Brevet FR2669250A3 — publié le 19920522

FR 2669250 A3 19920522 FR 9014455 A 19901120 La présente invention, qui s'inscrit dans le domaine de la coulée continue d'un bain de métal liquide1 notamment d'acier, concerne plus spécifiquement des dispositions prises dans les répartiteurs. On sait qu'un métal liquide tel que l'acier peut se solidifier r soit de manière basaltique à partir de la paroi froide vers l'intérieur du bain1 soit de manière équiaxe. Dans le premier cas, la progression de la solidification se fait suivant des pointes dirigées vers le centre de la zone liquide, avec enrichissement des ségrégations (notamment car bonze, phosphore, soufre) vers le centre vers lequel elles sont repoussées. Dans le second cas, les ségrégations restent réparties dans la masse du métal solidifié, ce qui est plus avantageux pour les qualités du métal coulé. Pour éviter une solidification basaltique, préjudiciable dans certains cas à la bonne qualité du métal coulé, il est nécessaire d'obtenir une prise en masse de l'ensemble du bain, empêchant tout enrichissement de la zone centrale en ségrégations au détriment de la zone périphérique. Ce résultat n'est possible que si l'on diminue la surchauffe, c'est-à-dire la différence entre la température du métal liquide venant du répartiteur et sa température de solidification. L'invention a donc pour but de réaliser un système échangeur de chaleur qui permette de diminuer la surchauffe du métal liquide avant son arrivée dans la lingotière, afin de favoriser une solidification équiaxe et par la même diminuer la ségrégation. Suivant l'invention, le dispositif de coulée continue comporte un rouleau positionné sur un support de manière à être partiellement immergé dans le bain de métal liquide, des moyens d'entraînement de ce rouleau en rotation autour de son axe et un racleur coopérant avec le rouleau pour détacher de la surface de celui-ci une pellicule de métal solidifié formée sur la partie immergée du rouleau, afin de la rejeter dans le bain au fur et à mesure de la rotation du rouleau, l'ensemble étant disposé entre une busette d'amenée du métal liquide et une sortie du répartiteur. Ainsi la pellicule de métal solidifié sur la paroi du rouleau extrait du bain une certaine quantité de chaleur1 ce qui diminue sensiblement la température globale du bain. D'autre part l'introduction continue dans le bain des débris de cette pellicule arrachés par le racleur et la rotation du rouleau provoquent dans le bain des mouvements de convection. Suivant une caractéristique de l'invention, le rouleau étant disposé avec son axe sensiblement horizontal, des moyens sont prévus pour régler la profondeur d'immersion du rouleau dans le bain de métal liquide1 c'est-à-dire sa hauteur par rapport au niveau du bain. Ceci permet de régler la quantité de chaleur extraite du bain, laquelle est d'autant plus importante que le rouleau est plus profondément immergé. Suivant une autre caractéristique avanta geuse de l'invention, le dispositif comprend des moyens pour ensemencer le bain par des germes de cristaux solides, favorisant une solidification équiaxe à grains fins du métal liquide. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cpurs de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé qui en illustre une forme d exécution à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue mi-coupe verticale, mi-élévation simplifiée d'une forme de réalisation du dispositif de coulée continue suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe verticale et élévation partielles du dispositif de coulée suivant une direction perpendiculaire au plan de la Fiv. 1. Le dispositif représenté au dessin est destiné à la coulée continue d'un bain 1 de métal liquide, par exemple de l'acier, depuis un répartiteur 2 connu en soi, recevant le métal liquide par une busette 3 montée au fond d'une poche non représentee, dans une lingotière non représentée, dans laquelle s'écoule le métal liquide par une busette de sortie 4, éloignée du point d'amenée de la busette 3. Ce dispositif comprend un rouleau 5 dont l'axe XX est positionné horizontalement, et qui est disposé sur un châssis support 6 de manière à être partiellement immergé dans le bain 1 de métal liquide1 sur une profondeur P. Le rouleau 5 est équipé d'un circuit de refroidissement d'un type connu en soi, par exemple un circuit de canalisations agencé intérieurement au rouleau et parcouru par un fluide de refroidissement tel que de l'eau. Le rouleau 5 est porté à ses extrémités par des arbres 7 et 8 tourillonnant dans des paliers 9 t i1 et peut être entrainé en rotation par tout moyen ap proprié, par exemple un moteur 12 dont l'arbre 8 forme l'arbre de sortie, et qui est placé sur le châssis 6. La hauteur du rouleau 5 par rapport à celle du niveau N du bain 1 peut être réglée, par exemple au moyen de plusieurs vérins 13 verticaux, supportant l'ensemble du châssis 6 et du rouleau 5. Un racleur 14 est positionné au voisinage du rouleau 5, juste au-dessus de la surface du bain I, afin de pouvoir racler la pellicule de métal solidifié formée à la surface du rouleau 5 au fur et à mesure de sa rotation, et rejeter cette croûte solide dans le bain 1. Le racleur 14 constitue un moyen connu en soi ét non représenté en détail. La busette de sortie 4 est avantageusement entourée d'un enroulement 15 parcouru par un courant alternatif, de manière à homogénéiser thermiquement le métal liquide par induction magnétique au moment de sa sortie vers la lingotière. Le dispositif est complété par un couvercle 19 de protection recouvrant le bain 1. La vitesse de rotation du cylindre 5 et sa profondeur P d'immersion dans le bain 1 étant convenablement réglées en fonction de la quantité de chaleur que l'on désire extraire du bain et donc du degré d'abaissement souhaité de la surchauffe, il se forme au fur et à mesure de la rotation du rouleau 5 (symbolisée par les flèches portées sur la Fig.1) une pellicule de métal solidifié sur la surface de ce rouleau. Cette croûte est décollée par le racleur 4 placé à hauteur convenable au-dessus de la surface du bain 1, dans lequel elle retombe au fur et à mesure de la coulée. Les débris de cette croûte régénèrent une surface d'échange thermique dans le bain et par conséquent le métal liquide est sensiblement refroidi, ce qui favorise sa solidification équiaxe. Suivant une variante de réalisation avantageuse de l'invention, la cuve 2 est munie d'une busette 16 agencée légèrement au-dessous du niveau N du bain 1, et dont le conduit 16 débouche dans ce dernier en direction de sa surface. Le conduit 16 est raccordé à une source d'alimentation en un gaz neutre sous pression convenable, par exemple de l'argon. Cette pression est déterminée de telle sorte que le jet de gaz neutre soit suffisamment puissant pour tr verser le métal liquide jusqu'à la surface du bain i, en entrainant au-dessus de ce dernier des particules 18 de métal liquide qui retombent ensuite dans le bain. L'injection de ce jet de gaz neutre à l'intérieur du bain 1 permet de créer des cristaux solides formés des particules de métal projetées à l'extérieur du bain, et qui retombent ensuite dans ce dernier pour constituer des sites de germination. On réalise ainsi un dispositif d'ensemencement du bain 1 de métal liquide en germes favorisant sa prise en masse et donc sa solidification équiaxe à grains fins. Ce dispositif d'ensemencement se combine très avantageusement à l'extracteur de chaleur formé par le rouleau rotatif 5 et le racleur 14. En effet les cristaux solides 18 de métal qui retombent dans le bain 1 combinent leur action à celle du rouleau 5 pour provoquer dans le bain un brassage permettant de répartir au mieux l'abaissement de la surchauffe et de provoquer une solidification équiaxe, donc une réduction très importante des ségrégations. L'invention ne se limite pas à l'exemple décrit mais s'applique bien entendu à tout récipient intermédiaire entre poche et lingotière de coulée, que l'on a convenu ici de désigner par le terme de répartiteur par commodité. REVENDICATIONS 1. Répartiteur de coulée continue d'un bain (1) de métal liquide, notamment d'acier, caractérisé en ce qu'il comporte un rouleau (5) positionné sur un support (6) de manière à être partiellement immergé dans le bain de métal liquide, des moyens (12) d'entraînement de ce rouleau en rotation autour de son axe (XX) et un racleur (14) coopérant avec le rouleau pour détacher de la surface de celui-ci une pellicule de métal solidifié formée sur la partie immergée du rouleau, afin de la rejeter dans le bain au fur et à mesure de la rotation du rouleau, l'ensemble étant disposé entre une busette d'amenée (3) du métal liquide et une sortie (4) du répartiteur. 2. Répartiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rouleau (5) étant disposé avec son axe (XX) sensiblement horizontal, des moyens sont prévus pour régler la profondeur (P) d'immersion du rouleau dans le bain (1) de métal liquide. 3. Répartiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des vérins (13) sur lesquels est monté un châssis (6) support du rouleau (5), et aptes à régler la hauteur du châssis. 4. Répartiteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des -moyens pour ensemencer le bain (1) de métal liquide de germes de cristaux solides (18)~favorisant une solidification équiaxe du métal liquide. 5. Répartiteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'ensemencement de germes comportent une busette (16) d'injection de gaz neutre légèrement au-dessous du niveau (N) de la surface du bain (1) de métal liquide, et en ce que cette busette est orientée vers la surface du bain afin que le jet de gaz neutre puisse traverser cette surface en entraînant des particules (18) de métal liquide qui retombent ensuite dans le bain où elles forment des germes de solidification équiaxe. 6. Répartiteur selon l'une des revendications 1 à 5 r caractérisé en ce que le rouleau (5) est équipé d'un circuit de refroidissement par circulation de fluide.