Brevet FR2579496A1 — publié le 19861003

La présente invention est relative à un procédé pour protéger du contact de l'air un écoulement de matière liquide, plus spécialement un écoulement de métal fondu dans une installation de coulée continue. Lors de la coulée continue de l'acier, le métal en fusion s' écoule à partir d'une poche dans un répartiteur qui le transfère dans une lingotière où il se solidifie. L'acier est généralement protégé de l'oxydation et de la nitruration par l'air à l'aide d'un tube de protection de jet entre poche et répartiteur, et à l'aide d'une ou de plusieurs busettes immergées entre répartiteur et lingotière (croquis 1). Cependant, cette protection n'est pas efficace au démarrage d'une séquence de coulées d'une ou plusieurs poches. Au début d'une séquence, le répartiteur est vide. L'acier sortant de la poche remplit le répartiteur et présente une surface nue jusqu'au moment où l'on ajoute une poudre de couverture sur le métal.On ne peut pas mettre la poudre de couverture trop rapidement avant d'avoir atteint une certaine hauteur du bain d'acier dans le répartiteur sous peine d'entraîner la poudre dans la lingotière et de polluer l'acier solidifié. En plus, le jet turbulent de métal présente une très grande surface libre favorable à des réactions avec les composants de l'atmosphère aussi longtemps que le niveau du métal n'atteint pas le bas du tube de protection. Il n'est pas possible non plus de rapprocher le bas du tube de protection à moins de 10 à 30 cm du fond du répartiteur pour des raisons pratiques liées au montage du tube, à l'établissement de courants favorisant la décantation des inclusions, et à l'usure du réfractaire du répartiteur face au jet d'acier sortant du tube.C'est pour toutes ces raisons, que plusieurs tonnes d'acier doivent être déclassées ou recyclées pour manque de qualité à chaque démarrage d'une séquence de coulée continue entraînant des pertes économiques non négligeables. La présente invention a pour but d'éliminer ou de réduire cet inconvénient, et d'améliorer la protection de l'acier liquide vis-à-vis de l'air lors du début d'une séquence. Il est clair qu'elle peut s'appliquer à de nombreux problèmes similaires, où il s'agit de protéger un écoulement de liquide contre le contact de l'atmosphère qui l'environne. Pour atteindre ce but, l'invention fournit une amélioration au procédé selon lequel un écoulement de matière liquide est déversé à travers un tube vertical dans un canal horizontal ou faiblement incliné sur 11 horizontale, la matière liquide étant protégée du contact de l'air pendant qu'elle s'écoule dans le canal par une couche protectrice de substance qui flotte sur elle.Selon l'invention on entoure l'extrémité inférieure du tube par un manchon provisoire dont la base va au contact avec le fond du canal ou à faible distance de celui-ci, puis on introduit ladite matière liquide dans l'espace délimité par les parois intérieures du tube et du manchon provisoire et le fond du canal, pour remplir cet espace au moins jusqu'à une hauteur égale à la plus grande partie de la hauteur du bas du tube au-dessus du fond du canal; après quoi le manchon est détruit par le contact avec la matière liquide et/ou la pression hydrostatique ou métallostatique, livrant passage à la matière liquide sur laquelle vont flotter les débris du manchon. De préfé-rence, dans le cas de l'acier notamment, on utilise un manchon en matière réfractaire, avantageusement en fibres céramiques. L'invention va être exposée plus en détail à l'aide d'un exemple pratique non limitatif, illustré dans les dessins, où la Fig. 1 est une coupe schématique de la partie supérieure d'une installation de coulée continue fonctionnant selon le procédé de l'invention, et la Fig. 2 est une coupe du manchon provisoire. La figure montre une poche 1 pourvue dtun obturateur à tiroir 2 équipé d'un tube protecteur 3. L'extrémité inférieure 4 du tube protecteur se trouve à une distance H au-dessus du fond 5 d'un répartiteur 6. Le répartiteur est pourvu d'une busette 7 qui déverse le métal dans la lingotière 8. Le tube protecteur 3 est entouré à sa partie inférieure par un prolongateur 9 constitué d'un manchon de fibres réfractaires, qui est l'objet essentiel de 1'invention. On conçoit qu'en l'absence du prolongateur, J.ors de l'ouverture du tiroir 2, le métal est en contact avec l'air dans le tube 3, qu'il ne remplit pas complètement et dans le répartiteur tant que son niveau dans le répartiteur n'a pas atteint la hauteur H. Une fois qu'il a atteint cette hauteur l'air ne peut plus pénétrer dans le tube 3, et en même temps, on peut projeter sur la surface du métal une couche de poudre de couverture 10 qui ne risque plus alors d'entre entraînée dans la busette 7. Le prolongateur 9 est enfilé sur la partie inférieure du tube 3 en profitant de son élasticité. La longueur est telle qu'il vient en contact avec le fond 5 du répartiteur, ou bien laisse avec ce fond un faible intervalle. On notera que la souplesse de la matière du prolongateur, ainsi que le fait qu'il peut coulisser en montant le long du tube, fait qu'il ne risque pas d'endommager le fond du prolongateur s'il vient à buter sur ].ui. Le tiroir 2 est ouvert après la mise en place du prolongateur.Le métal se déverse alors dans un espace pratiquement fermé à sa partie inférieure et défini par le fond 5 et les faces internes du prolongateur et du tube, Le métal est alors en contact avec la faible quantité d'air qui se trouve dans cet espace, mais iil. importe d'observer que cet air n'est pratiquement pas renouvelé. Le niveau du métal monte dans cet espace jusqu ' s'approcher du niveau H ou le dépasser. Quand il atteint une hauteur suffisante, l'effet de la pression métallostatîque et de la température font que le prolongateur 9 s'ouI7re, puis se détruit. Le métal alors s1 écoule rapidement dans le répartiteur, mais avec une faible turbulence, ce qui reduit l'importance des réactions avec les gaz de l'atmosphère, c'est ensuite qu'on peut projeter la poudre de couverture. Après quelques secondes, le prolongateur est complètement détruit et ses débris viennent se mélanger avec la couche 10 de poudre de protection. On constate que le métal est protégé du contact avec l'air d'une façon bien meilleure qu'avec la technique antérieure. Des essais ont montré que le procedé permettait, à chaque démarrage d'une séquence, une économie de l'ordre d deux tonnes de métal, qui autrement, auraient dû être rebutées. Cette économie est sans commune mesure avec le coût d'obtention du prolongateur. I1 a été constaté que les meilleurs résultats étaient obtenus avec un prol.ongateur tel que représenté à la Fig. 2. C'est-à-dire comprenant une partie supérieure ll cylindrique qui vient s'emmancher sur le tube 3 et une partie inférieure 12 évasée vers le bas, et dont les parois font un ang].e de 15 environ avec 11 axe. A titre purement indicatif, on précise que le prolongateur utilisé avait, à l'intérieur, un diamètre minimal de 171 mm et un diamètre maximal de 30G mm, son épaisseur de paroi étant de 50 mm environ, et il était constitué en nKervas 50" matériau moulé sous vide à partir de fibres silicoalumineuses, de masse volumique 280 kg/m3, le moulage étant réalisé de façon que la surface intérieure du prolongateur soit dépourvu d'aspérités. Il a été dit plus haut que le métal, lorsqu'il commence à se déverser dans l'espace défini par le fond 5 et les faces internes du prolongateur et du tube, est en contact avec une faible quantité d'air qui se trouve dans cet espace. Suivant une variante intéressante de l'invention, on supprime ce contact avec de l'air en remplissant au préalable cet espace avec un gaz inerte vis-à-vis du métal, argon par exemple. Ceci peut être obtenu en équipant le tube 3 avec un embout 13 (en tirets) de soufflage de gaz inerte par lequel on insuffle, avant le début de la coulée, une quantité suffisante de gaz inerte pour purger l'air contenu dans le tube et le répartiteur; cet air s'échappant par le bas du répartiteur grâce à la souplesse de celui-ci. On peut également prévoir une pièce intermédiaire ~ entre l'obturateur 2 de la poche et le tube 3, et qui porte l'embout 13. REVENDICATIONS 1. Procédé pour protéger du contact de l'air un écoulement de matière liquide déversé à travers un tube vertical (3) dans un canal (6) horizontal ou faiblement incliné sur l'horizontale, la matière liquide étant protégée du contact de l'air pendant qu'elle s'écoule dans le canal par une couche (10) protectrice de substance qui flotte sur e1.3.e, caractérisé en ce qu'on entoure l'extrémité inférieure du tube (3) par un manchon provisoire (9) dont la base va au contact avec le fond du canal ou à faible distance de celui-ci, puis on introduit ladite matière liquide dans l'espace délimité par les parois intérieures du tube et du manchon provisoire et le fond du canal, pour remplir cet espace au moins jusqu'à une hauteur égale à la plus grande partie de la hauteur du bas du tube au-dessus du fond du canal; après quoi le manchon est détruit par le contact avec la matière liquide et/ou la pression hydrostatique, livrant passage à la matière liquide sur laquelle vont flotter les débris du manchon. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (9) est en une matiere réfractaire et a une forme et une épaisseur calculée pour s'ouvrir sous l'effet de la pression métallostatique afin de livrer passage au métal avant qu'il ait complètement rempli le tube vertical (3). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon est en fibres réfractaires agglomérées. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le manchon (9) est enfilé autour de l'extrémité du tube (9) avec un frottement suffisant pour son maintien en place, mais assez faible que ledit manchon glisse en montant le long dudit tube au cas où son extrémité inférieure vient en butée sur le fond du canal (6) 5, Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant de faire écouler la matière liquide dans le tube (3) équipe du manchon (9), on remplit l'intérieur du tube et du manchon avec un gaz inerte vis-à-vis de cette matière liquide