chaque coulée. Il n'est donc pas pos- sible d'obtenir de longues durées de vie. Une fois que la gai- ne a brûlé, le matériau résiduel apporte une certaine isola- -2- tion thermique à la busette de coulée à immersion, mais tout au plus pour une coulée. La présente invention a pour objectif de proposer une busette de coulée à immersion du type défini initialement pour laquelle il soit possible d'allonger les durées de vie à plu- sierus charges. Il faut pour cela réduire également l'usure interne. Cet objectif est atteint grâce au fait que la gaine protectrice recouvre toute la longueur du conduit de coulée et qu'elle est composée d'un matériau dont la conductibilité thermique est inférieure à celle du conduit de coulée. Si l'on désire utiliser la busette de coulée à immer- sion pour plusieurs charges, on doit alors cimenter la gaine protectrice. Celle-ci assume une double fonction. Elle protè- ge d'une part le conduit de coulée au niveau de la surface du bain des attaques chimiques et de l'érosion dues à l'acier liquide et au laitier. Elle constitue d'autre part une isola- tion thermique pour le conduit de coulée au-dessus du niveau du bain. Il ne se produit de ce fait qu'un faible refroidis- sement du conduit de coulée au-dessus du niveau du bain, de sorte que même l'acier s'écoulant à travers le conduit n'adhé- re pas à la paroi intérieure de ce dernier. Cela permet de ré- duire l'usure interne. Une busette de coulée à immersion dotée d'une gaine protectrice peut donc être utilisée pour un bien plus grand nombre de charges qu'une busette de coulée à immersion sans gaine protectrice. La durée de vie est en outre prolongée en cas de coulée d'aciers calmés, et notamment d'aciers calmés à l'aluminium, sous l'action desquels le conduit de coulée est très vite obstrué. La busette selon la présente invention comporte de préférence un conduit de coulée composé d'un matériau dont la teneur en alumine est comprise entre 65 et 75 % en poids, et dont la teneur en carbone est comprise entre 20 et 30 % en poids. Ce type de matériau est commercialisé sous le nom de "Grasanit". La gaine protectrice est alors composée de préfé- rence de silice vitreuse comportant environ 99 % en poids de -3- SiO2. Ce type de matériau est commercialisé sous le nom de "Fondal". Un conduit de coulée en Grasanit s'use moins vite qu'un conduit de coulée en Fondal. Mais un conduit de coulée en Grasanit s'obstrue plus vite qu'un conduit de coulée en Fondai. Ceci est valable notamment pour la coulée d'aciers calmés, et en particulier d'aciers calmés à l'aluminium. Cette obstruction est due à la forte conductibilité thermique du Grasanit par rapport au Fondal. La combinaison de matériaux dont il a été question précédemment permet de regrouper les caractéristiques positives des deux matériaux. La gaine pro- tectrice en Fondal isole le conduit de coulée en Grasinit, de sorte que ce dernier s'obstrue moins vite. Le ciment utilisé pour la fixation de la gaine protec- trice au conduit de coulée sera de préférence un ciment à forte teneur en alumine et à prise chimique, qui selon la pré- sente invention contient entre 18 et 23 % en poids,environ, d'oxyde chromique (Cr203). Ce ciment permet d'obtenir un as- semblage résistant, même à des températures élevées. L'ad- jonction de l'oxyde chromique permet d'éviter toute pénétra- tion de l'acier dans l'interstice entre la gaine protectrice et le conduit de coulée. Des exemples de réalisation sont décrits dans la sui- te du texte. Les schémas joints présentent: - figure 1 une busette de coulée à immersion vue en coupe; et - figure 2 un autre exemple de réalisation. Une busette de coulée à immersion comporte une tête 1 et un conduit de coulée cylindrique 2. La section transversa- le du conduit de coulée 2 peut être circulaire ou ovale. La busette de coulée à immersion comporte en outre une gaine pro- tectrice 3. Cette dernière est fixée au conduit de coulée 2 au moyen d'une couche de ciment 4 (voir figure 1). La gaine protectrice 3 recouvre toute la hauteur du conduit de coulée 2. Elle va donc de l'ouverture de coulée 5 à la tête 1. La figure représente le niveau d'acier 6 et le niveau de laitier 7 s'établissant en cours de fonctionnement. La gaine protec- -4- trice 3 s'étend au-dessus et en dessous des niveaux 6 et 7. Le conduit de coulée 2 et la tête 1 sont fabriqués à partir d'un matériau dont la teneur en carbone est comprise entre 28 et 32 % en poids, et dont la teneur en alumine est comprise entre 85 et 90 % en poids (Grasanit 30K 691). La gaine protectrice 3 est composée de silice vitreuse compor- tant environ 99 % en poids de SiO2 (Fondal SX). La conducti- bilité thermique du conduit de coulée 2 est supérieure à cel- le de la gaine protectrice 3. Comme ciment on utilise un ci- ment réfractaire à base d'alumine/côrindon compact et fritté, d'alumine calcinée et d'argile réfractaire, avec comme liant une solution de monophosphate d'aluminium et/ou de l'acide phosphorique. Ce ciment contient entre 18 et 23 % en poids d'oxyde chromique vert à fines particules. La paroi de la gaine protectrice 3 est à peu près aussi épaisse que celle du conduit de coulée 2. Elles font par exemple 10 mm d'épaisseur. La busette de coulée à immersion 1, 2 peut être uti- lisée sans la gaine protectrice 3, par exemple pour quatre charges. Pour un plus grand nombre de charges, par exemple sept, la gaine protectrice 3 doit être cimentée sur le conduit de coulée 2. En dessous du niveau 7, elle protège le conduit de coulée 2 contre les attaques chimiques et l'érosion dues au laitier et à l'acier. Au-dessus de ce niveau 7, elle ré- duit le refroidissement du conduit de coulée 2 grâce à ses capacités d'isolation thermique. L'obstruction à l'intérieur du conduit de coulée 2 sera de ce fait si faible qu'après la destruction de la gaine protectrice 3, le conduit de coulée 2 ne sera pas rendu inutilisable sous l'effet de l'usure exté- rieure ou intérieure et pourra donc continuer à être utilisé pour la coulée d'autres charges. Dans l'exemple de réalisation présenté dans la figu- re 2, la gaine protectrice 3 n'est reliée au conduit de cou- lée 2 que par une couche inférieure de ciment 8 et une couche supérieure de ciment 9, ces deux couches étant séparées par une cavité 10. La gaine protectrice 3 comporte une tubulure de branchement de gaz 11 qui débouche dans la cavité 10. Cette - 5 - tubulure permet d'introduire un gaz inerte, de l'argon par exemple, dans la cavité 10. L.e gaz insufflé réduit le flux de chaleur entre le conduit de coulée 2 en Grasanit et la gaine protectrice 3 en Fondal. Cela permet d'améliorer l'isolation. Le conduit de coulée 2 en Grasanit est perméable aux gaz, tandis que la gaine protectrice 3 en Fondal est très peu perméable aux gaz. La pression d'insufflation du gaz dans la cavité 10 doit être de préférence telle que le gaz pénètre à l'intérieur en traversant le conduit de coulée 2. Cela per- met d'effectuer un balayage à l'intérieur du conduit. Le ba- layage par gaz réduit en outre les dépôts à l'intérieur du conduit. Cette disposition permet de procéder également à un balayage par gaz dans le cas de busettes de coulée à immersion de petit format. - 6 - REVENDICATIONS 1.- Busette de coulée à immersion comportant une tête et un conduit de coulée cylindrique, ainsi qu'une gaine pro- tectrice en matière céramique cimentée sur le conduit de cou- lée, caractérisée en ce que la gaine protectrice (3) recouvre toute la longueur du conduit de coulée (2) et est fabriquée à partir d'un matériau dont la conductibilité thermique est in- férieure à celle du conduit de coulée (2). 2.- Busette de coulée à immersion selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que le conduit de coulée (2) est composé d'un matériau dont la teneur en alumine est comprise entre 65 et 90 % en poids, et de préférence entre 85 et 90 %, et dont la teneur en carbone est comprise entre 20 et 32 % en poids, et de préférence entre 28 et 32 %, et en ce que la gai- ne protectrice (3) est composée de silice vitreuse comportant environ 99 % en poids de SiO2. 3.- Busette de coulée à immersion selon l'une des re- vendications précédentes, dont le ciment utilisé pour la fixa- tion de la gaine protectrice au conduit de coulée présente une forte teneur en alumine et est à prise chimique, caractérisée en ce que ce ciment contient entre 18 et 23 % en poids environ d'oxyde chromique. 4.- Busette de coulée à immersion selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi de la gaine protectrice (3) est à peu près de la même épaisseur que celle du conduit de coulée (2). 5.- Busette de coulée à immersion selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que les couches de ciment (8, 9) situées entre la gaine protectrice (3) et le conduit de coulée (2) ne sont prévues que dans la tête (1) et à l'ouverture de coulée (5). 6.- Busette de coulée à immersion selon la revendica- tion 5, caractérisée ence qu'un branchement de gaz (11) est prévu dans la gaine protectrice (3), de façon à pouvoir insuf- fler du gaz dans l'espace (10) compris entre les couches de ciment (8,9) 7- 7.- Busette de coulée à immersion selon la revendica- tion 6, caractérisée en ce que la pression d'insufflation du gaz dans l'espace (10) est telle que le gaz traverse la paroi du conduit de coulée (2).