Brevet FR2580968A1 — publié le 19861031

L'invention est relative à un dispositif le bouchage pour busette de poche a acier en fusion. Elle trouvera notamment son application dans 1 'industrie sidérurgique. Pour l'élaboration des aciers, il- est connu d'utiliser des fours dans lesquels on chauffe les différents constituants de l'acier jusqu'à ottenir ce dernier en fusion. Cet acier est transvasé dans une poche. Il s'agit, dans ce cas, d'une production discontinue et, lors A cet effet, le fond de la poche est équipé d'une brique de s iè s e dans laquelle es fixée une busette par ob s'écoule 1 'acier å la coulée. Durant toute l'opération d'élaboration de l'acier, l'ouverture de la busette est obturée par un tiroir rotatif ou à guillotine ou autre qui ne peut, b lui seul, malgré tout, qarantir l'étanchéité, car il doit être protégé de la température. Aussi dépose-t-on initialement, dans la cavité de la busette, des produits réfractaires à hase de silice qui permettront d'obtenir le bouchage de la busette durant l'élaboration de l'acier. A la coulée., on dégage la busette en manoeuvrant le tiroir rotatif ou autre système et les produits réfractaires déposés dans la busette doivent, en principe, s'évacuer pour autoriser l'écoulement de l'acier fondu. Cependant, il est fréquent que les produits réfractaires déposés dans la busette forment un bouchon et obtruent ainsi l'orifice d'écoulement de l'acier. En raison des hautes températures rencontrées, le débouchage de la busette est une opération délicate. Jusqu' présent, le moyen le plus efficace pour dégager l'orifice est 1 'util isatinn d'une lance è oxygène. Cet instrument permet de diriger un jet d'oxygène en direction de la husette et, de la sorte, on brûle le carbone présent dans Je produit réfractaire qui se désagrège. Ainsi, on supprime le bouchon créé par la vitrification de la matière. Ce procédé ne permet (as toujours de détruire en totalité le bouchon créé et donc, des interventions ultfrieures devront également être pratiquées. En conclusion, les techniques utilisées actuellement pour assurer le bouchage des busettes d'évacuation de l'acier fondu ne sont pas satisfaisantes car elles sont sujettes a difficulté et les conséquences sont lourdes vis-å-vis de la qualité du produit obtenu. nn peut également reprocher à l'utilisation de produits réfractaires mis en place directement dans la busette le danger rencontré lors de l'opération. En effet, pour placer dans la poche le produit réfractaire, il est nécessaire d'utiliser un tuyau disposé verticalement dans la poche qui surplombe la busette et par lequel on fait écouler le produit pour remplir la busette. La poche ayant une température d'environ l200 C lors de l'opération, le personnel est fortement exposé. Le but principal de la présente invention est de présente un dispositif de bouchage pour busette de poche à acier en fusion, dont la fiahilié est totale, c'est-à-dire que les risques de voir se créer un bouchon dans la busette sont totalement écartés. Le contenu d'une poche h acier est généralement compris entre 80 et 30D tonnes, aussi la garantie de ne pas avoir 8 dé ci ass er 1 ' acier suite à une opération de débouchage h à l'aide d'un canon à oxygène mal réussie est particulièrement appréciable. En effet, outre la perte subie par la mauvaise qualité de l'acier produit, il faut ajouter la perte de production qui découle des pertes cive temps occasionnées par les mises en oeuvre supplémentaires. Les gains oui peuvent être attendus de l'utilisation de la présente invention sont donc, d'une part, une amélioration de la qualité et, d'autre part, une amélioration de la productivité ainsi que de meilleures conditions de travail. En outre, contrairement aux techniques antérieures qui nécessitaient l'introduction de produit réfractaire par le haut à l'aide d'un tube de guidage, la présente invention permet de s'affranchir de cette opération dangereuse et pénible en permettant à l'opération d'être, en totalité, pratiquée par le bas depuis la partie inférieure de la poche. Sur le plan de la sécurité, il s'agit d'un progrès certain et de plus, il y a un gain de temps lors de la mise en place. p'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Le dispositif de bouchage pour busette de poche à acier en fusion, ladite poche destinée à contenir l'acier en fusion dont le fond, constitué de briques parmi lesquelles se trouve la urique de siège, présente une busette d'écoulement de l'acier fondu, et un tiroir rotatif ou- autre système de fermeture qui libère la busette lors de l'écoulement de l'acier, est caractérisé par le fai que le dispositif se pré sente sous la forme (t une cartouche introductible dans la busette par le bas nui enférme au moins une rondelle de rupture. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe, parmi lesquels : la figure 1 schématise une poche de coulée de l'acier, vue en coupe, équipée du dispositif de bouchage de la présente invention, la figure 2 représente un mode préférentiel de constitution du dispositif de bouchage pour busette de poche à acier en fusion selon la présente invention, les figures 3a, 3h, 3c, 3d représentent les différentes phases du fonctionnement du dispositif de le présente invention lors de la coulée de l'acier, les figures 4a, 4b, 4c représentent les différentes phases de mise en place du dispositif de bouchage lors de son introduction dans la busette de la poche, la figure 5 représente, de façon schématique, en vue de coupe, le cône de répartition du dispositif de bouchage de la présente invention, la figure 6 représente, en vue de dessus, la section en coupe du dispositif de bouchage au niveau du cône de répartition, 1A figure 7 schématise la forme préférentielle de réalisation des lumières d'évacuation du sable de silice du dispositif de bouchage de la présente invention. La présente invention vise un dispositif de bouchage pour busette de poche à acier en fusion. Elle trouvera notamment son application dans l'industrie sidérurgique. nn connait 1' élaboration de l'acier selon le procédé discontinu utilisant un four fermé dans lequel sont disposés les différents constituants de l'acier que l'on fait fondre. Une fois le mélange intimement constitué, il est coulé dans une poche de coulée et il est nécessaire d'évacuer l'acier de la poche par l'intermédiaire d'une busette qui est un orifice susceptible d'être obturé par l'intermédiaire d'un tiroir rotatif ou autre manoeuvré extérieurement. Ce dispositif de fermeture étant sensible à la température, il est nécessaire d'adjoindre des produits réfractaires qui, durant l'opération de maintien en poche, permettent de qarantir le dispositif d'obturation et d'assurer l'ouverture et la coulée. Comme il a été exposé précédemment, l'utilisation directe de sable réfractaire dans la busette présente des inconvénients et le dispositif de bouchage de busette de la présente invention permet d'apporter une solution. La figure 1 représente une poche de coulée (1) contenant de placier (3) en fusion. Le fond (4) de la poche (1), constitué par un revêtement en briques réfractaires et une brique de siège (2), présente une busette (5) d'écoulement de l'acier fondu. Cette busette (5) est masquée par un tiroir rotatif (6) ou autre système d'ouverture manoeuvré extérieurement et qui commande l'évacuation de l'acier fondu (3). Selon la présente invention, le dispositif de bnuchage (7) pour husette (5) de poche (1) à acier en fusion se présente sous la forme d'une cartouche introductible dans la busette (5) par le bas. La conception, du dispositif d'étanchéité sous forme de cartouche est particulièrement intéressante puisque son maniement est très aisé. Par ailleurs, le dosage des différents constituants mis en place dans la cartouche est précis. La mise en place de la cartouche (7) par le bas facilite l'opération et permet de s'affranchir de l'utilisation d'un tuyau pour diriger les matériaux réfractaires dans la busette. Parmi les différents constituants mis en place dans la cartouche, celle-ci enferme au moins une rondelle de rupture dont le rôle est de se désagréger après ouverture du tiroir rotatif (6). De plus amples détails de fonctionnement sont donnés par la suite. La figure 2 représente, en vue de coupe, la cartouche (7) de la présente invention, mise en place dans la busette (5) de la brique de siège (4). La cartouche (7) présente une enveloppe extérieure (8) réalisée dans un matériau se désagrégeant après être introduit dans le four. il est cependant nécessaire que le matériau utilisé pour la confection de l'enveloppe (8) puisse résister aux températures rencontrées, c' est-à-dire de l'ordre de 1200 à 13000C durant le mise en place de la cartouche (7) dans la busette (5).A cet égard, il est possible d'utiliser un matériau réfractaire, notamment un carton ou un feutre réfractaire ou un stratifié de résine phénolique pour la réalisation de l'enveloppe (8) Selon un mode préférentiel de réalisation du dispositif d'étanchéité de la présente invention, la cartouche (7) contient une rondelle de rupture (9) soutenue par des moyens amovibles extérieurement (10). Ces moyens amovibles anti-pont peuvent par exemple se présenter sous la forme de sable de silice disposé dans la partie inférieure de la cartouche sous la rondelle (9) de rupture. Ce sable (lO) s'appuie sur le tiroir rotatif (6) après que la base (11) de l'enveloppe (8) se soit désaqréqée. On peut utiliser, à ce titre, une embase constituée d'une pellicule résistant momentanément à la température. Au-dessus de la rondelle de rupture (9) se trouve une rondelle réfractaire (12) formée d'un mélange eutectique moulé qui sera en semi-fusion au contact de l'acier fondu. Cette rondelle réfractaire (12) forme un écran pour la rondelle de rupture (9) et de par sa mollesse lorsqu'elle est en semi-fusion, assure une transmission uniforme des contraintes au niveau de la rondelle de rupture (9). Par ailleurs, la rondelle réfractaire (12) est entourée par du sable de silice (13) dont le rôle est d'assurer l'ét-anchéité entre cartouche et busette en se répartissant à la partie supérieure et sur le pourtour de celle-ci. La distribution du sable de silice (13) sur la périphérie de la busette (5) est facilitée par la présence d'un cône de répartition (14) dont le fonctionnement est illustré par la suite. Les figures 3a, b, c et d illustrent les différentes phases du fonctionnement du dispositif de bouchage de la présente invention. La figure 3e représente la busette (5) de la poche après que celle-ci ait été déragée par la manoeuvre du tiroir rotatif (6) ou autre. Le sable (10) présent à la base de la cartouche (8) ne bén;ficie donc plus d'aucun sunport puisque l'embase (11) de la cartouche s'est dfisagrégée très rapidement après l'intincluction dc la cartouche dans la poche. I.e sable (10) s'évac: tl QUg illustré h la ficlur 3a. Afin da facìl iter l'évacuation du sable (10), la zone de la cartouche (7) conttEnalit ce sable est avantageusement séparée verticalement en deux pour pouvoir la remplir de sable réfractaire (10) de deux densités djffhrentes. En effet, comme le montre la figure 2, la cloison (16) permet, par exemple, de remplir le premier compartiment (17) avec du sable de densité sensiblement voisine de 1,8 alors que l'autre compartiment (18) est rempli de sable dont la densité est beaucoup- plus lourde et sensiblement voisine de 3. Ces valeurs sont données à titre indicatif, l'essentiel étant de remplir la cartouche svec deux qualités de densité différentes pour assurer un glissement préférentiel côté sable lourd, ce qui évite des poussées obliques à l'intérieur de la masse de sable génératrice de ponts et empêchant un écoulement complet du sable. Suite à la disparition du sable (10) -tel qu'illustré à la figure 3b, la rondelle de rupture (9) ne bénéficie plus d'aucun support mais par contre subit la pression occasionnée par la présence de l'acier fondu à la partie supérieure de la cartouche. La rondelle de rupture (9) aura été dimensionnée de façon à se rompre sous la seule contrainte de la pression exercée par l'acier fondu et, par conséquent, les fragments de la rondelle de rupture (9) s'éliminent tel qu'illustré à la fiqure 3b. La rondelle réfractaire (12) en semi-fusion n'est plus supportée par la rondelle de rupture et s'écoule, tel qu'illustré à la figure 3c. A ce niveau, il n'est pas à craindre de colmatage de la busette (5) puisque le volume de la rondelle réfractaire est faible vis-s-vis de la busette. PnP fois i A rondelle réfractaire (12) éliminée, il y a ouverture totale. LA busette (5) dégagée offre ainsi libre passage à l'écoulement de l'acier fondu, tel qu'illustré à la figure 3d. La rise en place de la cartouche (7) dans la busette (5) est illustrée à la figure ta. Lorscue la cartouche (7) est introduite dans la busette, son enveloppe (n) qui présente des propriétés particulières lui permettant de résister lors de son introduction dans la busette, maintient en place les différents constituants internes de la cartouche. En premier lieu, les lumières (15), disposées à la périphérie de l'enveloppe (8) dans se partie supérieure, sont dégagées. A cet effet, les lumières (15) sont initialement recouvertes par une pel ril t qui se décompose à la chaleur plus rap i demen t nue l'enveloppe (8). flans ces conditions, lL sable de silice (13) présent à la partie supérieure de la cartouche (7) s'évacue par les lumières périphériques (15), tel qu'illustré à la figure 4b. La distribution régulière du sable (13) sur la périphérie de la cartouche (7) est importante afin d'assurer une parfaite étanchéité latérale entre cartouche et busette (5). Pour assurer cette bonne distribution sur le pourtour de la cartouche (7) contenant le sable de silice (13), on prévoit un cône de répartition (14) afin que celui-ci dirige le sable de silice (13) vers chaque lumière (15). Après que l'écoulement du sable de silice (13) est effectué, l'enveloppe (8) de la cartouche (7) se désagrège et l'on obtient dans la busette (5) la superposition de sable réfractaire (10), d'une rondelle de rupture (9), d'une rondelle réfractaire (12), le tout rendu étanche grâce au sable de silice (13) rlarti latéralement entre la busette (5) et la cartouche (7) tfl qu'illustré h la figure 4c. Cet ensemble est prêt à être évacué selon le processus expliqué précédemment lors du dégagement de la husette (5) par manoeuvre riu tiroir rotatif (fi) ou autre. La figure 5 ichératise, en vue de coupe, la partie supérieure de la cartouche (7) dans laquelle est illustré le compartiment contenant le sable de silice (13), le cône de répartition (14) et les lumières périphériques (15). Ces lumières (15) sont réparties sur la circonférence de la cartouche (7) tel qu'illustré à la figure 6 qui montre une vue en coupe transversale de la cartouche (7) au niveau des lumières (15). Le profil préférentiel adopté pour la découpe des lumières (15) est une forme triangulaire, tel qu'illustré à la figure 7. Une bonne étanchéité de la busette (5) peut être obtenue même lorsque la cartouche (7) est mise en place avec une certaine inclinaison. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'homme de l'Art, auraient pu être adoptées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. VF VFD ICAT T0',S 1. Dispositif de bouchaqr pour busette de poche à acier en fusion, ladite poche (1) stant destinée d contenir de l'acier (3) en fusion dont le fond (4) est constitué de briques réfractaires et d'une brique de sièqe (2) présentant une busette (5) d'écoulement de l'acier fondu et un tiroir (6) rotatif ou autre système de fermeture qui libère la busette (5) lors de l'écoulement de l'acier, c a r a c t é r i s é par le fait que le dispositif se présente sous la forme d'une cartouche (7) introductible dans la busette (5) par le bas, qui enferme au moins une rondelle de rupture (9). 2. Dispositif de bouchage, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait que la cartouche (7) présente une enveloppe extérieure (e) réalisée dans un matériau se désagrégeant après être introduit dens la poche (1). 3. Dispositif de bouchage, selon la revendication 2, c a r a c t é r i s é par le fait que le matériau utilisé pour la confection de l'enveloppe (8) est un matériau réfractaire, tel qu'un carton ou feutre réfractaire ou un stratifié de résine phénolique. 4. Dispositif de bouchage, selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é par le fait que la rondelle de rupture (9) est soutenue par des moyens amovibles extérieurement. 5. Dispositif de bouchage, selon la revendication 4, c a r a c t é r i s é par le fait que les moyens se présentent sous la forme de sable réfractaire (10) disposé dans la cartouche (7) sous la rondelle de rupture (9) et qui s'appuie sur le système de fermeture tel que le tiroir rotatif (6). G. Dispositif de bouchage, selon la revendication 5, c a r a c t é r i s é par le fait que la rondelle de rupture (9) est surmontée par une rondelle réfractaire (12) formée d'un nélange eutectique apte à être en semi-fusion au contact de l'acier fondu. 7. Dispositif de bouchage, selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é par le fait que la rondelle réfractaire (12) est entourde par du sable de silice (13) assurant l'étanchéité du bouchage latéralement entre la husette (5) et la cartouche (7) 8. Dispositif de bouchaqe, selon la revendication 7, c a r a c t é r i s é par le fait que la distribution du sable de silice (13) sur la périphérie de la busette (5) est facilitée par la présence d'un cône de répartition (lt > .- 9.Dispositif de bouchage, selon la revendication 8, c a r a c t é r i s é par le fait que l'enveloppe présente des lumières (15) sur sa périphérie qui, en combinaison avec le cône de répartition (14) assure une distribution régulière du sable de silice (13) sur le pourtour de la cartouche (7). 10. Dispositif de bouchage, selon la revendication 9, c a r a c t d r i s é par le fait que la section des lumières (15) périphériques est de forme triangulaire. 11. Dispositif de bouchage, selon la revendication 5, c a r a c t é r i s é par le fait que la zone de la cartouche (7) dans laquelle est placé le sable (10) est avantageusement divisée en deux compartiments par une paroi de séparation verticale (16) permettant le remplissage avec deux sables de densités différentes, l'un (18) plus lourd, l'autre (17) plus léger afin de faciliter l1écoulewtent du sable et éviter la formation la formation de ponts.