Brevet FR2557482A1 — publié le 19850705

1i 2557482 DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN JET DE COULEE METALLIQUE. La présente invention concerne un dispositif permettant de protéger un jet de coulée métallique de l'air, notamment lors de la coulée d'acier en lingotières à partir de poches de coulée. Comme chacun sait, il s'avère bien souvent diffi- cile de protéger de l'acier liquide dégazé d'une nouvelle arrivée d'air et donc d'une nouvelle absorption d'azote ou d'oxygène au moyen d'un traitement sous vide. Lors de la coulée de l'acier liquide en lingotières, c'est-à-dire en corps géométriquement simples dans des coquilles ou des lingotières, l'acier peut absorber librement de l'air pendant sa chute libre de la poche de coulée dans l'entonnoir de coulée des lingotières, et subir par exemple une nitruration par trop importante. L'espace libre compris entre la sortie de la poche et l'entonnoir de coulée dans le cas de la coulée en source, ou la lingotière dans le cas de la coulée directe est inévitable, quel que soit le degré de précision du positionnement de la poche; cet espace libre est de l'ordre de 80 à 150 mm. L'objet de la présente invention est de fournir au moyen d'éléments techniquement simples à rattacher dans la zone de la busette de poche un dispositif protégeant le jet de coulée de toute arrivée d'air nocive, et susceptible en outre de provoquer un balayage de l'acier. La présente invention permet d'atteindre cet objectif grâce à un adaptateur de tuyère affecté à la douille de sortie de la poche et engendrant un jet creux de gaz inerte de 20 cm de long au maximum autour du jet de coulée, servant ainsi d'enveloppe protectrice. Grâce à cette protec7 tion, l'air extérieur ne peut pas parvenir jusqu'au jet de coulée, si bien qu'il ne peut plus y avoir par exemple de nitruration de l'acier et que la teneur en N2 peut être maintenue dans des limites serrées satisfaisant aux exi- 2 2557482 gences de la pratique. Il est en outre tout à fait possible de régler la forme et la vitesse du jet de gaz inerte de façon à pouvoir effectuer un balayage de l'acier liquide sur le jet de coulée et à la surface du bain, par exemple de l'entonnoir de coulée recevant la coulée. L'installation de ce dispositif ne pose aucun problème; ce dispositif peut être changé en même temps que la douille de sortie qui peut être intégrée plus ou moins sous forme d'élément fonc- tionnel. La présente invention se caractérise dans le détail par une douille annulaire réfractaire s'adaptant sur la douille de sortie et équipée d'un compartiment collecteur de gaz comportant un branchement extérieur de gaz comprimé, ainsi que d'un canal de raccordement radial reliant ce com- partiment collecteur de gaz et la fente de tuyère prévue entre la douille de sortie et la douille annulaire. Dans cette forme de réalisation, une partie de la surface péri- phérique extérieure de la douille de sortie constitue une partie de la paroi du compartiment d'écoulement de la tuyère, ce qui simplifie le dispositif, d'autant plus que c'est l'intervalle entre l'orifice conique de la douille de sortie comportant une enveloppe extérieure et la douille annulaire s'adaptant dessus avec une enveloppe intérieure qui sert de fente de tuyère. Pour ce faire, il peut s'avérer avantageux de placer la fente de tuyère à l'intérieur de l'enveloppe intérieure de la douille annulaire réfractaire afin d'amé- liorer l'étanchéité entre la douille de sortie et la douille annulaire. Pour éviter toute obstruction de la fente de tuyère, un embout perméable fait à partir d'un matériau réfractaire est prévu à son extrémité d'écoulement. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la douille annulaire en tant que compartiment collecteur de gaz comporte une gorge annulaire recouverte par une enveloppe extérieure dotée d'un branchement de gaz comprimé. Cette construction est particulièrement simple à réaliser, d'autant plus que le canal de raccordement radial 3 2557482 qui est composé comme il.se doit de 12 à 40 trous de 0,4 à 1,2 mm de diamètre répartis régulièrement sur toute la péri- phérie de la douille annulaire réfractaire, et ce sur au moins un plan, est facile à monter. Lorsque certaines conditions précises doivent être respectées dans la zone de la busette de poche, il est préférable de maintenir l'adaptateur de tuyère attribué à la douille de sortie dans l'écran protecteur d'une busette à tiroir, ou, en cas d'absence d'écran protecteur, de procé- der de façon à ce que l'adaptateur de tuyère avec l'enve- loppe intérieure de sa douille annulaire réfractaire soit connecté à l'enveloppe de la douille de sortie au moyen de systèmes de fermeture amovible à encliquetage, à vis ou analogues. La présente invention est expliquée ci-après à l'aide d'exemples de réalisation et de croquis. Ces croquis représentent: Figure 1: une coupe longitudinale de la busette d'une poche de coulée dotée d'un obturateur à tiroir, Figure 2: une réalisation avec fermeture-à quenouille représentée comme dans la figure 1, et Figure 3: un nouvel adaptateur de tuyère à une échelle agrandie, représenté également en coupe longitu- dinale. Dans les croquis, 1 désigne une poche de coulée pour acier comportant une enveloppe 2, un revêtement réfractaire 3 et une brique perforée 4 suivie d'un obtura- teur à tiroir conformément à la figure 1 - et précédée d'un obturateur à quenouille 6 conformément à la figure 2. L'obturateur à tiroir 5 comporte une douille d'entrée 7, une plaque de fond fixe 8 et une plaque de tiroir 9, ainsi qu'une douille de sortie 10 qui est mise en mouvement en même temps que la plaque de tiroir 9 dans un cadre support 11 en vue de la mise en marche, de l'arrêt et du réglage du jet de coulée 12. La douille de sortie 10 dotée d'une embouchure conique 10a et d'une enveloppe 10b 4 2557482 est à accouplement à baïonnette et peut être changée avec le cadre support 11; elle fait saillie à travers une tôle de protection 13 qui est également portée par le cadre support 11 au moyen d'étais 14. La poche de coulée 1 placée en position de coulée par le personnel chargé de la coulée et au moyen d'une grue se trouve au-dessus d'un entonnoir de coulée 15, avec l'obtu- rateur à tiroir 5 en position ouverte; cet entonnoir de coulée 15 reçoit le jet de coulée 12, et lors de la coulée en source usuelle, remplit simultanément plusieurs lingo- tières d'acier liquide, par le bas. Pour des raisons de simplicité, ces lingotières ne sont pas indiquées dans le croquis. Ce faisant, il y a nécessairement un espace de cm de haut au maximum entre la douille de sortie 10 et l'entonnoir de coulée 15; dans cette zone, le jet de coulée 12 est entouré d'une enveloppe protectrice faite de gaz 16 et est séparé de l'air. L'enveloppe de protection faite de gaz 16 est engendrée par un adaptateur de tuyère 17 glissé sur l'extrémité libre de la douille de sortie 10 de façon à assurer une étanchéité aux gaz, et accroché à la tôle de protection 13; cet adaptateur de tuyère 17 est composé d'une douille annulaire réfractaire 18 avec une enveloppe intérieure 19 et une enveloppe extérieure 20 servant de base d'accrochage. Cette enveloppe extérieure recouvre une gorge annulaire prévue dans la douille annu- laire 18, de sorte qu'on obtient un compartiment collecteur de gaz résistant à la pression 21 avec un branchement de gaz comprimé 22, lequel compartiment est relié à la paroi intérieure de la douille annulaire 18 par des canaux radiaux 23, dans une fente de tuyère 24 formée par l'embou- chure 10a de la douille de sortie 10. Lorsque le compartiment collecteur de gaz 21 est alimenté, le gaz comprimé est réparti régulièrement dans la fente de tuyère 24, au moyen des canaux radiaux 23; de cette fente se dégage un jet de gaz creux entourant le 2557482 jet de coulée 12 et se présentant sous la forme de l'enve- loppe gazeuse en vitesse s'effectue principalement à une saillie 25 de la douille annulaire 18, 36 réduisant le diamètre intérieur. L'enveloppe intérieure 26 de l'adaptateur de tuyère 17 présentée dans la figure 3 présente une diffé- rence par rapport à celle présentée dans la figure 1: elle comporte une extrémité conique 27 placée face aux orifices des canaux 23 et peut également le cas échéant faire face à la saillie 25, de sorte que la fente de tuyère est formée uniquement par l'adaptateur, sans avoir recours à la douille de sortie 10. Conformément à la forme de réalisation présentée dans la figure 2 avec obturateur à quenouille 6, une douille de sortie 32 présentant également une embouchure conique 32a et une enveloppe 32b est connectée à la douille de brique. perforée 31 fermant au moyen d'une quenouille 30. Un adap- tateur de tuyère 33 est placé sur la douille 32, à l'aide d'un dispositif de fermeture 37 formé sur l'enveloppe 32b de la douille de sortie 32 et sur l'enveloppe intérieure 34 de la douille annulaire 36. Le compartiment collecteur de gaz 38 est équipé d'un profil transversal en forme de demi- cercle et comporte une double rangée de canaux radiaux 39. La douille annulaire 36 est entourée d'une enveloppe 35. Le canal de raccordement peut tout à fait être remplacé par une entaille dont l'étroitesse serait en consé- quence, et qui peut être obtenu par exemple par assemblage d'une douille annulaire réfractaire en deux parties. L'adap- tateur de tuyère sert notamment pour les obturateurs à tiroir à rotation avec deux douilles de sortie, desquelles l'une est utilisée pour des opérations de coulée normales, tandis que la douille de sortie équipée d'un adaptateur est utilisée pour les coulées qu'il est nécessaire de protéger de l'air extérieur. Il va de soi que le dispositif peut être également utilisé avec efficacité pour la coulée directe, la réalisation et le rendement devant être en conséquence. 6 2557482 REVEND I CAT I ONS 1. Dispositif permettant de protéger un jet de coulée métallique de l'air, notamment lors de la coulée d'acier en lingotières à partir de poches de coulée, caractérisé par un adaptateur de tuyère (17, 33) affecté à la douille de sortie (10, 32) de la poche (1), et engen- drant un jet de gaz inerte creux de 20 cm de long au maxi- mum formant une enveloppe de protection gazeuse (16) autour du jet de coulée (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par une douille annulaire réfractaire (18, 36) s'adaptant sur la douille de sortie (10, 32) et équipée d'un compar- timent collecteur de gaz (21, 38) comportant un branchement extérieur de gaz comprimé (22), ainsi que d'un canal de raccordement radial (23, 39) reliant le compartiment collec- teur de gaz et la fente de tuyère (24) prévue entre la douille de sortie (10, 32) et la douille annulaire (18, 36). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que c'est l'intervalle compris entre l'embouchure conique (10a, 32a) de la douille de sortie (10, 32) compor- tant une enveloppe extérieure (lOb, 32b) de tôle et la douille annulaire (18, 36) s'y adaptant avec une enveloppe intérieure (19, 34) de tôle qui sert de fente de tuyère. 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la fente de tuyère (24) est prévue à l'intérieur de l'enveloppe intérieure (26) de la douille annulaire (18) écartée par rapport au canal de raccordement radial (23) (figure 3). 5. D4spositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que un embout perméable fait à partir d'un matériau réfractaire est prévu dans la fente de tuyère (24). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la douille annulaire 7 2557482 réfractaire (18, 36) en tant que compartiment collecteur de gaz (21, 38) comporte une gorge annulaire recouverte par une enveloppe (20, 35) extérieure de tôle comportant un branchement de gaz comprimé (22). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que le canal de raccor- dement radial (23, 39) est composé de 12 à 40 trous d'un diamètre compris entre 0,4 et 1,2 mm répartis régulièrement sur toute la périphérie de la douille annulaire réfrac- taire (18, 36), sur au moins un plan. 8. Dispositif selon les revendications 1 à 7 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que l'adaptateur de tuyère (17) est maintenu dans la tôle de protection (13) d'un obturateur à tiroir (5). 9. Dispositif selon les revendications 3 à 7 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que l'adaptateur de tuyère (33) avec l'enveloppe intérieure (34) de sa douille annulaire réfractaire (36) est connecté à l'enveloppe (32b) de la douille de sortie (32) au moyen de systèmes de ferme- ture à encliquetage, à vis filetés ou de systèmes de ferme- ture amovible analogues.