Brevet FR2580207A1 — publié le 19861017

BUSETTE DE COULEE DE RECIPIENT METALLURGIQUE ET PROCEDES DE FABRICATION ET D'UTILISATION DE CETTE BUSETTE L'invention concerne une busette de coulée pour un récipient contenant un métal, en fusion, dotée de moyens pour amener un gaz de traitement dans son canal de passage, et concerne la fabrication et l'utilisation d'une telle busette. Il est connu, dans le cas d'une busette de coule pour poche de coulée ou récipient intermédiaire dans des installations de coulée continue utilisées pour couler de l'acier calmé notamment à l'aluminium, d'amener un gaz de traitement, par exemple un gaz inerte, dans le canal de passage de la busette de coulée, afin d'éviter le colmatage progressif du canal de coulée par l'alumine se formant lors de la coulée de tels bains d'acier en fusion. Dans un dispositif connu du genre précité (brevet AT 321 480), deux douilles entourant concentriquement le canal de passage, faites de matériaux réfractaires ayant des perméabilités au gaz différentes, sont en communication avec une chambre annulaire raccordée à une conduite d'amenée de gaz, de sorte que c'est par la douille extérieure, plus perméable au gaz, que le gaz de traitement parvient dans le récipient contenant le métal en fusion, et que c'est par la douille intérieure qu'il parvient dans le canal de passage du bec de coulée. Il se produit toutefois, du fait qu'il y a, en service, de forts échauffements des parties autour du canal de passage, entre la douille extérieure et la chambre annulaire métallique qui s'y raccorde périmétriquement côté dessous, des pertes par fuites passablement importantes qui, en outre, surviennent aussi dans le raccord fileté entre la chambre annulaire et la conduite de gaz. Il en résulte que la quantité de gaz effectivement insufflée ne peut pas être déterminée avec une précision suffisante et que la consommation de ce gaz porteur relativement onéreux est relativement importante. Il s'est en outre avéré que, dans les dispositifs connus, la forme en entonnoir de l'extrémité supérieure du canal de passage est désavantageuse puisqu'elle peut être une cause de tourbillons et turbulences du métal en fusion, renforçant la tendance au colmatage dès cet entonnoir d'entrée. La présente invention a pour but d'exclure de manière quasiment totale les pertes par fuites dans le cas d'une busette de coulée dotée de moyens pour amener un gaz de traitement afin d'éviter le colmatage du canal de passage, et d'aménager la busette de coulée de façon que celle-ci, qui doit être remplacée fréquemment, soit simple à fabriquer et facile à remplacer. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le canal de passage de la busette de coulée est entouré par un insert qui est constitué par un matériau réfractaire perméable au gaz et qui est entouré sur ses faces frontales et sur son pourtour extérieur par une capsule métallique, cet insert étant noyé dans le matériau réfractaire de la busette de coulée, et par le fait qu'il est prévu, pour amener le gaz de traitement, un tronçon de conduite établissant une communication qui va de la paroi extérieure de la busette de coulée à l'insert en passant par la capsule métallique. Parmi les différents modes de mise en oeuvre possibles, l'invention prévoit notamment que: - une chambre intermédiaire radiale est prévue entre l'insert et la capsule métallique entourant ce dernier; - un tronçon de conduite réalisé sous la forme d'une tubulure débouche radialement ou tangentiellement dans la chambre intermédiaire radiale; - la tubulure est soudée, à son extrémité extérieure, à une enveloppe en tôle entourant la busette de coulée et est soudée, à son extrémité intérieure, à la capsule; - un tronçon de conduite réalisé sous la forme d'un tube dirigé parallèlement au canal de passage, sortant par le dessous de la busette de coulée, est soudé à la capsule; - une capsule métallique annulaire est agencée concentriquement au canal de passage et est entourée de tous côtés par le matériau réfractaire de la busette de coulée; - la busette est entourée par une enveloppe en tôle, et une partie de cette enveloppe en tôle forme, avec deux fonds intermédiaires annulaires soudés dans celle-ci, la capsule qui entoure l'insert et qui est agencée entre les parties de matériau réfractaire de la busette de coulée situées au-dessus et au-dessous de cette capsule; - une conduite flexible est raccordée au tronçon de conduite; - la conduite flexible est un. tuyau souple ou un tube mince pouvant être soudé au tronçon de conduite; - le canal de passage du métal en fusion, traversant la busette de coulée et l'insert, est sensiblement cylindrique. L'invention a en outre pour objet un procédé de fabrication d'une busette de coulée telle que définie dans ce qui précède. Dans ce procédé, au moyen du tronçon de conduite relié à la capsule métallique entourant l'insert, on fixe cette capsule dans une enveloppe en tôle servant de moule, et, par coulée de matériau réfractaire autour de la capsule, on noie cette dernière dans ce matériau réfractaire formant la busette de coulée. Un autre objet de l'invention est un procédé, d'utilisation de la busette de coulée dans lequel, afin d'empêcher un colmatage du canal de passage de la busette de coulée, produisant un rétrécissement de la section droite du canal, on insuffle, dans ce canal de passage un gaz, de préférence un gaz inerte, en le répartissant finement, à travers l'insert en matériau poreux, sous la forme d'un débit de gaz constant auquel est éventuellement superposé un débit de gaz pulsatoire. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement dans la description présentée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en se reportant au dessin annexé dont les figures représentent: - la figure 1, une vue partielle en coupe verticale de la région de l'ouverture de coulée du fond d'un récipient avec busette de coulée à laquelle est raccordé un obturateurà coulisse; - la figure 2, une coupe verticale d'une autre forme de réalisation d'une busette de coulée; et - la figure 3, une coupe verticale d'une troisième forme de réalisation de la busette de coulée selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté une vue partielle en coupe de la paroi 1 d'un récipient contenant un métal en fusion. On peut voir, se raccordant à la paroi 1, côté intérieur, un garnissage réfractaire 2 dans lequel est aménagé un évidement cylindrique traversant 3 dans lequel la busette de coulée 5 est enchâssée au moyen d'une masse damée 4 relativement épaisse. Cette busette 5 prend appui sur un anneau encastré 6 fixé par soudage à la paroi 1 du récipient. Au dessous de cet anneau 6 est fixé un obturateur à coulisse 7, représenté schématiquement, opérant de façon classique, présentant une plaque coulissante 10 mobile transversalement entre deux plaques réfractaires fixes 8 et 9. Cet obturateur à coulisse 7 est mis en position ouverte et en position fermée au moyen de la plaque mobile 10 qui, en position fermée, masque les trous de passage 11 dans les plaques fixes 8 et 9 de l'obturateur. La busette de coulée 5, faite d'un matériau réfractaire, repose sur la plaque fixe 8 de l'obturateur à coulisse 7, et le canal de passage 12 traversant cette busette de coulée 5 est aligné sur le trou 11 dans les plaques 8,9,10 de l'obturateur à coulisse 7. La busette de coulée 5 est entourée par une enveloppe en tôle 13. Un insert annulaire 14, fait d'un matériau réfractaire perméable au gaz, est agencé à l'intérieur de la busette de coulée, 5, concentriquement au canal de passage 12. Cet insert est entouré, côté dessus et côté dessous, par une capsule métallique 15 qui entoure également sa périphérie extérieure en laissant subsister un intervalle radial. Cette capsule métallique permet au gaz de traitement de traverser l'insert poreux 14 et de ne sortir, en étant finement réparti, que dans le canal de passage 12, en évitant les pertes par fuites dues à la sortie de gaz dans d'autres directions. La chambre annulaire 16 comprise entre le pourtour extérieur de l'insert 14 et la capsule 15 sert à assurer la distribution uniforme du gaz de traitement lors de son passage au travers de l'insert. Dans cette chambre annulaire 16 débouche une tubulure 17 qui est raccordée par soudage à la capsule métallique 15 et qui est réalisée sous la forme d'un tronçon de conduite 30 et traverse l'enveloppe en tôle 13. A cette tubulure 17 est rapportée par soudure ou brasage une conduite métallique flexible ou un tube en cuivre 18, de sorte que si l'on renonce au raccord à vis qui, dans les dispositifs connus, est présent à cet endroit, il n'y a aucune perte par fuites dans la conduite d'arrivée de gaz. Ici, c'est une conduite métallique flexible ou un tube en cuivre que l'on utilise parce que la busette de coulée 5 dont le remplacement est assez fréquent doit être insérée, en procédant par le haut, dans la paroi 1 du récipient et dans le revêtement 2, en même temps que la conduite d'amenée de gaz 18 raccordée à cette busette, cette conduite flexible 18 devant alors passer par une rainure 19 dans l'anneau soudé 6, et entre les autres parties du dispositif. Comme la longévité de la busette de coulée 5 est relativement limitée, il est économiquement avantageux qu'elle soit fabriquée aussi simplement que possible. A cette fin, une capsule métallique 15 dans laquelle l'insert 14 est agencé est fixée, de préférence par la tubulure rapportée par soudage, dans une enveloppe en tôle 13 servant de moule, après quoi cette capsule est noyée par coulée de matériau réfractaire, de sorte qu'elle se trouve prise dans la busette de coulée 5. Ensuite, la conduite flexible 18 est soudée à une tubulure 17 dépassant hors de l'enveloppe en tôle 13. La variante de busette de coulée représentée sur la figure 2 est, elle aussi, simple à réaliser. La différence par rapport à la busette de coulée cylindrique représentée sur la figure 1 réside dans la forme, de préférence conique, de la busette 5 et, en outre, dans le fait qu'un tronçon de conduite 30 réalisé sous la forme d'un tube en cuivre 20 passe parallèlement au canal de passage 12, et sort par le dessous de la busette de coulée 5. L'extrémité supérieure de ce tronçon de conduite 30 est brasée à la capsule 15. Les surfaces de la capsule 15 s'appliquant contre le dessus et le dessous de l'insert 14 ne s'étendent pas tout à fait jusqu'au canal de passage 12 de la busette de coulée 5. Selon la figure 3, la capsule 21 incluant l'insert 14 en matériau perméable au gaz peut aussi être formée par une zone annulaire de l'enveloppe en tôle 13 enveloppant la busette de coulée 5 et par deux fonds intermédiaires, de forme annulaire, soudés dans cette enveloppe en tôle. Lors de l'utilisation de la busette de coulée avec insert en matériau poreux perméable au gaz, le gaz de traitement, de préférence un gaz inerte tel que l'argon, est insufflé, à partir d'un réservoir de gaz non représenté, dans le canal de passage 12 de la busette de coulée 5, ou bien un débit partiel du gaz est insufflé en mode impulsionnel superposé à un courant constant de gaz. Il peut également être avantageux de chauffer le gaz de traitement. Il s'avère que l'on obtient, avec ce mode de fonctionnement, un accroissement notable du temps au cours duquel la coulée peut s'effectuer sans problème dû à une éventuelle obstruction par colmatage du canal de passage 12. Comme on opère avec de très petits débits de gaz, de 4 à 6 l(C.N.T.P.)/min, le fait que l'établissement de pertes par fuites soit pratiquement tout à fait exclu contribue aussi au résultat avantageux précité. REVENDICATIONS 1. Busette de coulée pour un récipient contenant un métal en fusion, dotée de moyens pour amener un gaz de traitement dans son canal de passage, caractérisée en ce que le canal de passage (12) de la busette de coulée (5) est entouré par un insert (14) qui est constitué par un matériau réfractaire perméable au gaz et qui est entouré sur ses faces frontales et sur son pourtour extérieur par une capsule métallique (15,21) , cet insert (14) étant noyé dans le matériau réfractaire de la busette de coulée (5), et en ce qu'il est prévu, pour amener le gaz de traitement, un tronçon de conduite (30) établissant une communication qui va de la paroi extérieure de la busette de coulée (5) à l'insert (14) en passant par la capsule métallique (15,21). 2. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une chambre intermédiaire radiale (16) est prévue entre l'insert (14) et la capsule métallique (15,21) entourant ce dernier. 3. Busette selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un tronçon de conduite (30) réalisé sous la forme d'une tubulure (17) débouche radialement ou tangentiellement dans la chambre intermédiaire radiale (16) . 4. Busette-selon la revendication 3, caractérisée en ce que la tubulure (17) est soudée, à son extrémité extérieure, à une enveloppe en tôle (13) entourant la busette de coulée (5) et est soudée, à son extrémité intérieure, à la capsule (15). 5. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un tronçon de conduite (30) réalisé sous la forme d'un tube (20) dirigé parallèlement au canal de passage (12), sortant par le dessous de la busette de coulée (5), est soudé à la capsule (15). 6. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une capsule métallique annulaire (15) est agencée concentriquement au canal de passage (12) et est entourée de tous côtés par le matériau réfractaire de la busette de coulée (5). 7. Busette selon la revendication T, caractérisée en ce qu'elle est entourée par une enveloppe en tôle (13) et en ce qu'une partie de cette enveloppe en tôle forme, avec deux fonds intermédiaires annulaires (22) soudés dans celle-ci, la capsule (21) qui entoure l'insert (14) et qui est agencée entre les parties de matériau réfractaire de la busette de coulée (5) situées au-dessus et au-dessous de cette capsule. 8. Busette selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'une conduite flexible (18,20) est raccordée au tronçon de conduite (30). 9. Busette selon la revendication 8, caractérisée en ce que la conduite flexible (18, 20) est un tuyau souple ou un tube mince pouvant être soudé au tronçon de conduite (30). 10. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal de passage (12) du métal en fusion, traversant la busette de coulée (5) et l'insert (14), est sensiblement cylindrique. 11. Procédé de fabrication d'une busette de coulée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moyen du tronçon de conduite (17) relié à la capsule métallique (15) entourant l'insert (14), on fixe cette capsule (15) dans une enveloppe en tôle (13) servant de moule, et en ce que, par coulée de matériau réfractaire autour de la capsule (15), on noie cette dernière dans ce matériau réfractaire formant la busette de coulée (5). 12. Procédé d'utilisation d'une busette de coulée selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'afin d'empêcher un colmatage du canal de passage (12) de la busette de coulée (5), produisant un rétrécissement de la section droite du canal, on insuffle, dans ce canal de passage un gaz (12) , de préférence un gaz inerte, en le répartissant finement, à travers l'insert (14) en matériau poreux, sous la forme d'un débit de gaz constant auquel est éventuellement superposé un débit de gaz pulsatoire.