Brevet FR2663573A1 — publié le 19911227

La présente invention concerne la coulée continue des métaux, notamment de l'acier. Elle a trait plus particulièrement à une busette d'alimentation d'un métal liquide dans une lingotière de coulée continue. Comme on le sait, ces busettes sont classiquement monolithiques et formées d'un tube réfractaire fixé de manière étanche sous un répartiteur contenant le métal liquide à couler, et dirigeant ce métal liquide vers la lingotière. Notamment pour éviter une solidification trop précoce du métal dans la busette, le métal liquide du répartiteur est en surchauffe, c'est-à-dire maintenu à une température suffisamment supérieure à la température de solidification. Par contre, il peut être souhaité de couler le métal en lingotière à surchauffe basse, nulle ou même négative. I1 faut donc pouvoir ajuster précisément la température du métal à la sortie de la busette. Avec une busette réfractaire classique, ce contrôle de la température ne peut être réalisé que par un contrôle précis et rapide de la température du métal en répartiteur, ce qui est difficilement réalisable du fait de la grande quantité de métal qu'il contient. De plus, des variations des conditions d'écoulement du métal dans la busette entraînent des modifications des échanges thermiques entre le métal s'écoulant dans la busette, ladite busette et le milieu ambiant, ce qui peut conduire à d'importantes variations de température en sortie de la busette. Enfin, si l'on souhaite couler en lingotière avec une très faible surchauffe, ou même une surchauffe négative, par exemple pour la coulée à l'état pâteux, la surchauffe en répartiteur doit être aussi très faible et le métal risque de se solidifier dans la busette et d'obturer celle-ci. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes et de permettre la coulée en lingotière à surchauffe nulle ou même négative, en refroidissant le métal immédiatement avant l'introduction en lingotière. L'invention a pour objet une busette comprenant un tube réfractaire, et qui permet d'atteindre les objectifs précités. Suivant l'invention, la busette comporte une enveloppe refroidie entourant le tube réfractaire et au moins un dispositif formant écran, intercalé entre le tube réfractaire et l'enveloppe extérieure, des moyens étant prévus pour faire varier la largeur angulaire de l'écran afin de régler le flux thermique rayonné du tube réfractaire vers l'enveloppe extérieure. Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'enveloppe extérieure est constituée par un double tube parcouru par une circulation de fluide de refroidissement tel que de l'eau, et plusieurs dispositifs d'écrans, couvrant chacun un secteur angulaire réglable, sont répartis entre le tube réfractaire et le double tube, chaque dispositif comprenant un écran fixe et un écran mobile en rotation autour de l'axe du tube réfractaire, cet écran mobile pouvant glisser par rapport à l'écran fixe associé afin d'augmenter ou de réduire la surface globale de ces deux écrans. On peut ainsi refroidir le métal coulé immédiatement avant l'introduction en lingotière pour couler à surchauffe basse, nulle ou négative, grâce au fait que le rayonnement entre le tube central réfractaire et l'enveloppe tubulaire extérieure peut être partiellement modulé par le réglage des écrans escamotables intermédiaires. L'invention sera maintenant décrite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue simplifiée en coupe verticale axiale d'un dispositif de busette de coulée d'un métal liquide dans une lingotière de coulée continue. La figure 2 est une vue de dessus en coupe selon la ligne Il-Il de la Fiv.1 du dispositif de busette et de lingotière de la Fig.1. Le dispositif représenté aux dessins comprend une busette 1 et une lingotière 2 contenant un bain de métal liquide 3, par exemple de l'acier. La busette 1 a un axe vertical X-X et comprend un conduit 4 de liaison à un répartiteur non représenté, prolongé par un tube réfractaire 5 dont l'extrémité inférieure plonge dans le bain 3. La busette 1 est équipée conformément à l'invention d'une enveloppe 6 entourant extérieurement le tube réfractaire 5 coaxialement à celui-ci, et de plusieurs dispositifs d'écrans 7 répartis régulièrement entre le tube central 5 et l'enveloppe extérieure 6, chaque dispositif 7 couvrant un secteur angulaire déterminé et réglable. Bien entendu l'enveloppe et les dispositifs d'écran ne plongent pas dans le bain métallique 3. L'enveloppe extérieure 6 est constituée par deux tubes concentriques d'axe XX, formant un double tube dans le volume intérieur 6a duquel peut circuler un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau, pénétrant par une entrée 8 et évacuée par une sortie 9. Des moyens connus, tels que des chicanes disposées entre les deux tubes concentriques, peuvent être utilisés pour uniformiser le refroidissement de 1 'enveloppe. Chaque dispositif d'écrans 7 comprend un écran fixe 12 et un écran 11 mobile en rotation autour de l'axe X-X, l'écran 11 pouvant glisser sur l'écran fixe 12 afin d'augmenter ou de réduire la surface globale des deux écrans 11, 12. Chacun de ceux-ci s'étend sur un secteur angulaire approprié, par exemple 20 ou 30 degrés. La rotation des écrans circulaires 11 par rapport aux écrans fixes 12 peut s'effectuer entre deux limites dans l'une desquelles les écrans 12 recouvrent complètement les écrans 12, tandis que dans l'autre position extrême les écrans il sont déployés. Dans la première position la surface globale d'un dispositif 7 est minimale et dans la seconde elle est maximale, la proportion du flux thermique transmis depuis le tube 5 au double tube 6 variant par conséquent en fonction de la position angulaire des écrans 11. Toutefois, dans leur position de largeur angulaire maximum, l'ensemble des écrans 11, 12 peut s'étendre sur une circonférence complète. Les déplacements des écrans mobiles Il peuvent être commandés automatiquement en fonction de la surchauffe mesurée en répartiteur et du flux thermique global extrait, mesuré par exemple par l'échauffement du fluide circulant dans le volume 6a intérieur au double tube 6. Les moyens, non représentés, d'entraînement en rotation des écrans Il peuvent être constitués par des organes d'entraînement en rotation à commande pneumatique ou hydraulique. Préférentiellement tous les écrans mobiles 11 sont solidarisés, par exemple à leurs extrémités supérieures, de manière que tous ces écrans se déplacent simultanément. Ce dispositif permet de larges variations du flux thermique extrait du métal liquide s'écoulant dans le tube 5 suivant la flèche verticale F : à titre d'exemple numérique, si la température du tube réfractaire 5 est d'environ 1500-C, et si le diamètre de ce tube est de 10cm, sa longueur étant de 50cm, le refroidissement d'acier liquide s'écoulant par le tube 5 à un débit de 20t/h, pourra atteindre -20 C. Il devient ainsi possible de supprimer toute surchauffe du métal immédiatement avant son introduction dans la lingotière 2, ce qui permet d'obtenir une solidification du métal en lingotière directement équiaxe, et de limiter la ségrégation, sans nécessiter de brassage en lingotière et, comme indiqué précédemment, sans risque de figeage du métal dans le répartiteur ou la busette. En variante, il est possible de mettre en oeuvre des moyens de mise sous vide ou sous convection gazeuse de l'espace intercalaire 13 compris entre le tube réfractaire 5 et le double tube extérieur 6. En effet l'existence d'un vide dans cet espace 13 peut jouer un rôle d'atténuation des échanges thermiques entre le tube central 5 et le double tube 6, ainsi que des températures atteintes par les écrans Il et 12, et donc sur les échanges par rayonnement des écrans 11, 12 vers le double tube 6. La mise sous convection gazeuse du volume intercalaire 13 peut de son côté avoir une influence avantageuse sur le refroidissement des écrans Il et 12 ainsi que sur les échanges thermiques r le gaz utilisé étant de préférence un gaz inerte tel que azote ou argon1 ce qui de plus limite l'oxydation des écrans si ceux-ci sont métalliques. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et peut comporter des variantes d'exécution. Ainsi il est évident que le nombre et la largeur des écrans 11, 12 peut largement varier, ces écrans remplissant dans tous les cas une fonction d'interception partielle du rayonnement thermique du tube 5 vers l'enveloppe extérieure 6. REVENDICATIONS 1. Busette (1) de coulée continue d'un métal liquide (3) dans une lingotière de coulée continue (2), comprenant un tube réfractaire (5), caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe (6) refroidie entourant le tube réfractaire (5) et au moins un dispositif formant écran (7), intercalé entre le tube réfractaire et l'enveloppe extérieure, des moyens étant prévus pour faire varier la largeur angulaire de l'écran afin de régler le flux thermique rayonné du tube réfractaire vers l'enveloppe extérieure. 2. Busette selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe extérieure (6) est constituée par un double tube,parcouru par une circulation de fluide de refroidissement. 3. Busette selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que plusieurs dispositifs d'écrans (7) couvrant chacun un secteur angulaire réglable sont répartis entre le tube réfractaire et le double tube, chaque dispositif comprenant un écran fixe (12) et un écran (11) mobile en rotation autour de l'axe (XX) du tube réfractaire (5), pouvant glisser par rapport à l'écran fixe associé (11) afin d'augmenter ou de réduire la surface globale de ces deux écrans. 4. Busette selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mise sous vide ou sous convection gazeuse de l'espace intercalaire (13) compris entre le tube réfractaire (5) et le double tube (6).